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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.