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La présente invention se rapporte aux appareils servant à la régulation de la tension aux bornes d'un circuit de charge alimenté en cou- rant continu.
Il existe déjà des appareils de ce type étudiés en vue de main- tenir la tension aux bornes du circuit de charge ou d'utilisation à une va- leur sensiblement constante sur une gamme relativement vaste de valeurs de courant de charge. Dans certains cas, il est désirable de protéger l'appa- reil fournissant le courant contre tout endommagement par suite d'une sur- charge. C'est ainsi, par exemple, qu'un jeu de redresseurs utilisé pour charger une batterie de secours peut subir une surcharge importante dans le cas oà, par suite d'une panne de longue durée dans l'alimentation, la batterie s'est déchargée jusqu'à un point auquel sa tension tombe à une valeur anormalement faible.
L'un des buts de l'invention est de permettre la réalisation d'un appareil régulateur de tension maintenant une tension constante jusqu'à une valeur prédéterminée du courant de charge, mais limitant ensuite le courant de charge à cette valeur. Cela revient à dire que la caractéristique de régulation de l'appareil passe automatiquement d'une tension constante à un courant constant.
L'invention est matérialisée dans un appareil pour la régulation de la tension aux bornes d'un circuit de charge alimenté en courant continu comprenant, en combinaison, un dispositif régulateur comportant des bornes d'entrée et étudié de manière à assurer la régulation de cette tension en fonction du potentiel d'un courant continu appliqué à ces bornes d'entrée, des organes appliquant à ces bornes d'entrée un premier potentiel en courant continu proportionnel à la tension à régler, des organes étant prévus pour dériver un second potentiel en courant continu proportionnel au courant fourni au circuit de charge, d'autres organes comprenant un redresseur appliquant ce second potentiel à ces bornes d'entrée en parallèle avec le premier potentiel,
ce redresseur étant monté de manière telle qu'il reçoive une tension inversée quand le premier potentiel dépasse le second.
La tension aux bornes du circuit de charge peut être appliquée aux bornes d'un potentiomètre dont l'extrémité négative est connectée à la borne d'entrée négative du dispositif régulateur et dont un point de branchement est connecté en série avec une résistance à la borne d'entrée positive du dispositif régulateur, le redresseur étant connecté au côté de la résistance dirigé vers la borne d'entrée.
Suivant un autre aspect de l'invention, l'appareil servant à la régulation de la tension aux bornes d'un circuit de charge alimenté en courant continu comprend un dispositif régulateur présentant des bornes d'entrée et'étudié de manière à assurer la régulation de cette tension en fonction d'un potentiel en courant continu appliqué à ces bornes d'entrée, un potentiomètre aux bornes duquel est appliquée la tension présente aux bornes du circuit de charge ou une tension proportionnelle à celle-ci, et dont la borne négative est connectée à la borne d'entrée négative de ce dispositif régulateur, un point de branchement prévu sur ce potentiomètre,
un premier redresseur monté entre ce point de branchement et la borne d'entrée positive du dispositif régulateur et étudié de manière à présenter une résistance minimum dans la direction allant de ce point de branchement vers cette borne, un second redresseur et un troisième redresseur connectés en série aux bornes de ce premier redresseur, chacun d'eux ayant une résistance minimum dans la même direction que le premier redresseur, un quatrième redresseur connecté au point de jonction entre le second et le troisième redresseurs, des organes dérivant un potentiel en courant continu proportionnel au courant fourni au circuit de charge, et des organes appliquant ce dernier potentiel entre la borne d'entrée négative et le quatrième redresseur,
celui-ci étant disposé de manière à supporter une tension inversée quand le potentiel existant entre le point de branchement du potentiomètre
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et la borne d'entrée négative dépasse le potentiel proportionnel à ce courant.
Quand le courant continu appliqué au circuit de charge provient d'une source de courant alternatif par l'intermédiaire d'un redresseur principal, le potentiel proportionnel à ce courant peut être dérivé d'un courant alternatif proportionnel au courant continu redressé par un redresseur à onde totale et appliqué aux bornes d'une résistance variable, un filtre convenable étant prévu afin d'éliminer ou de réduire l'ondulation résultante dans le courant de sortie continu du redresseur à onde totale.
Quand le courant continu appliqué au circuit de charge est distribué ou réparti entre deux ou plusieurs sources de courant continu montées en parallèle, le système a tendance à être instable, c'est-à-dire qu'un transfert rapide de la charge entre les sources peut se produire quand les deux sources travaillent dans des conditions de limitation de charge. Cette instabilité peut être empêchée ou réduite en montant, entre le quatrième redresseur et la borne positive du dispositif dérivant un potentiel en courant continu proportionnel au courant de charge, une résistance comportant un point de branchement, les points de branchement ou prises intermédiaires des résistances de toutes les sources étant réunis par des condensateurs d'arrêt associés.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 montre un mode de réalisation possible de l'objet de l'invention.
La fig. 2 montre une variante d'une partie de la fig. 1, étudiée de manière à supprimer certaines particularités indésirables qui peuvent se présenter quand le redresseur représenté sur la fig. 1 est du type dénommé redresseur sec (métallique).
La fige 3 montre la manière dont l'appareil, objet de l'invention, peut être appliqué à un système de régulation de tension.
La fig. 4 montre un dispositif servant à réduire ou à empêcher toute instabilité quand la charge est répartie entre deux jeux d'appareils tels que ceux que montre la fige 3 et qui sont montés en parallèle.
Si l'on se reporte tout d'abord à la fig. 1, la référence 1 désigne un appareil de type connu servant à fournir un courant continu à un circuit de charge ou d'utilisation 10 connecté aux bornes de sortie positive et négative 6, 7 alimentées à partir d'une source de courant alternatif (non représentée) connectée par des conducteurs d'alimentation 2, 3 aux bornes d'alimentation 4, 5. Cet appareil comprend un dispositif régulateur de tension qui règle la tension en courant continu aux bornes de sortie 6 7 en fonction du potentiel en courant continu appliqué aux bornes d'entrée positive et négative 89, de manière telle qu'une augmentation du potentiel aux bornes 8 , 9 entraîne une réduction correspondante de la tension aux bornes de sortie 6, 7.
Les bornes de sortie 6, 7 sont connectées par des conducteurs 11, 12 aux extrémités d'un potentiomètre 13 comprenant un point de branchement ou une prise intermédiaire 14. Ce point de branchement 14 est connecté par une résistance 15 à la borne d'entrée positive 8 du dispositif régulateur de tension, tandis que l'extrémité négative 16 du potentiomètre 13 est connectée à la borne d'entrée négative 9. On voit ainsi que l'appareil en question fournit un potentiel en courant continu proportionnel à la tension aux bornes du circuit de charge 10 qui est appliqué aux bornes d'entrée 8, 9, de sorte que l'appareil 1 maintient la tension aux bornes de sortie 6, 7 à une valeur sensiblement constante c'est-à-dire qu'il présente une caractéristique de tension constante.
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Un transformateur 18 est monté dans le conducteur d'alimenta- tion 3 en courant alternatifo Ce transformateur fournit un potentiel en courant alternatif appliqué aux bornes d'un redresseur en pont 19 appliquant un potentiel redressé correspondant aux bornes de la résistance variable 20.
L'extrémité négative de la résistance 20 est connectée à l'extrémité néga- tive 16 du potentiomètre 13, et ainsi à la borne d'entrée négative 9, tandis que son extrémité positive est connectée au redresseur 17. Un filtre com- prenant une inductance 21 et un condensateur 22 est prévu de manière à rédui- re la tension d'ondulation superposée à la tension en courant continu four- nie par le redresseur 19.
Le redresseur 17. qui peut être constitué par une dode, est monté de manière telle que quand le point 24 se trouve à un potentiel plus élevé, par rapport à celui du point 16, que lespotentiel au point 23, le re- dresseur subisse une tension inversée. Tant que cette condition persiste, l'appareil 1 fonctionne de manière à maintenir la tension aux bornes du cir- cuit de charge 10 à une valeur sensiblement constante. Si maintenant le courant de charge croit, le courant parcourant les conducteurs d'alimenta- tion 2, 3 augmente de façon correspondante et élève dans la même proportion le potentiel aux bornes de la résistance 20.
Si ce dernier potentiel dépas- se celui présent entre les points 14 et 16,ce potentiel plus élévé est ap- pliqué aux bornes d'entrée ± % et l'appareil 1 agit de manière à réduire la tension aux bornes de sortie 6, 7.afin d'interrompre l'accroissement du courant de charge. L'appareil est ensuite commandé par le potentiel proportionnel au courant c'est-à-dire qu'il présente une caractéristique de courant constant.
On remarquera que si la résistance 20 est réglée de manière telle que quand le courant maximum admissible est appliqué au circuit de charge, le potentiel en courant continu aux points 23 et 16 est égal à celui qui se manifeste entre les points 14 et 16 quand la tension aux bornes du circuit de charge est à sa valeur de régulation, toute augmentation ultérieu- re du courant de charge au delà de cette valeur maximum admissible assure automatiquement le passage à une commande fournissant un courant constant, et toute augmentation ultérieure du courant est ainsi empêchée par réduc- tion de la tension aux bornes du circuit de charge.
Le rôle de la résistance 15 est de permettre à un potentiel supérieur à celui du point 14 d'être engendré au point 24. Si toutefois le redresseur 17 est du type dénommé redresseur sec (par exemple un redres- seur au sélénium) certaines difficultés se présentent par suite du fait que les deux résistances (inverse et vers l'avant) de ces redresseurs ont des valeurs déterminées et qu'ils ne constituent donc pas des isolateurs par- faits lors du passage du courant en sens inverse, non plus que des conduc- teurs parfaits vers l'avant.
En conséquence, quand le potentiel du point 24 dépasse celui du point 23 comme cela se produit dans les conditions de charge normales, il existe un certain courant de fuite en sens inverse (c'est- à-dire un courant en sens inverse traversant le redresseur 17) ce courant produisant en traversant la résistance aune chute de tension dans cette résistance, de sorte que le potentiel de la borne d'entrée 8 est inférieur à celui du point 14 d'une valeur qui varie avec les variations du potentiel aux bornes de la résistance 20 et ainsi avec les variations du courant de charge.
On voit ainsi que la tension aux bornes du courant de charge n'est plus maintenue à une valeur constante pour toutes les valeurs du cou- rant de charge dans la gamme désirée. Pour réduire au minimum cette varia- tion du potentiel aux bornes d'entrée 9, la valeur de la résistance 15 doit être aussi faible que possible.
Toutefois, dans des conditions de courant constant, quand le potentiel au point 24 est supérieur à celui du point 14, il est désirable que les potentiels aux points 23 et 24 soient égaux. Mais, par suite de
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la résistance vers l'avant du redresseur 17, le courant traversant ce redresseur produit une chute de potentiel, en abaissant ainsi le potentiel au point 24. par rapport à celui du point 23. Pour réduire au minimum cette chute de potentiel, il est nécessaire de réduire également au minimum le courant vers l'avant. C'est la raison pour laquelle la valeur de la résistance 15 doit être aussi élevée que possible.
Il existe donc deux conditions incompatibles interessant la résistance 15, et la fige 2 montre un moyen permettant de résoudre cette difficulté. Dans cet agencement, la résistance 15 est remplacée par un redresseur 25. Dans les conditions de tension constante décrites ci-dessus, le courant inverse parcourant le redresseur 17 traverse le redresseur 25 vers l'avant, direction dans laquelle ce redresseur 25.présente une faible résistance,tandis qu'avec un régime constant le courant vers l'avant parcourant le redresseur 17 traverse le redresseur 25 en sens inverse, ce redresseur offrant alors une résistance élevée. Ainsi, les deux conditions précitées qui sont incompatibles dans le cas de la résistance 15 représentée dans la fig. 1, sont toutes deux remplies.
Afin que la borne d'entrée positive 8. soit maintenue au même potentiel que le point 14 dans des conditions de tension constante malgré la chute de potentiel intéressant le redresseur 25 et engendrée par le passage dans ce redresseur du courant traversant en sens inverse le redresseur 17. il est prévu un redresseur 27 monté entre le point 14 et la borne 8 de manière à présenter une résistance réduite dans la direction allant du point 14 vers la borne 8 (comme montré sur le dessin). Un autre redresseur 26 est prévu pour empêcher le courant inverse précité qui parcourt le redresseur 17 de traverser également le redresseur 27.
On a représenté sur la fig. 3 un mode de réalisation de l'objet de l'invention se présentant sous la forme décrite ci-dessus en regard de la fig. 2, mais dans son application a un dispositif régulateur de tension du type utilisant une double triode comportant deux anodes et une cathode commune, ce qui forme deux circuits d'anode dont chacun comprend une grille de commande à laquelle est appliqué un potentiel en courant continu, afin de commander le passage du courant dans les circuits d'anode d'une manière en soi bien connue, les variations du circuit d'anode étant utilisées pour assurer la régulation de tension désirée. Un redresseur 46 est monté de manière à fournir du courant continu à un circuit de charge ou d'utilisation 10 connecté aux bornes de sortie 6 7.
Ce redresseur 46 est excité à partir d'une source de courant alternatif (non représentée) connectée à des bornes d'alimentation 4., 5. par un transformateur 45 et des conducteurs d'a- limentation 2 3.
Un dispositif de réactance saturable 42 de tout type convenable est monté en série avec l'enroulement primaire du transformateur 45, ce dispositif comprenant des enroulements de commande 44 alimentés par un courant continu dont l'intensité détermine l'impédance en courant alternatif des enroulements 43 et ainsi la tension en courant continu appliquée au circuit de charge par les bornes de sortie 6, 7. Les enroulements de commande 44 sont alimentés en courant continu à partir des bornes de sortie 47 d'un amplificateur 41 de tout type convenable, par exemple d'un amplificateur à thyratrons du type en push-pull.
Une double triode 28 est montée entre des conducteurs à haute tension 37, 38 qui sont maintenus a un potentiel sensiblement constant par des organes non représentés. Cette double triode comprend une première anode 32, une première grille de commande 31, une seconde anode 34, une seconde grille de commande 33 et une cathode commune 29. La première anode et la seconde anode 32 et 34 sont connectées au conducteur à haute %ension positif 37 par des résistances d'anode 35 et 36, tandis que la cathode 29 est connectée au conducteur négatif 38 par une résistance de cathode 30. Le conducteur négatif 38 est connecté à la borne d'entrée négative 9.
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Entre l'extrémité négative de la résistance d'anode 36 et le conducteur 38 est monté un potentiomètre 29, et la première grille de commande 31 est con- nectée à un point de branchement ou prise intermédiaire de ce potentiomètre.
Ainsi, quand aucun courant ne passe dans le circuit de la seconde anode 34, un potentiel prédéterminé, dépendant du réglage du potentiomètre 39 et de la valeur de la résistance d'anode 36, est appliqué à la première grille de commande 31. La seconde grille de commande 33 est connectée à la borne d'en- trée positive 8. Un potentiomètre 40 est également monté en dérivation en- tre les conducteurs 37 et 38, les bornes d'entrée 48 de l'amplificateur 41 étant connectées entre un point de branchement ou prise intermédiaire de ce potentiomètre et l'extrémité négative de la résistance d'anode 35.
L'ap- pareil décrit.précédemment est connecté aux bornes d'entrée @ 1 en vue de la production entre ces bornes d'un potentiel en courant continu dont la valeur est fonction de la tension aux bornes du circuit de charge ou du cou- rant parcourant comme décrit en regard de la fig. 1 modifiée comme montré sur la fig. 2.
La valeur des résistances d'anode 35, 36 et la caractéristi- que de la double triode 28 sont choisies de manière telle que la somme des courants traversant les deux circuits d'anode soit maintenue à une valeur sensiblement constante. Le potentiomètre 13 est réglé de manière telle que, quand la tension aux bornes du circuit de charge se trouve à la valeur dé- sirée, le potentiel aux bornes 8, 9. soit tel que les potentiels des deux grilles de oommande soient égaux et que le courant que laisse passer la dou- ble triode soit distribué également entre les deux circuits d'anode.
L'appareil étant réglé de cette manière, une augmentation de la tension aux bornes de sortie 6 7 entraîne une augmentation correspondante du potentiel entre les points 14 et 16 du potentiomètre 13, et par suite entre les bornes d'entrée 8,, 9. Cette augmentation du potentiel de la grille de commande 33 entraine un accroissement du courant dans le circuit de l'anode 34 et une réduction correspondante du courant dans le circuit de l'anode 32. Par suite de la réduction du courant que laisse passer l'anode 32; la chute de potentiel aux bornes de la résistance d'anode 35 diminue.
Il en résulte un accroissement du potentiel entre les bornes 48 de l'amplificateur 41..ce qui réduit par répercussion le courant fourni par l'amplificateur aux enroulements de commande 44 du dispositif à réactance saturable 42, en réduisant ainsi la tension en courant alternatif appliquée au redresseur 46 de manière à corriger l'augmentation de la tension en courant continu produite aux bornes de sortie 6 7.
Le transformateur 18 applique aux bornes du redresseur 19 un potentiel en courant alternatif proportionnel au courant alternatif dans le conducteur d'alimentation 3, et par suite proportionnel au courant continu traversant le circuit,de charge, et le redresseur 19 produit un potentiel en courant continu correspondant aux bornes de la résistance variable 20.
Comme indiqué précédemment, la résistance 20 est réglée de manière telle que, lors du passage dans le circuit de charge du courant maximum admissible, le potentiel entre les points 23 et 16 soit égal , celui qui existe entre les points 14 et 16, la tension de sortie appliquée aux bornes du circuit de charge 10 étant normale.
Si l'on suppose maintenant que la résistance du circuit de charge 10 diminue jusqu'à une valeur telle que la courant parcourant ce circuit s'élève au-dessus de la valeur maximum admissible, le potentiel aux bornes de la résistance 20 et ainsi entre les points 16 et 24 est augmenté, ce qui accroît le potentiel de la grille de commande33, de sorte que le courant transmis par l'anode 34 augmente tandis que celui transmis par l'anode 32 diminue, l'entrée appliquée à l'amplificateur 41 étant ainsi augmentée, le courant fourni aux enroulements de commande 44 du dispositif à réactance saturable 42 diminuant dans une mesure correspondante.
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Comme indiqué précédemment, il en résulte également une réduction de la tension en courant continu appliquée au circuit de charge, ce qui réduit ainsi le courant le traversant. Cette réduction du courant de charge produit une diminution correspondante du potentiel aux bornes de la résistance 20 et le système qst stabilisé à la valeur maximum du courant de charge jusqu'au moment où la résistance du circuit de charge revient à une valeur telle que le courant alors prélevé pour une tension de sortie normale soit inférieur à la valeur maximum admissible, de sorte que le système fournit de nouveau une tension constante.
Quand un circuit de charge commun est alimenté à partir de deux ou plusieurs appareils du type représenté sur la fig. 3 et montés en parallèle, il semble qu'une instabilité se présentant sous la forme de transferts rapides du courant de charge entre les appareils lors d'un fonctionnement dans des conditions de limitation de charge, c'est-à-dire de courant constant, peut se produire. On a représenté sur la fig. 4 un moyen permettant d'éviter cette particularité indésirable. On y voit, en effet, des parties de deux appareils identiques du type montré sur la fig. 3. Dans cette figure, on suppose que les redresseurs 46 (non représentés sur la fig. 4) de chaque appareil sont montés en parallèle aux bornes de sortie 6, 7 auxquelles est connecté le circuit de charge commun 10.
Le dispositif empêchant ou corrigeant l'instabilité comprend, dans chaque appareil, une résistance 49, 49' et un condensateur 50, 50'.
La résistance est branchée dans le conducteur reliant le point 23 au redresseur 17 et le condensateur est connecté entre le point milieu de sa résistance associée 49, 49' et un conducteur commun 51. Il va de soi que si l'on n'utilise que deux appareils, les deux condensateurs peuvent être remplacés par un condensateur unique. La valeur de la résistance 49, 49' doit être telle que, lors de la commande des appareils par le circuit de charge (caractéristique de courant constant) la chute de potentiel dans cette résistance ne soit pas suffisamment grande pour augmenter notablement la différence de potentiel entre les points 23 et 24.
Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- .Appareil pour la régulation de la tension aux bornes d'un circuit de charge alimenté en courant continu, comprenant un dispositif régulateur comportant des bornes d'entrée négatives et positives et étudie de façon à régler cette tension en fonction d'un potentiel en courant continu appliqué à ces bornes d'entrée et un équipement pour appliquer à ces bornes un premier potentiel en courant continu proportionnel à la tension à régler, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour dériver un second potentiel en courant continu proportionnel au courant fourni au circuit de charge, et des moyens comprenant un redresseur de courant pour appliquer le second potentiel auxdites bornes d'entrée en parallèle avec le premier potentiel et avec des polarités correspondantes,
ce redresseur étant d'une polarité telle qu'il supporteune tension inversée quand le premier potentiel dépasse le second potentiel.
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The present invention relates to apparatus used for regulating the voltage at the terminals of a load circuit supplied with direct current.
There are already devices of this type designed with a view to maintaining the voltage at the terminals of the charging or use circuit at a substantially constant value over a relatively wide range of charging current values. In some cases, it is desirable to protect the current supplying apparatus from damage from overload. Thus, for example, a set of rectifiers used to charge a back-up battery may experience significant overload in the event that, due to a long-term failure in the power supply, the battery has failed. discharged to a point at which its voltage drops to an abnormally low value.
One of the aims of the invention is to allow the production of a voltage regulator device maintaining a constant voltage up to a predetermined value of the charging current, but then limiting the charging current to this value. This means that the regulating characteristic of the device automatically changes from a constant voltage to a constant current.
The invention is embodied in an apparatus for regulating the voltage at the terminals of a charging circuit supplied with direct current comprising, in combination, a regulating device comprising input terminals and designed so as to ensure the regulation of this voltage as a function of the potential of a direct current applied to these input terminals, members applying to these input terminals a first direct current potential proportional to the voltage to be adjusted, members being provided to derive a second potential in direct current proportional to the current supplied to the load circuit, other members comprising a rectifier applying this second potential to these input terminals in parallel with the first potential,
this rectifier being mounted in such a way that it receives an inverted voltage when the first potential exceeds the second.
The voltage at the terminals of the load circuit can be applied to the terminals of a potentiometer whose negative end is connected to the negative input terminal of the regulator device and whose branch point is connected in series with a resistance at the terminal positive input of the regulator device, the rectifier being connected to the side of the resistor directed to the input terminal.
According to another aspect of the invention, the apparatus for regulating the voltage at the terminals of a load circuit supplied with direct current comprises a regulating device having input terminals and 'designed so as to ensure the regulation. of this voltage as a function of a direct current potential applied to these input terminals, a potentiometer to the terminals of which is applied the voltage present at the terminals of the load circuit or a voltage proportional to this, and of which the negative terminal is connected to the negative input terminal of this regulator device, a connection point provided on this potentiometer,
a first rectifier mounted between this connection point and the positive input terminal of the regulator device and designed so as to present a minimum resistance in the direction going from this connection point to this terminal, a second rectifier and a third rectifier connected in series at the terminals of this first rectifier, each of them having a minimum resistance in the same direction as the first rectifier, a fourth rectifier connected to the junction point between the second and the third rectifier, members deriving a proportional direct current potential to the current supplied to the load circuit, and devices applying this latter potential between the negative input terminal and the fourth rectifier,
this being arranged so as to withstand a reversed voltage when the potential existing between the connection point of the potentiometer
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and the negative input terminal exceeds the potential proportional to this current.
When the direct current applied to the load circuit comes from an alternating current source through a main rectifier, the potential proportional to this current can be derived from an alternating current proportional to the direct current rectified by a rectifier with full wave and applied across a variable resistor, a suitable filter being provided to eliminate or reduce the resulting ripple in the DC output current of the full wave rectifier.
When the direct current applied to the load circuit is distributed or split between two or more direct current sources connected in parallel, the system tends to be unstable, that is, a rapid transfer of the load between them. sources can occur when both sources are working under load limiting conditions. This instability can be prevented or reduced by increasing, between the fourth rectifier and the positive terminal of the device deriving a direct current potential proportional to the load current, a resistor comprising a connection point, the connection points or intermediate taps of the resistors of all the sources being joined by associated stop capacitors.
The description which follows, given with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 shows a possible embodiment of the object of the invention.
Fig. 2 shows a variant of part of FIG. 1, studied so as to eliminate certain undesirable features which may appear when the rectifier shown in FIG. 1 is of the type called dry rectifier (metallic).
Figure 3 shows how the apparatus, object of the invention, can be applied to a voltage regulation system.
Fig. 4 shows a device serving to reduce or prevent any instability when the load is distributed between two sets of devices such as those shown in fig 3 and which are connected in parallel.
If we first refer to fig. 1, reference numeral 1 designates an apparatus of known type serving to supply a direct current to a load or use circuit 10 connected to the positive and negative output terminals 6, 7 supplied from an alternating current source (not shown) connected by supply conductors 2, 3 to supply terminals 4, 5. This apparatus includes a voltage regulator device which regulates the direct current voltage at the output terminals 6 7 as a function of the applied direct current potential at the positive and negative input terminals 89, so that an increase in the potential at the terminals 8, 9 causes a corresponding reduction in the voltage at the output terminals 6, 7.
The output terminals 6, 7 are connected by conductors 11, 12 to the ends of a potentiometer 13 comprising a connection point or an intermediate socket 14. This connection point 14 is connected by a resistor 15 to the input terminal positive 8 of the voltage regulator device, while the negative end 16 of the potentiometer 13 is connected to the negative input terminal 9. It is thus seen that the apparatus in question supplies a direct current potential proportional to the voltage at the terminals of the load circuit 10 which is applied to the input terminals 8, 9, so that the device 1 maintains the voltage at the output terminals 6, 7 at a substantially constant value, i.e. it presents a constant voltage characteristic.
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A transformer 18 is mounted in the supply conductor 3 in alternating current. This transformer supplies an alternating current potential applied to the terminals of a bridge rectifier 19 applying a rectified potential corresponding to the terminals of the variable resistor 20.
The negative end of resistor 20 is connected to negative end 16 of potentiometer 13, and thus to negative input terminal 9, while its positive end is connected to rectifier 17. A filter comprising a inductor 21 and a capacitor 22 are provided so as to reduce the ripple voltage superimposed on the direct current voltage supplied by the rectifier 19.
The rectifier 17. which may be constituted by a dode, is mounted in such a way that when point 24 is at a higher potential, compared to that of point 16, than the potential at point 23, the rectifier undergoes a reverse voltage. As long as this condition persists, the apparatus 1 operates in such a way as to maintain the voltage across the terminals of the charging circuit 10 at a substantially constant value. If now the load current increases, the current flowing through the supply conductors 2, 3 increases correspondingly and increases in the same proportion the potential across resistor 20.
If this last potential exceeds that present between points 14 and 16, this higher potential is applied to the input terminals ±% and the device 1 acts in such a way as to reduce the voltage at the output terminals 6, 7 . in order to interrupt the increase of the charging current. The device is then controlled by the potential proportional to the current, i.e. it has a constant current characteristic.
Note that if resistor 20 is adjusted such that when the maximum allowable current is applied to the load circuit, the direct current potential at points 23 and 16 is equal to that which occurs between points 14 and 16 when the voltage at the terminals of the charging circuit is at its regulation value, any subsequent increase in the charging current beyond this maximum admissible value automatically switches to a control supplying a constant current, and any subsequent increase in the current is thus prevented by reducing the voltage across the charging circuit.
The role of resistor 15 is to allow a potential greater than that of point 14 to be generated at point 24. However, if the rectifier 17 is of the type called a dry rectifier (for example a selenium rectifier) certain difficulties arise. present as a result of the fact that the two resistances (reverse and forward) of these rectifiers have determined values and that they therefore do not constitute perfect insulators when current flows in the opposite direction, nor do they perfect drivers forward.
As a result, when the potential of point 24 exceeds that of point 23 as occurs under normal load conditions, there is a certain reverse leakage current (i.e., reverse current passing through the rectifier 17) this current producing by crossing the resistance has a voltage drop in this resistance, so that the potential of the input terminal 8 is lower than that of the point 14 by a value which varies with the variations of the potential at the terminals of the resistor 20 and thus with the variations of the load current.
It can thus be seen that the voltage at the terminals of the charge current is no longer maintained at a constant value for all the values of the charge current in the desired range. To minimize this variation in potential at input terminals 9, the value of resistor 15 should be as low as possible.
However, under constant current conditions, when the potential at point 24 is greater than that at point 14, it is desirable that the potentials at points 23 and 24 be equal. But, as a result of
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the forward resistance of rectifier 17, the current flowing through this rectifier produces a potential drop, thus lowering the potential at point 24. compared to that at point 23. To minimize this drop in potential, it is necessary to minimize forward current as well. This is the reason why the value of resistor 15 should be as high as possible.
There are therefore two incompatible conditions of interest to resistor 15, and figure 2 shows a means of resolving this difficulty. In this arrangement, the resistor 15 is replaced by a rectifier 25. Under the constant voltage conditions described above, the reverse current flowing through the rectifier 17 passes through the rectifier 25 forwards, the direction in which this rectifier 25 has a low resistance, while with a constant speed the forward current flowing through the rectifier 17 passes through the rectifier 25 in the opposite direction, this rectifier then offering a high resistance. Thus, the two aforementioned conditions which are incompatible in the case of the resistor 15 shown in FIG. 1, are both met.
So that the positive input terminal 8 is maintained at the same potential as point 14 under constant voltage conditions despite the potential drop affecting the rectifier 25 and generated by the passage through this rectifier of the current flowing through the rectifier in the opposite direction. 17. There is provided a rectifier 27 mounted between point 14 and terminal 8 so as to present reduced resistance in the direction from point 14 to terminal 8 (as shown in the drawing). Another rectifier 26 is provided to prevent the aforementioned reverse current which flows through rectifier 17 from also passing through rectifier 27.
There is shown in FIG. 3 an embodiment of the object of the invention which is in the form described above with reference to FIG. 2, but in its application has a voltage regulator device of the type using a double triode comprising two anodes and a common cathode, which forms two anode circuits each of which comprises a control grid to which a direct current potential is applied , in order to control the flow of current in the anode circuits in a manner well known per se, the variations of the anode circuit being used to provide the desired voltage regulation. A rectifier 46 is mounted so as to supply direct current to a load or utilization circuit 10 connected to the output terminals 6 7.
This rectifier 46 is excited from an alternating current source (not shown) connected to supply terminals 4, 5 by a transformer 45 and supply conductors 2 3.
A saturable reactance device 42 of any suitable type is mounted in series with the primary winding of transformer 45, this device comprising control windings 44 supplied with a direct current, the intensity of which determines the alternating current impedance of the windings 43. and thus the direct current voltage applied to the load circuit by the output terminals 6, 7. The control windings 44 are supplied with direct current from the output terminals 47 of an amplifier 41 of any suitable type, for example of a push-pull type thyratron amplifier.
A double triode 28 is mounted between high voltage conductors 37, 38 which are maintained at a substantially constant potential by members not shown. This double triode comprises a first anode 32, a first control grid 31, a second anode 34, a second control grid 33 and a common cathode 29. The first anode and the second anode 32 and 34 are connected to the high% conductor. positive ension 37 by anode resistors 35 and 36, while the cathode 29 is connected to the negative conductor 38 by a cathode resistor 30. The negative conductor 38 is connected to the negative input terminal 9.
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Between the negative end of the anode resistor 36 and the conductor 38 is mounted a potentiometer 29, and the first control grid 31 is connected to a connection point or intermediate tap of this potentiometer.
Thus, when no current passes through the circuit of the second anode 34, a predetermined potential, depending on the setting of the potentiometer 39 and the value of the anode resistance 36, is applied to the first control gate 31. The second control gate 33 is connected to the positive input terminal 8. A potentiometer 40 is also branched between the conductors 37 and 38, the input terminals 48 of the amplifier 41 being connected between a point connection or intermediate socket of this potentiometer and the negative end of the anode resistor 35.
The apparatus described above is connected to the input terminals @ 1 with a view to producing between these terminals a direct current potential, the value of which depends on the voltage at the terminals of the load circuit or of the current voltage. rant traversing as described with reference to fig. 1 modified as shown in fig. 2.
The value of the anode resistors 35, 36 and the characteristic of the double triode 28 are chosen such that the sum of the currents flowing through the two anode circuits is kept at a substantially constant value. The potentiometer 13 is adjusted in such a way that, when the voltage at the terminals of the load circuit is at the desired value, the potential at the terminals 8, 9 is such that the potentials of the two control gates are equal and that the current passed through the double triode is distributed equally between the two anode circuits.
The apparatus being adjusted in this way, an increase in the voltage at the output terminals 6 7 causes a corresponding increase in the potential between the points 14 and 16 of the potentiometer 13, and consequently between the input terminals 8, 9. This increase in the potential of the control gate 33 leads to an increase in the current in the circuit of the anode 34 and a corresponding reduction in the current in the circuit of the anode 32. As a result of the reduction in the current that is passed through the anode 32; the potential drop across the anode resistor 35 decreases.
This results in an increase in the potential between the terminals 48 of the amplifier 41 ... which in turn reduces the current supplied by the amplifier to the control windings 44 of the saturable reactance device 42, thereby reducing the alternating current voltage applied to the rectifier 46 so as to correct the increase in the direct current voltage produced at the output terminals 6 7.
The transformer 18 applies to the terminals of the rectifier 19 an alternating current potential proportional to the alternating current in the supply conductor 3, and therefore proportional to the direct current flowing through the load circuit, and the rectifier 19 produces a direct current potential corresponding to the terminals of variable resistor 20.
As indicated above, the resistor 20 is adjusted in such a way that, when passing through the load circuit of the maximum admissible current, the potential between points 23 and 16 is equal, that which exists between points 14 and 16, the voltage output applied to the terminals of the load circuit 10 being normal.
If we now assume that the resistance of load circuit 10 decreases to a value such that the current flowing through this circuit rises above the maximum allowable value, the potential across resistor 20 and thus between points 16 and 24 is increased, which increases the potential of the control gate33, so that the current transmitted by the anode 34 increases while that transmitted by the anode 32 decreases, the input applied to the amplifier 41 thus being increased, the current supplied to the control windings 44 of the saturable reactance device 42 decreasing to a corresponding extent.
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As previously stated, this also results in a reduction in the DC voltage applied to the load circuit, thereby reducing the current flowing through it. This reduction of the load current produces a corresponding decrease in the potential across resistor 20 and the system qst stabilizes at the maximum value of the load current until the moment when the resistance of the load circuit returns to a value such that the current then taken for a normal output voltage is less than the maximum allowable value, so that the system again provides a constant voltage.
When a common load circuit is supplied from two or more devices of the type shown in fig. 3 and mounted in parallel, it appears that instability in the form of rapid transfers of the charge current between devices when operating under load limiting conditions, i.e. constant current , may occur. There is shown in FIG. 4 a means to avoid this undesirable feature. We see, in fact, parts of two identical devices of the type shown in FIG. 3. In this figure, it is assumed that the rectifiers 46 (not shown in fig. 4) of each device are connected in parallel to the output terminals 6, 7 to which the common load circuit 10 is connected.
The device preventing or correcting instability comprises, in each device, a resistor 49, 49 'and a capacitor 50, 50'.
The resistor is connected to the conductor connecting point 23 to the rectifier 17 and the capacitor is connected between the midpoint of its associated resistor 49, 49 'and a common conductor 51. It goes without saying that if one uses only two devices, both capacitors can be replaced with a single capacitor. The value of resistor 49, 49 'must be such that, when the devices are controlled by the load circuit (constant current characteristic) the potential drop in this resistor is not large enough to significantly increase the potential difference. between points 23 and 24.
Modifications can be made to the embodiments described, in the field of technical equivalences, without departing from the invention.
CLAIMS.
1.-. Apparatus for regulating the voltage at the terminals of a load circuit supplied with direct current, comprising a regulating device comprising negative and positive input terminals and studying so as to adjust this voltage as a function of a direct current potential applied to these input terminals and equipment for applying to these terminals a first direct current potential proportional to the voltage to be adjusted, characterized in that means are provided for deriving a second direct current potential proportional to the current supplied to the load circuit, and means comprising a current rectifier for applying the second potential to said input terminals in parallel with the first potential and with corresponding polarities,
this rectifier being of such a polarity that it withstands a reversed voltage when the first potential exceeds the second potential.