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Plusieurs dispositifs ont déjà été proposés et expérimentés pour donner à une génératrice électrostatique une caractéristique en charge ? (I) sensiblement à tension constante.
Ces dispositifs concernaient surtout des génératrices à courroies, utilisées avec des tubes accélérateurs de particules, pour lesquels il était nécessaire d'obtenir une excellente stabilité de la tension et un temps de réponse extrêmement court. Les montages correspondants étaient, en général, fort complexes.
La présente invention concerne un système de régulation pour gé- nératrices électrostatiques, à transporteurs conducteurs ou à transporteurs isolants, permettant de réaliser des ensembles ayant un caractère industriel par leur simplicité, leur prix de revient modéré, l'utilisation, pour leur réalisation, de pièces ou d'organes normalisés, enfin, la possibilité de les employer dans des machines de puissances très différentes.
Ce système est caractérisé par la combinaison de tout ou partie des moyens suivants; - Un générateur haute tension d'excitation primaire, dont la ten- sion de sortie peut être commandée au moyen d'une tension réglable de pola- risation, fournie par une source de très faible puissance.
- Une génératrice électrostatique montée en amplificatrice de tension entre ledit générateurs-primaire et la génératrice électrostatique principale.
- Un dispositif électrostatique de renversement de polarité par renversement du sens de la rotation, ce dispositif pouvant être combiné avec la génératrice amplificatrice.
- La tension de polarisation du générateur d'excitation primaire étant liée à la tension de débit de la génératrice principale.
- Une excitation compound ou hypercompound pouvant éventuellement être réalisée.
Pour montrer les caractéristiques techniques de l'invention et ses avantages, on va en décrire plusieurs exemples de réalisation, étant entendu que ces exemples n'ont aucun.Caractère limitatif quant aux modes de mise en oeuvre de l'invention ou aux applications que l'on peut en fai- re.
La fig. la, représente un schéma simplifié d'un montage conforme à l'invention, les figso 1b, 1c et ld montrant certaines caractéristiques de ce montage, la polarité de la borne isolée étant négative.
Les figs. 2 et 3 représentent deux montages possibles du généra- teur d'excitation primaire.
Les figs. 4a et 4b concernent un exemple de montage d'une généra- trice électrostatique à transporteur isolant en amplificatrice.
La fige 5 donne un premier exemple de montage régulateur à ampli- ficatrice électrostatique, dont les fig. 5b à 5g montrent certaines carac- téristiques, la polarité de la borne isolée étant négative.
La fig. 6 donne un second exemple de montage régulateur à ampli - ficatrioe électrostatique, la polarité de la borne isolée étant positive.
La fige 7 représente schématiquement une génératrice électrosta- tique à transporteur isolant dont la polarité de la borne isolée est liée au sens de rotation.
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La fige 8 représente une génératrice électrostatique à transpDr- teurs conducteurs ayant la même propriété.
La fige 9 représente un montage régulateur comprenant les orga- nes nécessaires pour fonctionner indifféremment pour une polarité positive ou négative de la borne isolée.
Les figs. 10a et 10b concernent un montage comprenant une exci- tation compound ou hypercompound.
La fig. Il concerne une génératrice à transporteur isolant, munie d'un dispositif de régulation conforme à l'invention,et montre plus parti- culièrement le groupement des divers organes, la polarité de la borne iso- lée étant négative.
La fig. 12 représente une réalisation industrielle du montage re- présenté schématiquement sur la fig. Il.
Dans ce qui suit, les potentiels seront, sauf précision contrai- re, supposés mesurés par rapport à la terre.
Le circuit schématique représenté sur la figo la comprend une génératrice électrostatique à transporteur isolant Gp, excitée par un géné- rateur auxiliaire de haute tension dont la tension aux bornes E2 peut être commandée au moyen d'une tension réglable de polarisation p.
La génératrice Gp débite sur le récepteur P, la polarité de sa borne isolée étant négative.
Cette génératrice sera avantageusement du type décrit dans le brevet français N 1.051.430, déposé le 21 Novembre 1951. On y reconnaît l'ioniseur de charge 1 relié à la terre, l'inducteur de charge 2 relié au générateur d'excitation G.E., l'ioniseur de débit 3 et son inducteur de dé- bit 4, le rotor transporteur de charges électriques 5. Pour la clarté du dessin, l'organe répartiteur de tension en matière légèrement conductri- ce n'a pas été représenté.
On suppose que la tension E2 diminue lorsque la tension p croît en valeur absolue.
La tension U aux bornes de la génératrice principale, qu'il s'a- git de réguler, est appliquée à une chaîne de résistances stables R for- mant diviseur de tension. Une fraction donnée de la haute tension soit v1 =U/n (n = rapport de division) est prélevée sur la chaîne et appliquée comme polarisation au générateur d'excitation G.E.
En supposant que les polarités soient celles indiquées sur la figure, on voit que cette fraction v1 de la haute tension U introduit une rétroaction, et le montage est tel qu'il assure la régulation, avec une certaine approximation, de ladite haute tension. Si celle-ci pour une raison quelconque, (par exemple, diminution du courant demandé par le ré- cepteur P) a tendance à augmenter, la tension vl croît, entraînant une ré- duction de la tension d'excitation E2, donc du courant engendré par la ma- chine principale Gp, ce qui a pour effet de rétablir l'équilibre. Le pro- cessus inverse a lieu si la haute tension U tend à diminuer (augmentation du courant demandé).
Afin d'accroître la sensibilité du dispositif, on a avantage à placer, en série avec la fraction-de tension prélevée sur la chaîne de ré- sistances, une source CT donnant une tension vo parfaitement stable (piles, alimentation stabilisée ... ) telle que la valeur de la tension de polarisa- tion appliquée au générateur G.E. soit alors, en valeur absolue : p = v1 - vo. Pour une même valeur de p, la fraction v1, prélevée, doit être plus
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grande que précédemment (vo en plus) et une même variation A U de la hau- te tension se traduit par une variation absolue plus forte de la valeur effective de p.
Les diagrammes représentés montrent : - sur la fig. 1b, le courant I débité par la génératrice princi- pale, en fonction de sa tension d'excitation E2.
- sur la fig. 1c, la tension d'excitation fournie par le généra- teur G.E. en fonction de la valeur de la tension de polarisation p qu'on lui applique.
Le passage de la marche pratiquement à vide (courant Ia) à la marche en pleine charge - (courant Ib), nécessite un accroissement ¯ E2 de l'excitation, permis par une variation ¯ p de la tension de polarisa- tion. Cette variation A p suppose que la haute tension a varié de 4 U = ¯ pxn. Cette variation U représente donc la chute de tension aux bornes, entre les marches à vide et à pleine charge. D'où la caractéristi- que U (I) que confère à la génératrice le dispositifde régulation, et re- présentée sur la fig. 1d.
On conçoit que cette caractéristique sera d'autant moins incli- née (chute de tension en charge réduite, donc bonne régulation) que : a) Les tangentes à la caractéristique 1 (Eg) de la génératrice Gp, dans la zone de fonctionnement correspondant à ¯ E2, auront des "pentes" plus fortes. b) Le générateur G.E. aura une tension rapidement variable en fonction de la tension de polarisation. c) La fraction de tension prélevée sur la chaîne sera plus gran- de, donc, pour un générateur G.E. donné, que la contre-tension vo sera plus grande, et par conséquent qu'il y aura la possibilité de travailler avec un rapport n = Upetit. v1
On peut accroître également la sensibilité, dans le but de ré- duire la chute de tension en charge à U, en attaquant le générateur G.E.
par l'intermédiaire d'un amplificateur (tube électronique par exemple, mon- té en amplificateur à courant continu). On trouvera plus loin un exemple d'un tel montage.
On remarquera également qu'il est possible de régler la valeur de la haute tension ainsi régulée, en n'agissant que sur des circuits à basse tension : par exemple, en déplaçant le curseur K sur la chaîne de résistan- ces, de manière à faire varier le rapport n. La valeur de la tension v1 n'est, en effet, au maximum, que de quelques centaines de volts.
Enfin, la liaison entre la tension de polarisation p et la ten- sion de débit U peut être, bien entendu, obtenue autrement que par un di- viseur de tension.àrésistances, en utilisant, par exemple, un dispositif rotatif à influence électrostatique, analogue à ceux utilisés dans les volt- mètres électrostatiques rotatifs.
Si la génératrice principale Gp doit fournir une tension telle que sa borne isolée soit positive, le générateur G.E. sera relié à l'ioni- seur 1 ou à l'inducteur 2, selon que le potentiel de sa borne isolée sera positif ou négatif.
Dans les deux cas, il est indispensable que les valeurs absolues des tensions E2 et p varient en sens inverse. Avec la plupart des sour-
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ces électroniques ordinaires, cette condition exigera que l'attaque du générateur G.E. se fasse à travers un dispositif, (tube électronique par exemple), renversant la polarité du potentiel du point x, et pouvant avoir en outre une fonction amplificatrice, le sens de branchement de la source G.T. étant également renversé.
Le générateur d'excitation G.E. sera avantageusement du type à redresseurs, alimenté par impulsions ou par oscillateur à fréquence rela- tivement élevée (20 à 300 kHz par exemple).
Les petits générateurs de ce type sont devenus courants et bon marché, étant en particulier utilisés en télévision.
Les figs. 2 et 3 représentent schématiquement deux montages pas- sibles, donnés à titre d'exemple.
Sur la fig. 2, la fraction om du bobinage B est traversée par un courant fonction de la polarisation de repos - (Vgo + p) appliquée à la pentode Ho A cette polarisation de repos, un petit oscillateur non repré- senté sur le schéma superpose une tension en dent de scie qui vient "blo- quer" périodiquement la pentode, annulant ainsi subitement le courant. A chaque blocage, une surtension Va importante apparaît entre la borne n de la bobine et la masse, suivie d'oscillations amorties. La bobine se compor- te alors comme un transformateur élévateur vis-à-vis du montage redresseur sur lequel elle débite. Dans le cas de la fig. 2, ce montage redresseur est du type multiplicateur de tension, et comprend trois condensateurs C1, 02 et C3, et trois redresseurs R1, R2 et R3.
Finalementil apparaît entre la borne de sortie Se et la masse une tension continue E2, fonction de la surtension Va, donc du courant coupé, et en fin de compte, de la tension de polarisation p appliquée à la pentode. Lorsque le potentiel négatif du point x, p, (voir fig. la) augmente en valeur absolue, Eg diminue.
Sur la fig. 3, la pentode H fonctionne en oscillatrice normale, grâce aux enroulements anode A et grille F du transformateur L qui compor- te un secondaire haute tension C. Ce transformateur fonctionne à une fré- quence généralement choisie entre 20 kHz (bobinage à circuit:magnétique) et 300 kHz (bobinage à air). Les bornes X et Y du secondaire alimentent ensuite un montage redresseur quelconque, simple alternance, doubleur, mul- tiplicateur de tension, etc... non représenté sur le schéma.
La polarisation moyenne de la pentode, liée à la tension fixe, dans une certaine mesure, la valeur de la haute tension redressée. Le mon- tage représenté sur la fig. 1 fonctionne d'une manière satisfaisante si la génératrice Gp se contente d'une tension d'excitation modérée et se trou- ve appelée à fonctionner sous un régime à peu près constant. Dans le cas contraire, on est conduit à y introduire quelques modifications.
En effet, des essais effectués par la Demanderesse ont montré, par exemple, qu'une génératrice électrostatique à transporteur isolant à deux pôles dont le rotor avait comme dimensions : longueur :250 mm., diamètre : 140 mm., et d'une puissance de 300 W. sous 150 kV, devait être pourvue d'une excitation capable de varier de 20 kV à 40 kV entre la mar- che à vide et la marche à pleine charge.
Il en résulte que la régulation d'une telle machine peut être difficilement assurée par les petits générateurs haute tension des modèles décrits. Ils fournissent le plus souvent des tensions de 20 kV environ, variant au maximum de quelques kV par ajustement de la polarisation. Il est donc nécessaire d'intercaler, dans certains cas, entre le générateur d'excitation G.E. et la génératrice principale Gp, une machine électrosta- tique Ga fonctionnant en amplificatrice.
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Les génératrices électrostatiques à transporteurs, conducteurs ou à transporteurs isolants peuvent, en effet, être montées en amplifica- trices*
La fige 4a donne un exemple d'un tel montage d'une génératrice à transporteur isolant.
Une source de tension continue 8 fait apparaître une différence de potentiel E entre l'inducteur de charge 9 et l'ioniseur de charge 10.
L'inducteur de débit 11 et l'ioniseur de débit 12 débitent le courant i' sur le circuit récepteur Q*
Pour des caractéristiques de construction données (épaisseur et nature du rotor, distance ioniseur-rotor, nature et pression du gaz am- biant, etc...) et pour une vitesse de rotation déterminée, le courant débi- té par la machine est fonction de E. Le courant, d'abord nul, apparaît assez brusquement lorsque E atteint une valeur Ea correspondant au "seuil d'amorçage" des ioniseurs. Il croît alors très vite en fonction de E, suivant une allure presque linéaire dans une certaine zone; puis, à partir d'une certaine valeur, une saturation.se manifeste.
La courbe i' = f (E) varie un peu, suivant que la machine débite un court-circuit (tension de sortie nulle) ou au contraire débite sur un circuit Q aux bornes duquel apparaît la tension V. L'apparition de cette tension se traduit dans la machine par des flux parasites qui provoquent une réaction :à égalité d'excitation, le courant i' décroît lorsque V aug- mente.
De toute manière, il est possible de tracer la courbe i' = f (E) réelle (voir Fig. 4b), tenant compte de la tension de débit V = Qi, Q re- présentant la résistance (réelle ou équivalente) du circuit au point de fonctionnement envisagé. En partant de cette courbe i' = f (E),on peut dé- finir pour chaque point de fonctionnement ce qu'on appellera la "pente" de la machine, ayant pour valeur :
EMI5.1
ais S = dE On l'exprimera, par exemple, en microampères par kilovolt.
La pente est approximativement constante dans toute la région', où. la courbe il - f (E) peut être assimilée à une droite; elle varie naturel- lement de part et d'autre de cette région.
La pente est fonction de certaines caractéristiques de construc- tion de la machine.
Pour une machine donnée, travaillant dans des conditions et sur une résistance de charge déterminées, la pente est une caractéristique bien définie.
Si la machine précédente débite sur un circuit de charge Q que. l'on supposera être une résistance obéissant à la loi d'Ohm, une tension V = Qi' apparaît aux bornes de ce circuit. Si l'excitation varie de ¯ E, le courant doit varier de A i' =S ¯ E et la tension V de ¯ V= Q ¯ i'= Qs A E. On peut donc écrire : ¯ V = k ¯ E, avec k = Qs.
Le facteur k représente un "coefficient d'amplification" qui met en évidence la fonction amplificatrice que peut jouer une machine électros- tatique : les variations de la tension de sortie sont k fois plus grandes que les variations de la tension d'excitation ou "tension d'entrée".
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Toutes les considérations précédentes restent valables, quelle que soit la polarité imposée par la source d'excitation 8. Elles sont va- lables également lorsque la source 8, au lieu de polariser l'inducteur de charge, se trouve insérée entre l'ioniseur de charge et la masser
Enfin, il est également possible de remplacer la résistance de charge Q, que l'on a supposé suivre la loi d'Ohm, par une charge quelcon- que ayant toute caractéristique tension--courant désirée. Le coefficient d'amplification est alors fonction de la résistance équivalente de cette charge, au point de fonctionnement considéré.
Une résistance de charge suivant au moins approximativement la loi d'Ohm, est toutefois intéressante dans la plupart des applications, car elle confère à l'ensemble une amplification à peu près linéaire dans toute la zone de travail utilisée.
Une variation de la tension d'entrée E se répercute sur la ten- sion de sortie V avec un certain retard dû: - au temps de transfert des charges électriques depuis les ioni-
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seurs de charge 'jusqu'à ceux de débit.
- au temps nécessaire pour charger ou décharger les capacités, volontairesouparasites, du circuit de débit.
Le temps de réponse peut être rendu assez faible pour être com- patible avec la majorité des problèmes, en particulier lorsque la machine amplificatrice est utilisée dans un circuit de régulation. On notera que pour le réduire, il y a lieu : - d'augmenter la vitesse de rotation et de multiplier le nombre de pôles, - de réduire les capacités du circuit de débit.
Pour une vitesse de rotation de 3.000 tr/mn, et une machine à deux pôles seulement, le temps de transfert n'est que de l'ordre du centiè- me de seconde.
Au cours d'essais, la Demanderesse a obtenu les résultats sui- vants, avec une génératrice à transporteur isolant à rotor cylindrique, à deux pôles :
Rotor : Diamètre : :90 mm.
Epaisseur : 2 mmo
Longueur : 40 mm.
Vitesse de rotation : 2.800 tr/mn.
Gaz ambiant hydrogène sous 12 atm.
Résistance de charge Q : 1.000 M
Seuil d'amorçage Ea = 14 kV.
Zone utilisée (i' : de 10 à 40 uA
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(iizdel0âÓkYe Variation nécessaire de l'excitation pour couvrir la zone ci-dessus'.......... : 15,3 à 16,3 kV.
Pente moyenne dans la zone d'utilisation s = 30 uA kv.
Coefficient d'amplification moyen
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dans la zone d'utilisation ....08000....". : k = 30
Les figso 5a et 6 donnent deux exemples schématiques de montages régulateurs, pourvus tous deux d'une amplificatrice électrostatique Ga.
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La fig. 5a représente un montage correspondant à une polarité négative de la borne isolée.
Le générateur G.B. fournit la tension d'excitation primaire -)-
E1 (qui diminue lorsque la tension de polarisation qu'on lui applique aug- mente en videur absolue). Cette tension E1 excite l'amplificatrice Ga qui fait apparaître aux bornes de sa résistance de charge la tension E2 qui sert à exciter la génératrice principale Gp dont l'inducteur de charge 2 est positif. Une fraction de la tension de débit U, prélevée sur la chaî- ne de résistances R, se trouve "comparée" à la contre-tension de référence fournie par la source CT et la différence est appliquée comme tension de polarisation au générateur G.E.
Les fige 5b, 5c et 5d représentent respectivement des exemples de courbes de réponse des trois organes t G.E., Ga et Gp.
Les fige, 5e, 5f et 5g représentent respectivement les trois mê- mes courbes, en montrant les correspondances entre chacune d'elles. On voit que le passage de la marche à vide (la) à la marche en pleine charge (Ib) nécessite la variation A E2 d'excitation pour Gp; cette variation, grâce à Ga, est réduite à à E1 pour le générateur G.E. Cette variation, ¯ E1, enfin, est produite par une variation de la polarisation ¯ p. D'es- sais réalisés par la demanderesse sur la génératrice dont il a été question ci-dessus, il résulte que les ordres de grandeur des variations des diver- ses tensions peuvent être, par exemple, les suivants : si E2 doit varier de 20 à 40 kV ( ¯ E2 = 20 kV), E1 doit varier de 15.000 à 15.500 V.
( ¯ E1= 500 V.) et p de - 20 à - 30 V. (¯ p=10V.).
On a supposé dans l'exemple précédent (fig. 5a) que la borne iso- lée de la source G.E. était positive (cas fréquent des petits générateurs ordinaires pour télévision), alors que la borne isolée de la génératrice principale était négative. La tension E1 devait être, dans ces conditions, appliquée à l'ioniseur de charge 6 de l'amplificatrice Ga, et la réaction se produisait dans le bon sens si G.B. était tel que El diminuait lorsque sa tension de polarisation p augmentait en valeur absolue.
La fig. 6 représente un montage analogue au précédent, mais où la borne isolée du circuit d'utilisation est positive.
Dans ces conditions, la tension d'excitation E2, fournie par l'am- plificatrice Ga doit être telle que l'inducteur de charge de Gp soit néga- tif. Le générateur G.E. sera relié à l'ioniseur de charge 6 ou à l'induc- teur de charge 7 de Ga, selon que la polarité de sa borne isolée sera né- gative ou positive,
Si le générateur G.E. est tel que sa tension de sortie diminue lorsque le potentiel négatif du point x augmente en valeur absolue, il est nécessaire de prévoir un organe renversant le sens des variations de la fraction de tension prélevée sur la chaîne de résistances R.
Cet organe pourra être un tube électronique monté convenablement, et pouvant travail- ler également en amplificateur.La figo 6 donne un exemple d'un tel orga- ne, comprenant un,tube électronique T, alimenté par une source Vd de ten- sion anodique, et une résistance de charge rc. Le sens de variation de la tension'de polarisation p est ainsi renversé, et la réaction se fait dans le bon sens, c'est-à-dire que lorsque la tension U augmente, la ten- sion p' diminue en valeur absolue, la tension de polarisation p augmente en valeur absolue, et le potentiel E1 diminue.
Si l'on désire disposer d'une génératrice dont la polarité de la borne isolée puisse être inversée à volonté, l'utilisation d'un montage tel que celui représenté sur la fige 6 exigerait d'y inclure des dispositifs
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permettant de modifier les connexions pour que, la 'borne isolée étant néga- tive : - d'une part, 1 organa comprenant le tube T soit lais hors-circuit, - d'autre part, le générateur G.E. soit relié 4 l'ioniseur de char- ge 6 au lieu de l'inducteur de charge 7. Dans ce dernier cas, les connexions à modifier sont des connexions haute tension, ce qui est pratiquement à éviter. Il y a alors intérêt à utiliser un autre dispositif de changement de polarité, n'exigeant qu'une action sur des organes à basse tension.
¯Deux exemples de tels dispositifs sont schématiquement représentés sur les figs.7 et 8.
La génératrice électrostatique à transporteur isolant représentée sur la fig. 7 comprend - un ioniseur de charge Il, relié à la masse, son inducteur de charge D1, relié à un générateur d'excitation 13.
- un ioniseur de débit 12 et son inducteur de débit D2, tous deux reliés à la borne de sortie isolée 14.
- un ioniseur de débit 13 et son inducteur de débit D3, tous deux reliés à la masse (par l'intermédiaire du circuit auxiliaire 15) et à l'inducteur de charge D4. L'ioniseur de charge I4 'est relié à la masse.
En supposant que la source 13 porte l'inducteur D1 à un poten- tiel positif, le fonctionnement est le suivant si le rotor 16 tourne dans le sens indiqué par la flèche f1, les charges négatives déposées par l'ioniseur Il sont relevées par l'ioniseur I2, et le potentiel de la bor- ne de débit 14 est négatif.
Si le rotor 16 tourne dans le sens indiqué par la flèche f2, les charges négatives déposées par l'ioniseur Il sont relevées par l'ioniseur I3. En s'écoulant par le circuit 15, ces charges font apparaître aux bor- nes de ce circuit une tension telle que le potentiel de l'inducteur de 'charge D4 est négatif. L'ioniseur de charge I4 qui fait face à cet induc- teur dépose sur le rotor 16 des charges positives, qui sont relevées par l'ioniseur I2 et le potentiel de la borne 14 est positif.
De multiples variantes sont possibles à partir de ce schéma. On notera les points suivants : a) le raisonnement fait en supposant positive la borne isolée de la source d'excitation 13 s'applique de la même façon si cette borne est négâtive :toutes les polarités sont alors changées. b) au lieu dé polariser l'inducteur de charge D1, la source d'excitation peut être insérée entre l'ioniseur Il et la masse. Mais cet- te source doit alors débiter le même courant que la machine. c) La machine peut être réalisée de telle sorte que les quatre groupes d'inducteurs-ioniseurs soient à 90 . Mais il peut être préférable de répartir ces groupes en tenant compte des différences de potentiel apparaissant entre eux au cours du fonctionnement.
Généralement, la ten- sion de débit étant supérieure aux tensions d'excitation (directe ou in- directe), on peut avoir intérêt à réduire le développement des sections auxiliaires S2 et S3 au profit des sections principales S1 et S4. d) Le circuit auxiliaire 15 peut être une simple résistance obéissant à la loi d'Ohm.
Dans certains cas,,.on peut, au contraire, avoir intérêt à utiliser une résistance ne suivant pas cette loi, un circuit à caractéristique tnsion-courant non linéaire, un circuit à caractéristi- que genre "effluve", etc,.. Le circuit influe en effet sur la caractéris-
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tique générale de la machine qu'il est possible, de cette façon, d'amener à l'allure désirée. e) Enfin, la génératrice peut jouer, en plus, un rôle d'amplifi- catrice tel que celui qui a été décrit ci-dessus.
La fig. 8 représente une génératrice électrostatique à transpor- teur conducteur bénéficiant d'un montage analogue au précédent.
Le fonctionnement est le suivant s en supposant que la borne iso- lée de la source d'excitation 17 est positive, si les transporteurs conduc- teurs tournent dans le sens indiqué par la flèche f1, le transporteur 20 situé en regard de l'inducteur 18 rompt le contact avec le plot de masse
21 en emportant des charges négatives.
Celles-ci sont recueillies par le plot de débit 22 relié à l'in- ducteur de débit 19 et à la borne de débit isolée 23, dont le potentiel est alors négatif. Si les transporteurs tournent dans le sens indiqué par. la flèche f2, le transporteur 20 vient charger négativement l'inducteur de débit 24, relié à la masse (à travers le circuit auxiliaire 25) et à l'inducteur 26 : celui-ci provoque donc, dans les transporteurs venant en regard, l'apparition de charges positives qui sont relevées par le plot de débit 22. Le potentiel de la borne 23 est alors positif.
La fig. 9 représente schématiquement un montage permettant d'in- verser à volonté la tension de débit.
La génératrice Ga a un double rôle amplification et changement de polarité.
La rotation des génératrices Ga et Gp est assurée par un moteur triphasé asynchrone M. Un inverseur 27 permet de renverser à volonté le sens de rotation.
Les inverseurs 28 et 29 permettent de mettre hors circuit ou en circuit l'organe de renversement de polarité comprenant le tube T.
Si Ga tourne dans le sens indiqué par f2, le potentiel de l'ioni- seur de débit 30 de Ga et de l'inducteur de charge 31 de Gp est négatif, et le potentiel U est positif, Inversement, si Ga tourne dans le sens in- diqué par f1, le potentiel de l'ioniseur 30 et de l'inducteur 31 est posi- tif, et le potentiel U est négatif.
On remarquera qu'une polarité positive de la borne isolée Gp cor- respond, dans la génératrice Ga, au relevage direct par l'ioniseur de débit 30 des charges négatives déposées par l'ioniseur de charge 32, alors qu'une polarité négative de ladite borne correspond à la mise en action des ioni- seurs 33 et 34, et des inducteurs 35 et 36.
Le montage inverse de Ga pourrait également être réalisé, mais le premier est préférable. En effet, le coefficient d'amplification de Ga correspondant au sens de rotation f1 est normalement plus élevé que celui correspondant au sens f2.
Si la borne isolée de Gp est positive, le générateur C.E. est at- taqué par l'intermédiaire du tube électronique T, qui peut déjà jouer un rôle amplificateur. Il y a donc intérêt à ce que le plus faible coeffi- cient d'amplif ication de Ga corresponde à la mise en circuit du tube T.
Les deux exemples de montages qui viennent d'être décrits d'après les figs. 5.2;et 6 peuvent être généralisés à d'autres combinaisons.
On devra seulement veiller à ce que les trois conditions suivan- tes se trouvent remplies @
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a) la source CT donnant une contre-tension constante, doit être placée de telle sorte que sa tension se retranche de la tension prélevée sur la chaîne de résistances.
A noter qu'elle peut se trouver insérée soit dans la connexion. de polarisation, soit dans la chaîne de résistances (emplacement Z de la fig. 5a). b) le générateur G.E. doit débiter un certain courant de manière à permettre les variations de la tension d'excitationiprimaire E dans les deux sens et avec une constante de temps suffisamment réduite '(sans débit, El pourra augmenter, mais ne diminuera pas, les condensateurs du montage ne se déchargeant pas), ce courant doit être d'autant plus grand que - les condensateurs du montage ont une capacité plus importante.
- le temps de réponse du systèmen doitêtre faible.
- les variations exigées pour E1 sont grandes.
Pratiquement, grâee à l'amplificatrice Ga, ces variations sont faibles (quelques centaines de volts); quant aux condensateurs du montage., leur capacité peut être très réduite en raison de la fréquence relativement grande du courant alimentant le système redresseur.
Si la source'G.E. alimente l'ioniseur de Ga (cas de la fig. 5a) elle doit débiter le courant ia qui peut être suffisant ; onpeut toutefois adjoindre une résistance de fuite en parallèle sur la source G.E. dans le but d'accroître le débit total.
Mais si la source G.E. polarise simplement l'inducteur de Ga dont la consommation est pratiquement nulle, cette résistance de fuite ad- ditionnelle devient indispensable (résistance rf de la fige 6). c) Si la tension d'excitation primaire El fournie par le généra- teur G.E. diminue lorsque le potentiel négatif p du point x croît en valeur absolue (cas de la plupart des montages), le fonctionnement stable est as- suré seulement lorsque la borne isolée de la génératrice principale est négative, (à un accroissement U correspond une diminution de E1).
Une polarité positive de la borne isolée de Gp exigerait au con- traire que la tension El diminue lorsque la polarisation appliquée àla source G.E. devient moins négatie - ou plus positive - Comme il a été ci-dessus, avec la plupart des sources électroniques, cette condition ren- dra nécessaire que l'attaque se fasse par l'intermédiaire d'un organe ren- versant le sens des variations de la fraction de tension prélevée sur la chaîne de résistances. Cet organe pourra être un tube électronique dont la :fige 6 a donné un exemple de montage
La chute de tension ¯ U en pleine charge, obtenue avec le dispo- sitif de régulation ci-dessus peut être assez faible, et convenir à la plu- part des cas (moins de 10% par exemple).
Toutefois, il est possible de créer un véritable compoundage du système, permettant d'annuler cette chute de tension, et même de la rendre négative (hypercompoundage). Il suffit pour cela, à l'exemple du compoun- dage des dynamos, d'ajouter à l'excitation un terme complémentaire, fonc- tion du courant débité. La fig. 10a, dérivée de la fige 5a, montre de quelle façon on peut y parvenir.
Le courant I débité par la génératrice principale dans le circuit extérieur ne se referme plus directement par l'ioniseur de charge 1; on lui fait traverser une résistance ajustadle Ra, mise en série avec la chai- ne de résistances. Aux bornes de la résistance Ra apparaît une tension
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RaI. Cette tension, proportionnelle au courant débité I, se retranche de la polarisation négative U qui tend à "bloquer" le générateur d'excita- tion G.E. Le potentiel Ru point. x est alors égal à p = vo - U + RaI.
Il en résulte un renforcement de l'excitation proportionnel à In, qui fait apparaître le compoundage. Le réglage de la résistance Ra permet de doser ce renforcement et de relever plus ou moins la caractéristique en charge
U(I) représentée sur la fige 10b. Une variation de Ra fait pivoter cette caractéristique (qui peut ne pas être absolument linéaire),sensiblement autour de l'ordonnée à l'origine (tension à vide). Cette tension à vide peut prendre diverses valeurs, U1, U2, etc... en déplaçant le curseur K le long de la résistance R1.
La fig. 11 représente le schéma d'une réalisation industrielle d'une génératrice à transporteur isolant dont la borne isolée est négative, correspondant au montage de la fig. 10a.
Les divers organes sont répartis entre trois ensembles*
L'ensemble I constitue le bloc moteur -générateur. Il renferme à l'intérieur d'une enceinte contenant de l'hydrogène extra-pur sous une pression de l' ordre de 10, à 15 Kg/cm2, la génératrice principale Gp, à rotor en forme de cloche, à quatre pelés, la génératrice amplificatrice Ga et sa résistance de charge ? , le moteur N entraînant simultanément Ga et Gp, la résistance R.
On reconnaît la sortie haute tension S, isolée pour la tension U, l'entrée 40 de l'excitation primaire, isolée pour la tension E1, les traversées basse-tension 41 (prise de courant de mesure de régulation), 42 (retour du courant principal assurant le oompoundage), 43 (alimentation du moteur).
L'ensemble II est le bloc d'excitation; non nécessairement pres- surisé, il a toutefois avantage à être monté près de l'ensemble I, à qui il est relié par la connexion d'excitation primaire 44*
Il comprend le générateur d'excitation primaire G.E.. l'alimenta- tion AL fournissant la tension de chauffage et la tension anodique des tu- bes électroniques à partir du secteur, la source C.T., constituée par un tube stabilisateur à gaz St et sa résistance série 45 qui, à partir de la tension anodique ci-dessus, donne une tension plus faible mais parfaitement constante.
L'ensemble III est le bloc de commande qui peut être, à volonté, groupé avec les ensembles I et II ou au contraire placé à distance. Dans ce dernier cas, la liaison se fait au moyen d'un câble 50 à basse tension à plusieurs conducteurs, dont la longueur peut être quelconque.
Ce bloc, qui groupe tous les organes de contrôle et de commande, renferme essentiellement - un microampèremètre à câble mobile 60, gradué directement en kilovolts, et étalonné en agissant sur un shunt non représenté.
Cet appareil indique en permanence la haute tension U.
- un potentiomètre 46, sur le curseur duquel on prélève la ten- sion de réaction envoyée à l'ensemble II.
- une résistance complémentaire 47, choisie au moyen d'un commu- tateur 48. Ce commutateur permet de faire varier la haute tension stabi- lisée par paliers ; lepotentiomètre 46, de son côté, joue le rôle de ver- nier et assure le réglage progressif dans chacune des gammes sélectionnées par 47.
- une résistance Ra ajustable, dite "de compoundage", qui permet
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de relever plus ou moins la caractéristique U.
@ un milliampèremètre 61 indiquant en permanence le courant ab- sorbé par le circuit extérieur.
A la sortie du milliampèremètre,le circuit retourne à l'ensemble II et se referme à la masse, à travers le stabilisateur St qui introduit de la sorte, avec le sens désiré, la contre-tension souhaitable.
En amont de Ra vient aboutir la connexion 62 ramenant le courant débité par la génératrice principale aux ioniseurs de charge de celle-ci.
Il s'ensuit que la résistance Ra et le milliampèremètre 61 se trouvent tra- versés par le courant absorbé dans le circuit extérieur (à l'exclusion du courant i de la chaîne de régulation).
La prise 49 permet l'alimentation des trois blocs à partir du secteur AS.
La fig. 12 représente une réalisation industrielle conforme au schéma qui vient d'être décrit.
On reconnaît le bloc I,comprenant : la sortie haute tension (côté débit), S, -la résistance R, constituée, par une chaîne de résistan- ce montée dans un boîtier isolant 51 et enroulée de telle sorte que son extrémité 64 est connectée à la haute tension, et que, en se développant, la chaîne se rapproche de l'extérieur (le potentiel diminuant peu à peu) et vient se terminer en 65, où une connexion basse tension 52 assure la liaison avec les autres résistances ou potentiomètres de la chaîne situés dans le bloc III,- la génératrice principale Gp, reliée au moteur M par l'accouplement 53,,, la génératrice Ga montée en porte-à-faux sur le moteur M selon un dispositif décrit dans la demande de brevet français n 664.846 déposée le 8 Mars 1954, et ayant pour titre :
"Nouveau mode de réalisation de machines électrostatiques à transporteurs isolants cylindriques" -, la résistance de charge de Ga, tous ces organes étant enfermés dans l'enceinte pressurisée 54. Le bloc I est relié au secteur 49 par la con- nexion 560
Le bloc d'excitation II est relié - au secteur 49 par la connexion 55.