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La présente invention concerne un dispositif mainte- nant la constance de la tension pour des réseaux à courant alternatif, qui maintient constante la tension alternative à ses bornes de départ, indépendamment de -la charge, lors d'oscillations de la tension d'entrée et de la fréquence. En particulier, elle concerne un montage qui règle la tension de sortie à l'aide d'une tension de complément qui est addition- née vectoriellement à la tension principale . ''
Il était usuel, jusqu'à présent, de régler la ten- sion des réseaux à courant alternatif par changement de la résistance apparente branchée en série dans la ligne d'amenée.
Dans d'autres genres' de réglage de la tension on utilisait un transformateur d'e réserve en association avec une résistance apparente, cette dernière étant modifiable par un agencement auxiliaire ou un agencement de recherche en association avec un dispositif- d'amplification. Cette impédance variable a or- dinairement la forme d'une bobine de choc.
Un inconvénient de ce dispositif et d'autres disposi- tifs connus se trouve dans l'impédance série dans la ligne d'a- menée principale. De tels montages provoquent une chutYe de tension considérable, et le réseau doit présenter une tension qui dépasse notablement la tension de charge. En outre, les dispositifs connus de ce genre utilisent généralement une dis- position de montage dans laquelle tout le courant repris par la charge- traverse le réseau . impédance variable et nécessite de ce fait des éléments de circuit qui peuvent reprendre tout le courant de charge .
Grâce à l'invention,on procure un régulateur de tension perfectionné pour desréseaux à courant alternatif qui évite un ou plusieurs des défauts ou des limitations des ré-
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gulateurs de tension connus. La présente @ antion prévoit l'utilisation d'un montage qui entrie la plus grande partie du courant alternatif amené du roseau à la charge en passant
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par un élément additionneur, -t-s i.C& ':#:># -' . j. ##c-iijïer 5; fait par l'addition vectorielle d'une pente tension aiterna tive par le même organe additionneur, au circuit de sortie. La tension de sortie est alors réglée par le changement de phase de la tension additionnelle ou complémentaire.
La plus grande partie de la quantité de courant alternatif qui passe du.réseau à la charge traverse directe- ment l'organe additionneur, qui ne présente pas d'impédance série. Pour cette raison, la fraction du courant total à uti- liser dans le dispositif de régulation est petite. Grâce à l'invention, les déformations de la tension réglées sont aus- si diminuées .
L'invention Drésente un conducteur intermédiaire en- tre l'amenée de courant et la charge, qui traverse un organe d'addition, lequel peut être un transformateur. A la ligne d'amenée de courant est raccordé un dispositif auxiliaire qui engendre la tension complémentaire nécessaire pour la régula- tion. Cette tension complémentaire est ajoutée à la tension principale dans l'organe additionneur précité à la sortie du- quel est raccordée là charge . En outre, on a prévu un dispo- sitif de contrôle qui influence la phase de la tension addi- tionnelle de telle sorte que la tension à la sortie du dispo- sitif de maintien de la tension est maintenue constante à la valeur désirée .
.Un exemple de forme d'exécution de l'invention est représenté au dessin, et - la figure 1 est un schéma à blocs avec les diver- ses parties du dispositif de régulation; - la figure 2 est un schéma de connexions qui mon-
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tre les particularités de tous les circuits utilisés dans le régulateur ;
- la figure 3 est un diagramme vectoriel pour expo" se la -. manière -dont un .change méat de phase -d un vecteur ajou té peut changer la- tension .aux bornes d'un réseau d'alimenta tion en,-courant alternatif-.
Les conducteurs d'alimentation 10 et 11 sont raccor- dés à une source de courant alternatif non. montrée dont la tension .fournie .peut changer notablement.. -Les deux conduc- teurs 10, 11 sont raccordés à un organe additionneur 12 dont les deux conducteurs de sortie 14 et 15 sont reliés à une char- ge 16.
Les deux conducteurs 10, 11 sont aussi reaccordés à l'en- trée d'un élément redresseur et filtre 17 La sortie de ce dernier est reliée à un onduleur 18 qui transforme la tension continue en tension alternative de même fréquence que celle de la .tension qui existe entre les fils 10,11.
Un décale ur de phase 20 sert à l'établissement de la fréquence nécessaire et à la commande de la phase de la tension engendrée dans l'onduleur 18 Le déphaseur 20 est alimenté par les deux con- ducteurs 10,11 et la phase de sa tension de sortie est déter- minée par un organe de commande 21 couplé aux conducteurs 14, 15 allant à la charge Le déphaseur est relié à l'onduleur pour commander la phase de la tension des conducteurs de sor- tie 22-24 qui sont raccordés à l'organe additionneur 12.
Suivant la figure 2, l'organe additionneur 12 pré- sente deux enroulements primaires 25,26 et un enroulement se- condaire 27 sur un noyau de transformateur.Cet agencement re- présente un dispositif additionneur qui provoque sur les deux conducteurs secondaires 14 et 15 une tension qui est propor- tionnelle à la somme vectorielle des tensions appliquées aux conducteurs d'entrée .
Le circuit de redresseur et de filtre 17 présente
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un tube redresseur sur les deux alternances 30 un transfor- mateur d'alimentation 31 et un circuit filtre de construction usuelle comme il est généralement connu et usuel dans les installations de redresseurs pour combattre les ondes surajou- tées. Ce circuit contient des condensateurs reliés aux con- ducteurs de sortie du redresseur, et une bobine de choc 32 mon- tée en série dans le conducteur positif. Au lieu du tube re- dresseur on peut utiliser aussi n'importe quel autre organe redresseur, par exemple un redresseur au sélénium ou au ger- manium .
L'onduleur 18 possède deux triodes 33,34 dont les cathodes sont reliées entre elles et au conducteur d'alimen- tation en courant continu -de pôle négatif. Les anodes des deux triodes sont reliées aux conducteurs 22 respectivement 24 qui sont raccordés aux points terminaux de l'enroulement pri- maire 26. Les anodes obtiennent leur tension élevée d'un con- ducteur 23 qui est branché en série avec une réactance
35 et raccordée au conducteur positif d'alimentation du circuit de redresseur et de filtre 18 En parallèle à l'enrou- lement se trouve un conducteur 39. Les électrodes de commande des deux triodes 33,34 sont raccordées aux points terminaux d'un enroulement secondaire du transformateur 36 dont l'enrou- lement primaire forme une partie de l'organe déphaseur .
L'organe déphaseur 20 possède un transformateur d'alimentation 37 dont l'enroulement primaire 38 est raccordé à la ligne d'alimentation 10,11. Un grand condensateur varia- ble 40 peut être monté en série avec un des conducteurs d'en- trée pour corriger un décalage de phase se produisant par suite des enroulements du transformateur. Habituellement cependant ce condensateur n'est pas nécessaire Les bornes terminalesde l'enroulement secondaires 41 sont raccordées à une résistance 42 respectivement à une bobine de choc 43
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susceptible de saturation, le milieu de l'enroulement secon- daire 41 est relié à l'enroulement primaire 44 du transforma- teur comprenant l'enroulement secondaire 36.
L'autre borne de l'enroulement 44 est reliée à la résistance 42 et à l'enrou lement de courant alternatif de la bobine de choc associée au noyau susceptible de saturation* Si les impédances de la résis- .
.tance 42 et de la bobine de choc 43 sont égales entre elles la phase de lat ension apparaissant à l'enroulement 44 est déca- l's de 90 par rapport à la tension se présentant à l'enrou- lement secondaire 41 Si l'impédance de la bobine 43 est faite très petite par rapport à celle de la résistance 42,la tension à l'enroulement 44 set rouve tout près de la phase de l'extré- mité inférieure de l'enroulement 41. Si au contraire l'impé- dance de la bobine 43 est beaucoup plus grande que la résistan- ce 42, la tension de l'enroulement 44 s'approche de la phase de l'extrémité supérieure de l'enroulement 41.
Les bobines de choc saturables possèdent un domaine de réactance d'au moins 10:1 et sont réglées par un courant continu s'écoulant dans un enroulement de comande A l'aide de l'agencement de mon tage montré à la figure 2, on peut atteindre un décalage de phase de 160
Le circuit de commande 21 présente deux liaisons a.vec les conducteurs de sortie 14,15 pour sentir la valeur de la charge. Un transformateur 45, généralement un transformateur abaisseur, est utilisé pour appliquer la tension nécessaire au filament d'une diode 46. Une résistance variable 47 dans le circuit de chauffage permet une variation de la tension réglée aux bonnes de la charge.
L'anode de la diode 46 est 'alimentée par une résistance 48 à partir'du circuit de redresseur de filtre 17 L'anode de la diode 46 est aussi connectée à l'élec- trode de commande d'un tube redresseur-amplificateur 50. L'ano- de de ce tube, qui est généralement une triode est reliée direc- tement à l'une des bornes de l'enroulement de courant contins'
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51 de la bobine de choc saturable.
Pour donner une tension préalable de valeur utile à l'électrode de commande du tube amplificateur 50, la cathode incandescente de la diode 46 est portée à un potentiel négatif considérablement plus grand que laterre .Cette tension est obtenue d'un côté de l'enroule- ment secondaire du transformateur 31 et est redressée par un redresseur 52 unique . L'alimentation est filtrée par une ré- sistance 53 et un condensateur 54 '
En fonctionnement, lorsque laension d'alimention et le courant de chargesetrouvent au moins proches de leurs valeurs moyennes,
le filament de la diode 46 est échauffé à une température qui 'fait que le tube laisse s'écouler de son anode un courant de grandeur moyenne en sorte que le tube amplificateur 50 est mis en situation de laisser s'écouler un courant moyen par son anode. et l'enroulement à courant con- tinu 51 de la bobine de choc. On 4 ainsi une tensin à l'en- roulement 36 qui est appliquée à l'électrode de commande des tubes onduleurs 33 et 34 pour produire une tension alternati- ve dans l'enroulement 26, laquelle tension est déphasée de 90 de la tension d'amenée principale à travers l'enroulement 25.
Les courants dans les deux enroulements 25,26 sont ajoutés vectoriellement par le transformateur 12 et le résultat appa- rait dans l'enroulement secondaire 27
La figure 3 montre l'addition vectorielle de la ten- sion dans le transformateur 12. Le vecteur OA représente la tension d'amenée de courant alternatif,et le vecteur AB, la tension ajoutée par suite de l'enroulement 26. Alors la ligne en pointillés OB représente en grandeur et en phase la tension résultante .
On admettra maintenant que la résistance variable 47 est accrue d'une petite quantité pour diminuer le courant et la température du filament de la diode 46. Il s'écoule
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maintenant moins de courant par le circuit d'anode, la ten- sion de l'électrode de commande du tube 50 est élevée, celle- ci envoie un courant plus grand dans l'enroulement à courant continu. 51 et réduit la réactance de l'enroulement 43 par sui- te de la saturation du noyau. Ce changement de réactance chan- ge la phase du courant dans l'enroulement, 44, et la tension appliquée aux électrodes de commande des tubes 33, 34 est soumi se à un décalage de phase analogue.
La tension résultante. ap- paraissant dans l'enroulement primaire 36 est représentasà la figure 3 par le vecteur AC et la somme decet ce tension et de l'amenée principale est représentée par OC.
Un changement de la résistance 47 pour augmenter le courant dans le filament de la diode 46 donne des résultats qui sont opposés à ceux décrits plus haut, etdécale la phase de la tension ajoutée, en AD, en sorte qu'on a une tension de charge représentée par le vecteur CD
La description précédente partait de l'hypothèse que la tension d'alimentation et l'impédance de charge demeurent constantes, pendant qu'on fait varier lar ésistance variable
47.Du fonctionnement décrit plus haut il résulte que le mon- tage se règle lui-même, et que la tension aux bornes à la char- ge 16 est maintenue entre des limites très étroites de chan- gements de tension, tant que la résistance 47 est maintenue à' un réglage désiré..
Les tubes 33, 34 peuvent être des triodes à vide poue sé, auquel cas la bobine de choc 35 et le condensateur 39 sont inutiles. Si les tubes 33, 34 sont par contre, des thyratrons à remplissage gazeux, les parties 35 et 39 sont nécessaires pour un bon fonctionnement du montage @ c'estun fait connu que tous les montages qui utili- sent des bobines de choc saturables, provoquent une certaine déformation de la forme d'onde . Dans le montage présent, ceci
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.-est vrai aussi pour autant que les tubes 33, 34 soient des tubes à vide ;poussé, mais manifestement cette déformation n'existe ,-que dams le courant-additionné se trouvant dans l'enroulement
26.
La tension principale d'amenée à l'enroulement 25 ¯est .indépendante de phénomènes quelconques propres au montage saturable et par suite la tension de sortie appliquée à la charge 16 présente une forme d'onde qui se rapproche davantage de la tension appliquée que ce n'est le cas dans d'autres gen res de régulateurs de tension pour courant alternatif.
Si les tubes 33,34 sont des tubes à remplissage ga- zeux le courant dans l'enroulement 26 est indépendant de la forme de lattension existant aux électrodes de commande des tubes de l'onduleur , qui dans ce cas donne seulement le point d'amorçage de l'allumage . La forme d'onde du courant dans l'enroulement 26 est déterminée de façon univoque par les élé- ments de montage passifs qui se trouvent dans le circuit d'ano- de du thyratron, donc l'enroulement 26 du transformateur 12, la bobine de choc 35 et le condensateur 39. Pour un dimension- nement correct de ceséléments de circuit, le courant dans l'enroulement 26 est sinusoïdal avec une très bonne approxima- tion .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a device for maintaining the constancy of the voltage for alternating current networks, which maintains constant the alternating voltage at its starting terminals, independently of the load, during oscillations of the input voltage and frequency. In particular, it relates to an assembly which regulates the output voltage by means of a complement voltage which is added vectorially to the main voltage. ''
Until now, it has been customary to adjust the voltage of AC networks by changing the apparent resistance connected in series in the feed line.
In other kinds of voltage adjustment a standby transformer has been used in association with an apparent resistance, the latter being changeable by an auxiliary arrangement or a search arrangement in association with an amplifying device. This variable impedance usually takes the form of a shock coil.
A disadvantage of this and other known devices is the series impedance in the main lead line. Such arrangements cause a considerable drop in voltage, and the network must present a voltage which significantly exceeds the load voltage. In addition, known devices of this type generally use a mounting arrangement in which all the current taken up by the load passes through the network. variable impedance and therefore requires circuit elements which can take up all the load current.
The invention provides an improved voltage regulator for AC networks which avoids one or more of the faults or limitations of the voltage.
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known voltage gulators. The present @ antion foresees the use of an assembly which enters most of the alternating current brought from the reed to the load while passing
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by an adder element, -t-s i.C & ': #:> # -'. j. ## c-iijïer 5; made by the vector addition of a voltage slope aerna tive by the same adder, to the output circuit. The output voltage is then regulated by the phase change of the additional or complementary voltage.
Most of the amount of alternating current flowing from the grid to the load passes directly through the adder, which has no series impedance. For this reason, the fraction of the total current to be used in the regulator is small. Thanks to the invention, the adjusted voltage deformations are also reduced.
The invention presents an intermediate conductor between the current supply and the load, which passes through an addition member, which may be a transformer. An auxiliary device is connected to the current supply line which generates the additional voltage required for regulation. This complementary voltage is added to the main voltage in the aforementioned adder unit at the output of which the load is connected. Further, a control device has been provided which influences the phase of the additional voltage so that the voltage at the output of the voltage maintainer is kept constant at the desired value.
.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing, and - Figure 1 is a block diagram with the various parts of the regulating device; - figure 2 is a connection diagram showing
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be the particularities of all the circuits used in the regulator;
- figure 3 is a vector diagram for the -. way - in which a phase meatus exchange - an added vector can change the voltage at the terminals of a power supply network into, - current alternative-.
Power conductors 10 and 11 are connected to a non-alternating current source. shown whose voltage. supplied. can change appreciably .. -The two conductors 10, 11 are connected to an adder 12 whose two output conductors 14 and 15 are connected to a load 16.
The two conductors 10, 11 are also reconnected to the input of a rectifier and filter element 17. The output of the latter is connected to an inverter 18 which transforms the direct voltage into alternating voltage of the same frequency as that of the. tension that exists between the wires 10,11.
A phase shift 20 is used to establish the necessary frequency and to control the phase of the voltage generated in the inverter 18 The phase shifter 20 is supplied by the two conductors 10,11 and the phase of its output voltage is determined by a controller 21 coupled to conductors 14, 15 going to the load The phase shifter is connected to the inverter to control the phase of the voltage of the output conductors 22-24 which are connected to the adder 12.
According to FIG. 2, the adder member 12 has two primary windings 25, 26 and a secondary winding 27 on a transformer core. This arrangement represents an adder device which causes on the two secondary conductors 14 and 15 a voltage which is proportional to the vector sum of the voltages applied to the input conductors.
The rectifier and filter circuit 17 has
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a rectifier tube on the two halfwaves 30, a power supply transformer 31 and a filter circuit of usual construction as is generally known and usual in rectifier installations for combating the added waves. This circuit contains capacitors connected to the output conductors of the rectifier, and a shock coil 32 connected in series in the positive conductor. Instead of the straightening tube, it is also possible to use any other straightening member, for example a selenium or ger- manium straightener.
The inverter 18 has two triodes 33, 34, the cathodes of which are connected to each other and to the negative pole direct current supply conductor. The anodes of the two triodes are connected to conductors 22 respectively 24 which are connected to the terminal points of the primary winding 26. The anodes obtain their high voltage from a conductor 23 which is connected in series with a reactance.
35 and connected to the positive supply conductor of the rectifier and filter circuit 18 In parallel with the winding is a conductor 39. The control electrodes of the two triodes 33,34 are connected to the end points of a winding secondary of transformer 36, the primary winding of which forms part of the phase shifter member.
The phase shifter 20 has a supply transformer 37, the primary winding 38 of which is connected to the supply line 10,11. A large variable capacitor 40 can be connected in series with one of the input conductors to correct for a phase shift occurring as a result of the transformer windings. Usually however this capacitor is not necessary The terminal terminals of the secondary winding 41 are connected to a resistor 42 respectively to a shock coil 43
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susceptible to saturation, the middle of the secondary winding 41 is connected to the primary winding 44 of the transformer comprising the secondary winding 36.
The other terminal of winding 44 is connected to resistor 42 and to the alternating current winding of the shock coil associated with the core susceptible to saturation * If the impedances of the resistor.
.tance 42 and of the shock coil 43 are equal to each other the lat ension phase appearing at the winding 44 is offset by 90 with respect to the voltage appearing at the secondary winding 41 If the impedance of coil 43 is made very small compared to that of resistor 42, the voltage at winding 44 is found very close to the phase of the lower end of winding 41. - dance of the coil 43 is much greater than the resistance 42, the tension of the winding 44 approaches the phase of the upper end of the winding 41.
Saturable shock coils have a reactance range of at least 10: 1 and are controlled by a direct current flowing through a control winding. Using the mounting arrangement shown in Figure 2, it is possible to can achieve a phase shift of 160
The control circuit 21 has two connections a.vec the output conductors 14,15 to sense the value of the load. A transformer 45, generally a step-down transformer, is used to apply the necessary voltage to the filament of a diode 46. A variable resistor 47 in the heating circuit allows a variation of the voltage set to the correct ones of the load.
The anode of diode 46 is fed by a resistor 48 from the filter rectifier circuit 17 The anode of diode 46 is also connected to the control electrode of a rectifier-amplifier tube 50. The anode of this tube, which is usually a triode, is connected directly to one of the terminals of the continuous current winding.
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51 of the saturable shock coil.
To give a preliminary voltage of useful value to the control electrode of the amplifier tube 50, the incandescent cathode of the diode 46 is brought to a negative potential considerably greater than the earth. This voltage is obtained on one side of the coil. - secondary ment of transformer 31 and is rectified by a single rectifier 52. The power supply is filtered by a resistor 53 and a capacitor 54 '
In operation, when the supply voltage and the load current are at least close to their average values,
the filament of the diode 46 is heated to a temperature which causes the tube to allow a medium-sized current to flow from its anode, so that the amplifier tube 50 is placed in a position to allow an average current to flow through its anode. and the DC winding 51 of the shock coil. There is thus a tension at the winding 36 which is applied to the control electrode of the inverter tubes 33 and 34 to produce an alternating voltage in the winding 26, which voltage is 90 out of phase from the voltage d. 'main feed through winding 25.
The currents in the two windings 25,26 are added vector by the transformer 12 and the result appears in the secondary winding 27
Figure 3 shows the vector addition of the voltage in the transformer 12. The vector OA represents the AC supply voltage, and the vector AB the voltage added as a result of the winding 26. Then the line in dotted lines OB represents in magnitude and in phase the resulting voltage.
It will now be assumed that the variable resistor 47 is increased by a small amount to decrease the current and temperature of the diode 46 filament.
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now less current through the anode circuit, the voltage of the control electrode of the tube 50 is high, this sends a greater current through the DC winding. 51 and reduces the reactance of the winding 43 as a result of the saturation of the core. This change in reactance changes the phase of the current in the winding, 44, and the voltage applied to the control electrodes of the tubes 33, 34 is subjected to a similar phase shift.
The resulting tension. appearing in the primary winding 36 is represented in FIG. 3 by the vector AC and the sum of this voltage and of the main feed is represented by OC.
Changing resistor 47 to increase the current in the filament of diode 46 gives results which are opposite to those described above, and shifts the phase of the added voltage, to AD, so that we have a charging voltage represented by the vector CD
The previous description assumed that the supply voltage and the load impedance remain constant, while the variable resistance is varied.
47. From the operation described above it follows that the assembly regulates itself, and that the voltage across the terminals at load 16 is maintained between very narrow limits of voltage changes, as long as the resistance 47 is held at a desired setting.
Tubes 33, 34 may be vacuum triodes, in which case shock coil 35 and capacitor 39 are unnecessary. If the tubes 33, 34, on the other hand, are gas-filled thyratrons, the parts 35 and 39 are necessary for a good functioning of the assembly @ It is a known fact that all the assemblies which use saturable shock coils, cause some distortion of the waveform. In the present montage, this
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.-is also true as far as the tubes 33, 34 are vacuum tubes; pushed, but obviously this deformation does not exist, -only with the added current in the winding
26.
The main voltage supplied to winding 25 ¯ is independent of any phenomena specific to the saturable assembly and therefore the output voltage applied to load 16 has a waveform which is closer to the applied voltage than this is not the case in other types of voltage regulators for alternating current.
If the tubes 33,34 are gas-filled tubes the current in the winding 26 is independent of the form of the voltage existing at the control electrodes of the tubes of the inverter, which in this case only gives the point of ignition priming. The waveform of the current in the winding 26 is uniquely determined by the passive mounting elements which are in the anode circuit of the thyratron, thus the winding 26 of the transformer 12, the coil shock 35 and capacitor 39. For proper sizing of these circuit elements, the current in winding 26 is sinusoidal with a very good approximation.
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