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20 25 30 35 40 45 50 La présente invention concerne des enroulements d'excitation pour électro-aimants, particulièrement ceux qui sont destinés à des régulateurs automatiques, des relais et analogues et elle a pour but de réaliser, par un dispositif simple, la compensation efficace de la variation de la résistance de ces enroulements, due à'la variation de la température.
Selon l'invention, un électro-aimant est pourvu, en plus d'un enroulement principal connecté en série avec une résistance ballast, d'un enroulement auxiliaire qui est connecté en parallèle avec une partie de ladite résistance et qui est agencé de manière que sa force magnétomotrice s'oppose à celle de l'enroulement principal, les variations de la température d'enroulement dans l'intervalle de fonctionnement produisant des variations sensiblement égales, mais opposées par leur effet, de la force magnétomotrice des enroulements respectifs.
Deux manières de mettre l'invention en oeuvre vont maintenant être décrites à titre d'exemple en se référant au dessin annexé.
La figure 1 est un schéma de circuit d'un des dispositifs selon l'invention.
La figure 2 est un schéma de circuit d'un deuxième dispositif selon l'invention.
Dans l'agencement représenté figure 1, un enroulement principal s et un enroulement auxiliaire a sont bobinés sur l'aimant de manière que leurs forces magnétomotrices s'opposent, la force magnétomotrice résultante étant une force égale à la force de l'enroulement principal s moins celle de l'enroulement auxiliaire a. Les enroulements peuvent être faits de manières différentes, mais sont de préférence tous deux de cuivre, car tout avantage qui pourrait être obtenu en faisant usage, pour l'enroulement auxiliaire, de quelque autre matière à coefficient thermique de résistance différent est généralement plus que compensé par le désavantage de la haute ' résistivité. L'enroulement principal s est connecté, en série avec une résistance ballast 1 insensible à la température, aux bornes d'une source b de courant.
L'enroulement auxiliaire a est connecté en parallèle avec une partie de la résistance ballast 1.
Agencés de cette manière, des enroulements construits de façon à satisfaire à la relation approximative suivante, peuvent être amenés à réaliser une compensation thermique complète pour t C, en supposant une température normale de 20 C : ATat/ATst # Rs20/R1 + Rst [as/aa + as (t-20)], ATst RA + Rst a a où R indiqué la@résistance a " le coefficient thermique de résistance AT le nombre d'ampères-tours, les indices, dans chaque cas, indiquant une pièce composante et/ou une température respective. Comme il a déjà été indiqué, aa et as sont de préférence égaux ou sensiblement égaux.
S'il est requis que les enroulements soient excités par un courant continu et que la source de courant est alternative, on peut connecter dans le circuit des enroulements respectifs des redresseurs à pont des deux alternances. Toutefois, on peut adopter, avec le circuit représenté figure 2, un dispositif avantageux qui ne requiert qu'un seul redresseur. Dans ce dispositif, l'enroulement auxiliaire a est connecté en parallèle avec une partie 12 de la résistance ballast et ladite partie 12 est connectée, en série avec l'enroulement principal s, aux bornes d'une diagonale d'un re-
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dresseur à pont c. L'autre partie 11 de la résistance est connectée, en série avec l'autre diagonale du pont c, aux bornes de la source d de courant alternatif.
Normalement, la valeur de la résistance ballast dans les disposi- tifs ci-dessus est établie à une valeur fixe. Si on le désire, on peut tou- tefois pourvoir au réglage de sa valeur ou à celui de la proportion de la partie aux bornes de laquelle est connecté l'enroulement auxiliaire. Par exemple, dans l'agencement de la figure 1, il peut être pourvu au réglage du point de prise intermédiaire sur la résistance 1.
C'est un avantage des dispositifs décrits ci-dessus que l'emploi d'un fil d'un calibre d'une petitesse incommode pour l'enroulement auxiliai- re a peut être généralement évité.
Des dispositifs tels que ceux qui ont été décrits donnent une for- ce magnétomotrice résultante dont les variations, dans l'intervalle de fonctionnement, sont petites. La relation qui lie la force magnétomotrice à la température n'est toutefois pas linéaire. La caractéristique est une courbe à maximum comparativement plat, comportant une montée et une descen- te plus abruptes vers les extrémités de l'intervalle de température. En pratique, une partie de la caractéristique, convenant aux exigences parti- culières, peut être choisie pour l'intervalle de fonctionnement et/ou la caractéristique est réglée de manière à lui donner une forme appropriée aux- dites exigences.
Ces conditions peuvent être influencées par les valeurs relatives choisies pour les parties de la résistance ballast et par la va- leur de la résistance ballast en fonction de la résistance de l'enroulement principal. Dans une variante, un semi-conducteur à coefficient thermique variable négatif de résistance peut être connecté soit en série, soit aux bornes d'un quelconque des deux enroulements.
Si la même compensation est requise pour les variations de la tem- pérature d'enroulement dues à l'auto-échauffement que celle qui est faite pour les variations ambiantes, il peut être avantageux d'entrelacer les en- roulements principal et auxiliaire. D'autre part, si on le désire, les compensations des deux effets peuvent être rendues inégales en adoptant un dispositif où les augmentations de température par suite de l'auto-échauffe- ment sont inégales.
De tels dispositifs peuvent être avantageusement appliqués à des régulateurs électromagnétiques, par exemple au régulateur à pile de carbone décrit dans la demande de brevet britannique n 33068/52. Dans ces cas, ledit dispositif présente certains avantages sur les dispositifs compensa- teurs qui utilisent, par exemple, un élément bimétallique agissant sur le ressort de réglage du régulateur : d'abord, la compensation est indépendan- te du réglage du ressort de réglage.
En outre, comme la force magnétomo- trice résultante n'est sensiblement pas affectée par la température, on re- médie aux effets indésirables dus aux variations de la caractéristique for- ce/déviation du système à aimant :par exemple, une variation de la tension de mise en circuit en fonction de la température se trouve évitée. Des er- reurs transitoires, dues aux variations soudaines de la température ambian- te, peuvent aussi être évitées, car les constantes thermiques en fonction du temps des deux enroulements peuvent être rendues semblables. Cette me- sure est particulièrement avantageuse dans les applications à l'aviation.
Finalement,il est avantageux que la caractéristique de température puisse être réglée simplement en choisissant ou en réglant des résistances séparées de l'aimant, sans affecter de manière appréciable la force magnétomotrice résultante.
Toutefois, l'invention est applicable, avec des avantages sembla-
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bles, à des enroulements d'aimant appareils autres que les régulateurs, par exemple de relais, de bobines d'arrêt, des dispositifs de champ de mo- teurs et de régénératrices et, en général, à tout enroulement dont la for- ce magnétomotrice doit être thermiquement compensée.
REVENDICATIONS.
1. - Electro-aimant comprenant, en plus d'un enroulement princi- pal connecté en série avec une résistance ballast, un enroulement auxiliai- re qui est connecté en parallèle avec une partie de ladite résistance et qui est agencé de manière que sa force magnétomotrice s'oppose à celle de l'enroulement principal, les variations de la température d'enroulement dans l'intervalle de fonctionnement produisant des variations sensiblement égales, mais opposées par leur effet, de la force magnétomotrice des enrou- lements respectifs.
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The present invention relates to excitation windings for electromagnets, particularly those intended for automatic regulators, relays and the like, and it aims to achieve, by a simple device, the compensation. effective variation of the resistance of these windings, due to the variation in temperature.
According to the invention, an electromagnet is provided, in addition to a main winding connected in series with a ballast resistor, with an auxiliary winding which is connected in parallel with a part of said resistor and which is arranged so that its magnetomotive force opposes that of the main winding, the variations of the winding temperature in the operating range producing substantially equal variations, but opposed in effect, in the magnetomotive force of the respective windings.
Two ways of implementing the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing.
FIG. 1 is a circuit diagram of one of the devices according to the invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a second device according to the invention.
In the arrangement shown in Figure 1, a main winding s and an auxiliary winding a are wound on the magnet so that their magnetomotive forces oppose, the resulting magnetomotive force being a force equal to the force of the main winding s minus that of the auxiliary winding a. The windings can be made in different ways, but are preferably both copper, since any advantage which might be obtained by making use of some other material with a different thermal coefficient of resistance for the auxiliary winding is usually more than compensated for. by the disadvantage of the high resistivity. The main winding is connected, in series with a temperature-insensitive ballast resistor 1, to the terminals of a current source b.
The auxiliary winding a is connected in parallel with part of the ballast resistor 1.
Arranged in this way, windings constructed to satisfy the following approximate relation, can be made to achieve full thermal compensation for t C, assuming a normal temperature of 20 C: ATat / ATst # Rs20 / R1 + Rst [ as / aa + as (t-20)], ATst RA + Rst aa where R indicates the @ resistance a "the thermal coefficient of resistance AT the number of ampere-turns, the indices, in each case, indicating a component part and / or a respective temperature As already indicated, aa and a are preferably equal or substantially equal.
If it is required that the windings be excited by a direct current and that the current source is alternating, it is possible to connect the respective windings in the circuit of the bridge rectifiers of the two halfwaves. However, it is possible to adopt, with the circuit shown in FIG. 2, an advantageous device which requires only one rectifier. In this device, the auxiliary winding a is connected in parallel with a part 12 of the ballast resistor and said part 12 is connected, in series with the main winding s, across a diagonal of a re-
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bridge trainer c. The other part 11 of the resistor is connected, in series with the other diagonal of the bridge c, to the terminals of the alternating current source d.
Normally the value of the ballast resistor in the above devices is set to a fixed value. If desired, however, provision can be made to adjust its value or that of the proportion of the part to which the auxiliary winding is connected. For example, in the arrangement of Figure 1, it can be provided for the adjustment of the intermediate tap point on resistor 1.
It is an advantage of the devices described above that the use of inconveniently small gauge wire for the auxiliary winding can be generally avoided.
Devices such as those which have been described give a resultant magnetomotive force the variations of which over the operating range are small. The relationship between magnetomotive force and temperature, however, is not linear. The characteristic is a comparatively flat maximum curve, with a steeper rise and fall towards the ends of the temperature range. In practice, a part of the characteristic, suitable for the particular requirements, may be chosen for the operating interval and / or the characteristic is set in such a way as to give it a form suitable for said requirements.
These conditions can be influenced by the relative values chosen for the parts of the ballast resistor and by the value of the ballast resistor as a function of the resistance of the main winding. Alternatively, a semiconductor with a negative variable thermal coefficient of resistance can be connected either in series or across any of the two windings.
If the same compensation is required for winding temperature variations due to self-heating as is made for ambient variations, it may be advantageous to interlace the main and auxiliary windings. On the other hand, if desired, the compensations of the two effects can be made unequal by adopting a device where the temperature increases due to self-heating are unequal.
Such devices can be advantageously applied to electromagnetic regulators, for example to the carbon stack regulator described in British Patent Application No. 33068/52. In these cases, said device has certain advantages over compensating devices which use, for example, a bimetallic element acting on the regulator adjustment spring: first, the compensation is independent of the adjustment of the adjustment spring.
In addition, since the resulting magnetomotive force is not substantially affected by temperature, undesirable effects due to changes in the force / deflection characteristic of the magnet system are remedied: for example, a change in the force / deflection characteristic of the magnet system. temperature-dependent switching voltage is avoided. Transient errors, due to sudden changes in ambient temperature, can also be avoided, since the thermal constants as a function of time of the two windings can be made similar. This measure is particularly advantageous in aviation applications.
Finally, it is advantageous that the temperature characteristic can be adjusted simply by choosing or adjusting resistors separate from the magnet, without appreciably affecting the resulting magnetomotive force.
However, the invention is applicable, with similar advantages.
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cables, to magnet windings apparatus other than regulators, for example of relays, choke coils, field devices of motors and regenerators and, in general, to any winding whose magnetomotive force must be thermally compensated.
CLAIMS.
1. - Electromagnet comprising, in addition to a main winding connected in series with a ballast resistor, an auxiliary winding which is connected in parallel with a part of said resistor and which is arranged so that its force The magnetomotive force is opposed to that of the main winding, the variations of the winding temperature in the operating range producing approximately equal, but opposite in effect, variations in the magnetomotive force of the respective windings.