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La présente invention concerne les régulateurs de tension pour lignes de distribution de courant alternatif redressé pour produire une tension de courant continu reglèe. Elle a trait plus particulièrement aux régulateurs de tension n'utilisant pas de dispositif de décharge électronique; elle concerne en outre les régulateurs de tension utilisant deux selfs pouvant être saturées, qui travaillent en combi- naison pour fournir une tension de courant continu constante à un consommateur lorsque le courant alternatif distribué varie sur une large gamme de valeurs de tension et lorsque le consommateur relié présente des valeurs de résistance variant sur une large garnie.
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On a déjà proposé divers types de régulateurs de tension utilisant des dispositifsà décharge électronique, tels que triodes et pentodes, dans des circuits amplificateurs afin de produire un courant de réglagepouvant être appli- qué à un self susceptible d'être saturée et pour faire varier l'impédance d'un circuit série ou parallèle pour régler la tension de sortie. D'autres réguletuer de tension utilisent un dispositif de transformateur unique, dont le noyau est partiellement saturé, pour la réglage de la ten-
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sion sansutiliser des circuits amplificateurs.
Ces régula- teurs n'ont pas assure une bonne réulat3o:. j 3a -;;en;3,s do sortie variant de plusieursunités pour cent lorsqu.3 ]La tension d'alimentation varie sur une gamme de plus ou moins le %- La présente invention utilise deux noyaux de transformateurs, dont chacun est normalement soumis à une valeur de flux mag- nétique qui sature .partiellement sa, matière La valeur de
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tension de sortie, au-dessus ou au--ct:ssou: l.t ::::;0 #.: rz.;: -iô- sirée, est déterminée par un dispositif û 7,0:1 de ....:yv.,.r.r;P contenant un ou plusieurs re,,-reSS0urs >i. 1';';;:";,":±'':: ::e: î;-;-ù8 bras du' pont.
Ce circuit de mesure âm.:c:=wlf3 3,-:.'hie z-." >-##'# plusieurs bobines d'aimantation et de contrôle sur les dans noyaux du transformateur, un réglage de la tension aux bornes du consommateur qui représente un grand perfectionnemetn sur les dispositif antérieurs. L'absence de dispositif de dé-
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charge électronique supprime les c15ra.n;;;:. ;c-i>1.j dis à à08 1'l1p- tures de filaments, à des éléments court-ciruités dans un
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récipient sous vide et à des inétanchéités.
La présente invention vise à créer un régulateur de tension perfectionné évitant un ou plusieurs des inconvénients et limitation des dispositifs antérieurs.
L'invention vise encore à créer un régulateur de tension ayant une longue durée d'existence qui ne soit pas soumis aux dérangements généralement inhérents aux régulateurs contenant des dispositifs de décharge électroniques. Ce ré- gulateur est capable de résister à des vibrations et chocs mécanique excessifs sans que ses caractéristiques de fonction- nement soient modifiées.
En outre, l'invention simplifie la construction et le montage des régulateurs de tension.
Le régulateur de tension conforme à l'invention présente une distribution de courant alternatif pour deux selfs à noyaux saturables pour chacune de deux demi-ondes, chacune de ces selfs contenant trois bobinages.de contrôle. L'une de ces selfs saturables comprend un bobinage principal pour trans- mettre le courant alternatif d'une borne d'une ligne/le di- stribution au circuit du consommateur. La seconde de ces selfs saturables comprend un bobinage principal analogue pour transmettre le courant alternatif de l'autre barne à la ligne de distribution au circuit de charge. Les deux selfs, la première et la seconde, contiennent un bobinage de réglage en série avec un redresseur servant à compenser les variations
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de tension de distribution.
Les deux selfs contiennent aussi un bobinage.de réglage qui compense les variations de la ten- sion de charge. En outre, les deux selfs contiennent un bobi- nage de réglage relié à un circuit de mesure de charge pour régler la tension de sortie avec précision.
Une forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention est représentée, à titre d'exemple, aux dessins annexés.
.La fig. 1 est un schéma du régulateur de tension.
La fig. 2 est un schéma d'une variante du circuit de mesure à pont.
Suivant la fig. 1, un transformateur de distribution 1o. com- prend un bobinage primaire 11 à bornes 12, 13 reliées à une ligne de distribution de courant alternatif, dont la tension peut varier considérablement. Le second bobinage 14 comprend une prise à son point milieu, qui est reliée à une borne négative 15 d'un circuit de consoomateur. Les bornes d'extrémité du bobinage 14 sont reliées a deux bobinages 16 et 17 placés sur deux noyaux 18 et 2o Les autres extrémités des bobinages 16 et 17 sont montées en série avec des éléments redresseurs à plaques secs 21 et..22;
. les bornes négatives de ces redresseurs sont reliées l'une à l'autre, ainsi qu'à un circuit filtre 23, qui est destiné à éliminer la plupart des constituants pulsatoires du courant redressé, de façon que l'on ne reçoive que du courant continu aux bornes 24 et 15, qui doivent être reliées à un con-
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sommateur extérieur 25. Le filtre 23 peut comprendre une inductivité en série 2G et deux condensateur 27.
Les variations, de tension de la ligne sont partiellement cor-pensées par un bobinage 3o placé sur un noyau 18 et un bobinage analogue 31, placé sur un noyau 2o. Ces deux bo- binages sont en série et sont reliés aux points de jonction opposés d'un quatrième redresseur 32, dont les deux autres points de jonction sont reliés à la moitié inférieure du bobinage 14. Il est évident que la tension passant par cette partie du bobinage secondaire 14 est soumise à toutes les variations de la ligne de distribution de courant alternatif.
La connexion peut avoir été faite à travers tout le bobinage 14 ou.sur les bornes 12, 13, nais, pour réduire l'effet d'induction provenant d'autres circuits extérieurs, une partie de ces .circuits est mise à la terre. Une résistance variable 33 est montée en série avec les bobinages 3o et 31 pour permettre le réglage manuel.
Afin de compenser les variations de tension de charge, deux bobinages 34 et 35 sont montées en série avec une resi- stance réglable 36 et reliés aux bornes de l'inductivité 26. Le bobinage 34 est placé sur le noyau 18, tandis que le bobinage 35 est placé sur le noyau 2o, le courant passant par ces deux bobinages étant propertionnel à la chute de ten- sion ohmique de l'invductivité 26.
La tension de sortie aux bornes 24, 15 est mesurée par un
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dispositif en pont.-31,qui est indiqué à la fig. 1 par trois bras de résistance principaux 38, 4o et 41. Le quatrième bras est constitué par un redresseur à plaques sec 42. Le degré de déséquilibre du pont et la tension de sortie peuvent être. réglés en manoeuvrant un petit po- tentiomètre 43. Les bornes de sortie sont reliées au point opposé du pont, tandis que les deux autres points de jonc- tion sont reliés à deux bobinages de réglage 44 et 45 montés en série. Le bobinage 44 est placé sur le noyau 18, tandis que le bobinage 45 est placé sur le noyau 2o.
Ce circuit fonctionne de la façon suivante :Si l'on suppose tout d'abord qu'une tension moyenne de la distribution de courant alternatif est envoyée aux.bornes 12 et 13, ceci produit un courant alternatif engendré par la moitié supé- rieure du.bobinage 14 qui traverse le bobinage 16, le re- dresseur 21, l'inducteur 26, puis va à la borne 24 et au consommateur 25. Le'circuit de retour de ce courant passe par la borne 15 et le conducteur 48 au point milieu du bobinage 14. Un circuit analogue peut être établi de la partie inférieure du bobinage 14 en passant par le bobi- nage 17, le redresseur 22, l'inductivité 26, la borne 24, le consommateur 25, la borne 15 et le conducteur commun ' 48.
Une partie de la tension produite par la moitié infé- rieure du bobiange 14 est redressée par le redresseur en pont 22 et un courant continu est envoyé à travers les bo- binages 3o et 31 aux noyaux 18 et 2o. Le flux produit
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par les bobinages 3o, 31 s'oppose au flux produit par les bobinages 16, 17, mais, étant donné que des courants re- lativement forts passent par ces derniers, les. bobinages 3o et'31 n'ont pour action que de réduire le flux d'une petite mesure.
L'inductivité 26 a une résistance qui produit une chute de potentiel de courant continu à travers ses bornes et ce po- tentiel est utilisé pour envoyer du courant continu à tra- vers. les bobinages 34 et 35 aux noyaux 18 et 2o dans une direction ayant pour effet d'assister le flux principal pro- duit par les bobinages 16 et 17. Il est évident que le cou- rant passant par les bobinages 34 et 35 est proportionnel au courant absorbé par le consommateur et qu'en conséquence le flux d'assistance produit par ces bobinages compense le ré- gulateur proportionellement au courant qu'il fournit.
Le circuit de mesure en pont 37 décrit ci-dessus est relié aux bornes 24 et 15, puis la sortie du pont est reliée aux bobinages de réglage principaux 44 et 45. Il n'est pas néces- saire d'équilibrer le pont afin que le circuit produise une tension réglée. Le potentiomètre réglable 43 est prévu pour régler le circuit de mesure afin de faire varier la tension de sortie aux bornes de charge et, lorsque ceci est fait, sur une large garnie de valeurs le pont 37 peut être soit équilibré, soit déséquilibré, puis le courant de sortie du pont peut passer dansl'un ou l'autre sens en amenant les bo- binages 44 et 45 soit à assister les valeurs de flux principal
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produites par les autres bobinages, soit à s'opposer à ces valeurs.
On suppose maintenant que la tension d'alimentationreliée aux bornes 12 et 13 est élevée. Ceci a pour effet d'en- voyer davantage de courant à travers les bobinages 16 et 17 et de-tendre à augmenter la tension sur la charge 25.
Cependant, l'élévation de la tension envoie davantage de courant à travers le redresseur 32 et les bobinages 3o et 31 qui y sont reliés; ce courant supplémentaire passant par ces bobinages s'oppose à l'augmentation de flux pro- duite par les bobinages 16 et 17 ; en résulte que le flux dû à ces deux paires de bobinages ne cause qu'une faible augmentation du flux dans les noyaux 18 et 2o. L'élévation du courant dans les bobinages 16 et 17 produit un courant accru à, travers linductivité 26 et une augmentation consé- cutive de courant à travers les bobinages 34 et 35. Cepen- dant, ce courant cause une augmentation du flux dans les noyaux 18 et 2o.
La variation du courant à travers les bo- binages 34 et 35, due à un changement de tension aux bornes d'alimentation en courant alternatif, est très faible, ces deux bobinages étant destinés à produire une compensation lorsque l'impédance de la charge varie.
La tension de sortie est mesurée par le pont 37 et, lorsque cette tension tend à s'élever, le pont codifie son degré d'équilibre du fait que le redresseur 42 constitue l'un de ses bras. Ce redresseur est relié d'une manière contraire
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à la connexion usuelle d'éléments de circuits de ce genre, c'est-à-dire que la borne, qui est normalement la cathode, est reliée au côté positif du pont et que l'anode normale est reliée directement à la borne négative.
En raison de cette connexion, le redresseur 42 présente généralement une très grande résistance au passage de courant, mais, lors- que la tension appliquée sur lui dépasse une certaine valeur, la résistance du redresseur baisse et modifie l'équilibre du pont.- Il résulte de ce changement que le potentiel du point de jonction entre la résistance 4o et le redresseur 42 est abaissé et que du courant passe alors par les bobinages 44 et 45 dans une direction indiquée par la flèche 5o. Ce cou- rant produit dans les noyaux 18 et 2o un flux qui s'oppose au flux principal produit par les bobinages 16 et 17.
Lorsque le circuit fonctionne dans la gamme de valeurs calculée, les noyaux 18 et 2o sont au point de saturation ou près du point de saturation de la matière du noyau et une réduction du flux dans ces noyaux donne lieu à une plus faible saturation et à une augmentation de la réactance des bobinages principaux. Ce- ci augmente l'impédance en série, crée une chute de tension alternative supérieure et abaisse la tension de sortie à la valeur désirée. ' On suppose maintenant que la tension d'entrée reste à une va- leur constante, tandis que la charge de sortie est réduite, ce qui élève le courant d'une manière appréciable. Une action de ce genre ferait normalement baisser la tension de sortie
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parce qu'elle nécessiterait un plus grand flux de courant à travers la self 26 et les bobinages 16 et 17.
Le circuit en pont 37 détecte évidemment cet abaissement de tension et règle le flux passant par les noyaux 18 et 2o pour éle- ver la tension de sortie à la valeur désirée, mais le cir- cuit de compensation de charge, qui est monté en parallèle aux bornes de la self 26, aide considérablement à cette action de réglage. Une élévation du courant sur la charge cause aussi une élévation dans les bobinages 34 et 35, puis aide le flux produit par les bobinages principaux en causant ainsi davantage de saturation dans les noyaux, un abaisse- ment de la valeur de réactance des bobinages 16 et 17 et une augmentation de la tension aux bornes de sortie à la valeur désirée.
Le circuit en pont représenté à la fig. 2 est une variante montrant la manière dont deux redresseurs 51 et 52 peuvent être utilisés au lieu d'un. Ces redresseurs sont représentes dans leur montage normal avec leurs cathodes reliées à la partie négative du circuit. Un montage de cette nature pro- duit une -variation de résistance quand la tension appliquée aux redresseurs.varie, mais la variation de résistance n'est pas aussi grande que lorsque le redresseur est monté en sens inverse.
Il ressort de ce qui recède que l'on peut construire un régulateur de tension sensible à la fois à la tension d'entrée et à la charge de sortie sans les éléments électroniques usuels.
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Diverses modifications peuvent d'ailleurs être apportées aux exemples de réalisation représentés et décrits sans sortir du cadre de l'nvention
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The present invention relates to voltage regulators for AC distribution lines rectified to produce a regulated DC voltage. It relates more particularly to voltage regulators not using an electronic discharge device; it further relates to voltage regulators using two inductable inductors which work in combination to provide a constant direct current voltage to a consumer when the supplied alternating current varies over a wide range of voltage values and when the consumer connected has resistance values varying over a wide trim.
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Various types of voltage regulators have already been proposed which employ electronic discharge devices, such as triodes and pentodes, in amplifier circuits in order to produce a regulating current which can be applied to a choke capable of being saturated and to vary the voltage. 'impedance of a series or parallel circuit to adjust the output voltage. Other voltage regulators use a single transformer device, with a partially saturated core, for voltage adjustment.
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without using amplifier circuits.
These regulators did not ensure a good result. j 3a - ;; en; 3, s do output varying by several units percent when.3] The supply voltage varies over a range of plus or minus the% - The present invention uses two transformer cores, each of which is normally subject to a value of magnetic flux which partially saturates its, matter The value of
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output voltage, above or - ct: ssou: lt ::::; 0 # .: rz.;: -iô- desired, is determined by a device û 7.0: 1 of .... : yv.,. rr; P containing one or more re ,, - reSS0urs> i. 1 ';' ;;: ";,": ± '' :: :: e: î; -; - ù8 arm of the 'bridge.
This measuring circuit âm.: C: = wlf3 3, - :. 'hie z-. "> - ##' # several magnetization and control coils on the in the transformer cores, a voltage adjustment at the terminals of the consumer, which represents a great improvement over previous devices.
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electronic load removes c15ra.n ;;;:. ; c-i> 1.j say to at08 1'1p- tures of filaments, to short-circuited elements in a
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vacuum container and leaks.
The present invention aims to create an improved voltage regulator avoiding one or more of the drawbacks and limitations of prior devices.
The invention also aims to create a voltage regulator having a long life which is not subject to the disturbances generally inherent in regulators containing electronic discharge devices. This regulator is able to withstand excessive mechanical vibrations and shocks without changing its operating characteristics.
Furthermore, the invention simplifies the construction and assembly of voltage regulators.
The voltage regulator according to the invention has an alternating current distribution for two chokes with saturable cores for each of two half-waves, each of these chokes containing three control coils. One of these saturable chokes has a main winding for carrying the alternating current of a terminal of a line / distribution to the circuit of the consumer. The second of these saturable inductors comprises a similar main winding for transmitting the alternating current from the other bar to the distribution line to the load circuit. The two chokes, the first and the second, contain a regulating winding in series with a rectifier serving to compensate for the variations.
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of distribution voltage.
The two chokes also contain an adjustment winding which compensates for variations in the load voltage. In addition, the two chokes contain a regulating winding connected to a load measurement circuit to regulate the output voltage with precision.
An embodiment of the device according to the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a diagram of the voltage regulator.
Fig. 2 is a diagram of a variant of the bridge measurement circuit.
According to fig. 1, a 1o distribution transformer. comprises a primary winding 11 with terminals 12, 13 connected to an alternating current distribution line, the voltage of which can vary considerably. The second coil 14 includes a tap at its midpoint, which is connected to a negative terminal 15 of a consumer circuit. The end terminals of the winding 14 are connected to two windings 16 and 17 placed on two cores 18 and 2o The other ends of the windings 16 and 17 are connected in series with dry plate rectifier elements 21 and 22;
. the negative terminals of these rectifiers are connected to each other, as well as to a filter circuit 23, which is intended to eliminate most of the pulsating constituents of the rectified current, so that only current is received DC to terminals 24 and 15, which must be connected to a
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external adder 25. The filter 23 can include a series inductivity 2G and two capacitors 27.
The variations in line voltage are partially cor-thought by a 3o coil placed on a core 18 and a similar coil 31, placed on a 2o core. These two windings are in series and are connected to opposite junction points of a fourth rectifier 32, the other two junction points of which are connected to the lower half of the winding 14. It is obvious that the voltage passing through this part of the secondary winding 14 is subjected to all variations of the alternating current distribution line.
The connection may have been made through all of the winding 14 or. On terminals 12, 13, but to reduce the effect of induction from other external circuits, part of these circuits is earthed. A variable resistor 33 is mounted in series with the windings 3o and 31 to allow manual adjustment.
In order to compensate for the variations in load voltage, two windings 34 and 35 are connected in series with an adjustable resistance 36 and connected to the terminals of the inductivity 26. The winding 34 is placed on the core 18, while the winding 35 is placed on the core 20, the current flowing through these two coils being propertional to the drop in ohmic voltage of the invductivity 26.
The output voltage at terminals 24, 15 is measured by a
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bridge device.-31, which is shown in fig. 1 by three main resistance arms 38, 4o and 41. The fourth arm is a dry plate rectifier 42. The degree of unbalance of the bridge and the output voltage can be. adjusted by operating a small potentiometer 43. The output terminals are connected to the opposite point of the bridge, while the other two junction points are connected to two adjustment coils 44 and 45 connected in series. The coil 44 is placed on the core 18, while the coil 45 is placed on the core 2o.
This circuit works as follows: Assuming first that an average voltage from the AC distribution is fed to terminals 12 and 13, this produces an AC current generated by the upper half of the circuit. .winding 14 which passes through coil 16, rectifier 21, inductor 26, then goes to terminal 24 and to consumer 25. The return circuit of this current passes through terminal 15 and conductor 48 at point middle of winding 14. A similar circuit can be established from the lower part of winding 14 passing through winding 17, rectifier 22, inductivity 26, terminal 24, consumer 25, terminal 15 and conductor. common '48.
Part of the voltage produced by the lower half of the coil 14 is rectified by the bridge rectifier 22 and direct current is sent through the coils 3o and 31 to cores 18 and 2o. The product flow
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by the coils 3o, 31 opposes the flow produced by the coils 16, 17, but, given that relatively strong currents pass through them, the. Coils 3o and '31 only have the effect of reducing the flux by a small measure.
Inductivity 26 has a resistance which produces a drop in DC potential across its terminals and this potential is used to send DC current through. the coils 34 and 35 to the cores 18 and 2o in a direction having the effect of assisting the main flow produced by the coils 16 and 17. It is evident that the current passing through the coils 34 and 35 is proportional to the current absorbed by the consumer and that consequently the assistance flux produced by these windings compensates the regulator in proportion to the current which it supplies.
The bridge measurement circuit 37 described above is connected to terminals 24 and 15, then the output of the bridge is connected to the main adjustment coils 44 and 45. It is not necessary to balance the bridge so that the circuit produces a regulated voltage. The adjustable potentiometer 43 is provided to adjust the measuring circuit in order to vary the output voltage at the load terminals and, when this is done, over a wide range of values the bridge 37 can be either balanced or unbalanced, then the output current of the bridge can flow in either direction by causing windings 44 and 45 to assist the main flow values
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produced by the other windings, or to oppose these values.
It is now assumed that the supply voltage connected to terminals 12 and 13 is high. This has the effect of sending more current through coils 16 and 17 and tending to increase the voltage on load 25.
However, the rise in voltage sends more current through the rectifier 32 and the coils 3o and 31 which are connected to it; this additional current passing through these windings opposes the increase in flux produced by the windings 16 and 17; As a result, the flux due to these two pairs of coils causes only a small increase in the flux in the cores 18 and 2o. Increasing the current in coils 16 and 17 produces an increased current through inductivity 26 and a consequent increase in current through coils 34 and 35. However, this current causes an increase in flux in the cores. 18 and 2o.
The variation of the current through the windings 34 and 35, due to a change in voltage at the AC power supply terminals, is very small, these two windings being intended to produce compensation when the impedance of the load varies. .
The output voltage is measured by the bridge 37 and, when this voltage tends to rise, the bridge codes its degree of equilibrium because the rectifier 42 constitutes one of its arms. This rectifier is connected in a contrary way
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to the usual connection of circuit elements of this kind, i.e. the terminal, which is normally the cathode, is connected to the positive side of the bridge and the normal anode is connected directly to the negative terminal .
Because of this connection, rectifier 42 generally exhibits a very high resistance to current flow, but when the voltage applied to it exceeds a certain value, the resistance of the rectifier drops and changes the balance of the bridge. As a result of this change the potential of the junction point between resistor 4o and rectifier 42 is lowered and current then flows through windings 44 and 45 in a direction indicated by arrow 5o. This current produces in the cores 18 and 2o a flow which opposes the main flow produced by the coils 16 and 17.
When the circuit operates within the calculated range of values, cores 18 and 2o are at or near the saturation point of the core material and a reduction in flux in these cores results in lower saturation and increase in the reactance of the main windings. This increases the series impedance, creates a higher AC voltage drop, and lowers the output voltage to the desired value. It is now assumed that the input voltage remains at a constant value, while the output load is reduced, which increases the current appreciably. Such an action would normally lower the output voltage.
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because it would require a greater flow of current through the choke 26 and the coils 16 and 17.
The bridge circuit 37 obviously detects this voltage drop and adjusts the flux passing through the cores 18 and 2o to raise the output voltage to the desired value, but the load compensation circuit, which is connected in parallel at the terminals of choke 26, considerably helps in this adjustment action. An increase in the current on the load also causes a rise in coils 34 and 35, then aids the flux produced by the main coils thereby causing more saturation in the cores, a lowering of the reactance value of coils 16 and 17 and increasing the voltage at the output terminals to the desired value.
The bridge circuit shown in FIG. 2 is a variant showing how two rectifiers 51 and 52 can be used instead of one. These rectifiers are shown in their normal assembly with their cathodes connected to the negative part of the circuit. An arrangement of this nature produces a change in resistance when the voltage applied to the rectifiers varies, but the change in resistance is not as great as when the rectifier is mounted in reverse.
It emerges from what recurs that it is possible to construct a voltage regulator sensitive to both the input voltage and to the output load without the usual electronic elements.
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Various modifications can moreover be made to the embodiments shown and described without departing from the scope of the invention.