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La présente invention est relative à un système de protection à inversion de courant pour protéger une charge à courant continu, comprenant une batterie, contre la connexion de la source à la charge, lorsque la tension de la source est inférieure à celle de la charge et pour déconnecter la source de la charge lorsque le courant de charge s'inverse et circule de la charge vers la soure.
Dans beaucoup d'applications, le dispositif d'entraînement d'une génératrice peut tourner à toute vitesse entre la vitesse maximum et la vitesse nulle. Il en est ainsi pour l'essieu d'une voiture sur rails pour passagers ; par conséquent, il arrive souvent qu'un tel dispositif d'entraînement ne tourne pas à une vitesse suffisante pour que la génératrice produise la tension nécessaire.
Un objet de l'invention est de présenter un système de protection à inversion de polarité, imple et de fonctionnement sûr, qui empêche la connexion de la source à la charge jusqu'à ce qu'elle produise une tension suffisante de polarité convenable.
Un autre objet est de présenter un circuit qui provoque une augmentation rapide du courant dans une partie choisie d'un système de protection, lorsque la tension de la source devient supérieure à une valeur prédéterminée.
Un autre objet est de présenter un système de charge d'une batterie, par lequel l'interrupteur de connexion n'aura pas tendance à pomper ou osciller lors de son ouverture ou de sa fermeture.
Suivant une réalisation de l'invention, une source de courant continu est connectée en série avec une impédance et un relais ayant plu- sieurs enroulements. Les contacts du relais sont disposés pour connecter la batterie en série avec les bobines de relais lorsque ce dernier fonction- ne. Des éléments à conduction unidirectionnelle sont disposés pour connec- ter la batterie en série avec les deux bobines du relais. Lorsque la ten- sion de la source augmente, le courant dans les bobines du relais croit jus- qu'à ce que la tension aux bornes de l'impédance dépasse la tension de la batterie. A ce moment,les éléments de conduction unidirectionnelle vont commencer à conduire le courant de l'enroulement du relais vers la batte- rie. Cela va abaisser effectivement l'impédance en série avec les bobines du relais.
Un léger accroissement ultérieur de la tension de la source va amener la fermeture des contacts du relais. Si la source produisait une tension inverse, les éléments de conduction unidirectionnelle ne conduiraient pas de courant, empêchant ainsi la diminution de l'impédance en série avec les bobines du relais.
Lorsque les contacts du relais se ferment, les éléments de con- duction unidirectionnelle cessent de conduire le courant, augmentant effec- tivement l'impédance en série avec les deux bobines du relais. Le courant traversant l'impédance en série est juste suffisant pour maintenir fermés les contacts du relais. La bobine série du relais, qui est connectée en , série avec les contacts du relais et la batterie, est enroulée de telle ma- nière que le courant circulant.de la source vers la batterie, renforce l'action du courant circulant dans l'impédance. Un courant inverse dans la bobine en série diminue l'excitation nette du relais, provoquant l'ou- verture des contacts.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nou- velles de l'invention en se référant à la description suivante et aux des- sins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemples non limita- tifs et dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme représentant schématiquement la réalisation la plus simple de -la présente invention;
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- la figure 2 est une courbe explicative de la figure 1; vention ; - la figure 3 représente une autre réalisation de la présente invention; - la figure 4 représente encore une autre réalisation; - la figure 5 est une courbe explicative de la figure 4; - la figure 6 représente une autre réalisation de l'invention.
On a représenté à la figure 1 une source convenable de courant continu, une génératrice par exemple, qui est connectée à la charge représentée par la batterie 2 ayant une borne positive et une borne négative, au moyen d'un contact 3, le courant venant de la source 1 traverse les bobines électromagnétiques 5 et 6 du relais 4, la jonction 7 et une impédance représentée par la résistance 8. Lorsque la tension de la source 1 croit, le courant traversant les bobines 4 & 5 et la résistance 8 augmente. L'amplitude de la tension aux bornes de la résistance 8 est déterminée principalement par la tension de la source.
Au moment où la tension aux bornes de la résistance 8 devient supérieure à la tension de la batterie, le redresseur 12 va commencer à conduire, ce qui réduit effectivement la résistance en série avec les enroulements 5 & 6 du relais 4. Un accroissement ultérieur de tension donne lieu à une augmentation sensible de courant à travers le redresseur 12 et les bobines 5 & 6.
Ceci est représenté plus clairement à la figure 2 qui donne les ampères-tours des bobines du relais, en fonction de la tension de la génératrice,le contact 3 étant ouvert. La ligne verticale en traits pointillés représente la tension fixe de la batterie 2. Les ampères-tours des bobines sont représentés par les courbes en trait plein. La ligne 13 est celle que les ampères-tours vont suivre lorsque la résistance 8 est la seule résistance effective en série avec la source let les bobines 5 & 6/ Au point 14, le courant commence à traverser le rèdresseur 12 vers la batterie 2 et la pente de la courbe des ampères-tours augmente. Le relais 4 est réglé pour fermer le contact 3 aussitôt que cette courbe atteint le niveau de fonctionnement du relais, représenté par la ligne horizontale 17 en traits pointillés. Ceci est représenté au point 18 de la courbe.
Si l'on suppose que l'impédance du circuit de la batterie 2, des bobines 5 & 6 et du redresseur 12 est linéaire, la ligne 19 sera une ligne droite dont la pente dépend de l'impédance en parallèle avec la résistance 8. Comme la position horizontale de la partie raide de la courbe 19 est déterminée par la tension de la batterie, une action différentielle est obtenue, similaire à celle obtenue habituellement par une bobine différentielle. De ce fait, la différence entre les tensions de génératrice et de batterie au point d'enclenchement du relais,varie seulement légèrement dans une bande étendue de tensions de batterie. En conséquence, une large degré de précision d'enclenchement est inhérent au système.
Lorsque le relais 4 enclenche, la ligne 20 qui est connectée à l'embranchement 21 entre les deux bobines, est reliée à travers le contact 3 à la borne positive de la batterie par la ligne 22. Comme la tension de la source 1 est supérieure à celle de la batterie 2, un grand à-coup de courant de charge se propage de la source à la batterie, à travers la bobine 5. En même temps, le redresseur 12 cesse de conduire et les ampères-tours de la bobine 6 diminuent jusqu'à une valeur indiquée par le point 25 sur la ligne 13. Une augmentation du courant de charge dans la bobine 5 empêche le relais de déclencher par suite de la diminution soudaine des ampères-tours de la bobine 6 ; parconséquent, le relais ne présentera pas la phénomène de pompage à la fermeture.
Aussi longtemps que le courant de charge circule à partir de la source, la bobine série 5 et la bobine 6 sont enroulées de telle manière qu'elles concourent au maintien du relais 4 dans la position fermée. Lorsque la tension de la source tombe en-dessous de la tension de batterie et que le courant inversé circule de la batterie 2 vers la source 1, à travers la bobine 5, les ampères-tours inversés de la bobine 5 vien-
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nent contrecarrer l'effet de certains ampères-tours de la bobine 6, diminuant l'excitation nette du relais. Lorsque le niveau des ampères-tours nets est diminué jusqu'au point de déclenchement du relais, représenté par la ligne horizontale 23 en traits pointillés, sur la figure 2, le relais provoque l'ouverture du contact 3.
En ce point,la tension de la,source est inférieure à celle de la batterie et le relais ne peut plus refermer le contact. Cette condition évite le pompageau cours de la désaimantation.
Si la source 1 produisait une tension inverse, le redresseur 12 ne conduirait pas à tout instant. Le résultat serait, comme représenté à la figure 2, que la ligne des ampères-tours suivrait la ligne 13 sans présenter de partie raide, telle qu'en 19. La source est telle qu'elle ne produira pas habituellement une tension suffisamment grande pour faire fonctionner le relais dans ces conditions. La pente de la ligne 13 est inversement proportionnelle à la résistance 8. S'il y a une possibilité quelconque de fonctionnement du relais sous une tension inverse, la résistance 8 peut être augmentée jusqu'à ce que ce danger soit éliminé.
Un perfectionnement est représenté à la figure 3, par l'addition d'un potentiomètre et shunt aux bornes de la batterie 2 consistant en une résistance 10. Le redresseur 12 est connecté au point de jonction Il de ces deux résistances. Comme la tension du point Il est inférieure à la tension complète de la batterie, il est évident que le redresseur 12 commencera à conduire lorsque la tension eu point 7 est inférieure à la.tension complète de la batterie. En se référant à la figure 2, cela veut dire que le point 14 se déplace vers la gauche de la courbe 13. Par un choix convenable, les résistances 10 & 24 peuvent être proportionnées de telle manière que le redresseur 12 commence à conduire lorsque la tension de la source est exactement égale à celle de la batterie.
Il en résulte une diminution de la différence entre la tension de la source et celle de la batterie au point d'enclenchement du relais 4. Ce perfectionnement présente un intérêt particulier lorsqu'une bobine 6 de grande résistance doit être utilisée, ce qui donne une différence de tension élevée au point de fonctionnement.
Un autre perfectionnement est représenté à la figure 4, par l'addition d'un redresseur 9 entre la résistance 24 et le point 11. La résistance 24 peut être très faible, de telle manière que la chute de tension entre le point 11 et la ligne 22 est due entièrement à l'impédance du redresseur 9. Les résistances 24 & 10 sont proportionnées de telle manière que le redresseur 9 sera conducteur à tout moment jusqu'à ce que le nombre des ampères-tours de la bobine 6, correspondant à l'enclenchement, est atteint.
Par conséquent, dans des conditions normales de fonctionnement, le redresseur 9 n'a pas d'effet sur le fonctionnement du système. Cependant, si les contacts 3 ne se fermaient pas et si la tension de la source 1 atteignait une valeur qui dépasserait largement la tension de la batterie, le redresseur 9 cesserait de conduire et l'impédance en série avec la bobine 6 serait effectivement accrue. En se référant à la figure 5, on voit que le redresseur 9 cesse de conduire au point 15 et que les ampères-tours de la bobine 6 augmentent le long de la ligne 16 lorsque la tension de la source croît davan- tage. Par conséquent, dans un circuit où um appareil de protection fonction- .nant séparément peut éviter la fermeture des contacts 3, le redresseur 9 sert à protéger la bobine 6 des surintensités du courant.
La figure 6 représente une modification de la figure 4 par l'addition d'un contact de grande puissance 27. Le contact 3 est connecté dans le circuit pour alimenter la bobine 28 à haute impédance du relais 29, provoquant la fermeture du contact 27. En se référant à la figure 1, on voit que si le courant à travers le contact 3 était élevé lors de son ouverture, l'arc produit entre les contacts pourrait provoquer une érosion graduelle de ces derniers, diminuant ainsi la pression du contact. Cette diminution de la pression du contact provoquerait une légère élévation du point de déclenchement, comme représenté par la ligne 23 de la figure 2. Le relais additionnel 29 est utilisé pour éviter que de telles conditions se pro-
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duisent et maintenir la sensibilité du système dans les applications de grande puissance.
On voit donc que le système décrit est un système de charge de batterie, à inversion de courant, qui ne donne pas lieu au phénomène de pompage, ni à l'enclenchement, ni au déclenchement.
Bien qu'on ait décrit et représenté plusieurs variantes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données à titres d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.