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La présente invention a pour objet un dispositif de stabilisation à noyau saturé, permettant d'obtenir un courant ou une tension de sortie qui, à choix, croit, reste constante
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ou décroît lorsque la tension d'alimentation augmente au-des- sus d'une certaine valeur, qui est caractérisé par le fait qu'il comporte deux circuits alimentés en parallèle par une tension proportionnelle à la tension d'entrée variable et dont l'un au moins comprend une self-inductance à noyau saturé en série avec une impédance, l'autre circuit comprenant une in- ductance ordinaire et une impédance en série (ou une capacité et une impédance en parallèle), un effet des courants traver- sant les impédances étant mis en opposition pour les deux cir- cuits.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, non limitatif, plusieurs formes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
Fig. 1 est un schéma électrique explicatif.
Fig. 2 est un diagramme correspondant.
Fig. 3 est un schéma des connexions d'une première forme d'exécution.
Fig. 4 est un diagramme illustrant le fonctionnement de cette forme d'exécution.
Fig. 5, 6, 7 et 8 sont des schémas électriques de quatre autres formes d'exécution.
Fig. 9 est un diagramme illustrant le fonctionnement du dispositif selon fig. 8.
Fig. 10 est un schéma des connexions d'une autre for- me d'exécution.
Fig. 11 est un diagramme illustrant le fonctionnement de la forme d'exécution selon fig. 10.
Fig. 12 est un schéma des connexions d'une autre for- me d'exécution encore.
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Pour faciliter la compréhension et éviter des répéti- tions, on utilisera, dans la suite,- les mêmes symboles pour dé- signer les éléments correspondants des diverses formes d'exécu- tion.
On sait que la caractéristique tension-courant d'une self-inductance avec'noyau à haute perméabilité magnétique pré- sente un coude qui correspond à la tension de saturation du noyau.
Considérons le circuit de la fig. 1 constitué par la self-inductance L et une impédance Z. Lorsque la tension alter- native U augmente jusqu'à la valeur IL* qui représente la ten- sion de saturation du noyau, l'inductivité de la self-inductan- ce est assez grande pour empêcher pratiquement le courant de passer dans le circuit. Au-delà de cette valeur, le noyau de la self-inductance est saturé et le courant croît linéairement avec la tension comme représenté à la fig. 2.
Dans la forme d'exécution du dispositif selon fig. 3, on a deux circuits analogues à celui de la fig. 1 , mais dont les self-inductances se saturent pour des tensions différentes.
La tension de saturation de la self-inductance L2 étant, dans cet exemple, supérieure à celle de la self-inductance L1. Si on aliment'é les deux circuits L1-Z1 et L2-Z2 par la même sour- ce alternative U.et que l'on oppose les tensions¯prises aux bornes des impédances Z, et Z2, comme le montre le schéma de la fig. 3, le courant traversant une impédance de charge Zc au- ra la caractéristique indiquée à la fig. 4. Lorsque la tension U croît de U01- U02 'le courant augmente jusqu'à ce que la self-inductance L2 se sature. Pour une tension U supérieure à U02, le courant résultant ic est proportionnel à la différence des tensions aux bornes des impédances Z. et Z2.On voit que
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si les caractéristiques des deux circuits ont la même pente, le courant traversant l'impédance Z c reste constant.
En faisant varier la pente de l'une des deux caractéristiques, on obtient un courant de sortie ic qui, au lieu d'être constant, croit ou décroît en fonction de la tension d'alimentation U, comme indi- qué respectivement en pointillé et en traits mixtes sur la fig. 4. On peut donc obtenir à volonté l'une ou l'autre de ces trois caractéristiques.
La forme d'exécution selon la fig. 5 diffère de la précédente par l'adjonction d'un groupe redresseur R grâce au- quel le courant de sortie alimentant l'impédance Zc est pulsé.
Dans la forme d'exécution selon fig. 6, qui est ana- logue à la précédente, chacun des circuits L1-Z1 et L2- Z2 comporte un groupe redresseur R1,respectivement R2 . Le cou- rant de sortie est donc pulsé.
Cependant, pour pouvoir augmenter la puissance de sortie du dispositif, il est nécessaire d'utiliser l'effet ma- gnétique des courants traversant les impédances Z. et Z2 ; on obtient alors la disposition représentée à la fig. 7. Les im- pédances Z1 et Z2 sont constituées par celles des enroulements d'excitation d'un dispositif à commande magnétique T, par exem- ple une machine à courant continu ou un amplificateur magnéti- que .
La disposition de la fig. 7 peut être appliquée à un transducteur parallèle, de manière à obtenir une plage de sta- bilisation très étendue. Les connexions de ce dispositif sont indiquées sur le schéma de la fig. 8. Les deux impédances Z et Z2 représentent celles des enroulements de prémagnétisation d'un transducteur comprenant les deux enroulements de travail Z, 1 et Z2t couplés en parallèle et alimentés par la tension
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alternative variable U. En- l'absence de courant dans les enrou- lements Z1 et Z2 le courant traversant l'impédance de charge Zc en fonction de la tension U est pratiquement nul jusqu'à une valeur Uto (fig. 9) correspondant à la tension de saturation 1 2 dos noyaux Z1t et Z2t.
Au-delà de ces deux valeurs, le courant augmente linéairement avec la tension comme indiqué à la fig.9.
Pour un courant de prémagnétisation constant, on obtient les droites horizontales représentées à la fig. 9. La prémagnéti- sation constante (K) est alors obtenue par la différence (soit At1- A52= K) des arnpèretours AT1 et At2 fournis par les courants circulant dans les enroulements Z. et Z2 .On ob- tient de cette façon une plage de stabilisation très étendue, par exemple entre les points A et B.
Les formes d'exécution que l'on a décrit jusqu'ici présentent la particularité d'être assez sensible aux variations de fréquence. Les formes d'exécution que l'on va décrire mainte- nant sont pratiquement insensible à ces variations. Elles se distinguent par le fait qu'elles comportent deux circuits ali- mentés en parallèle, chacun par une tension proportionnelle à la tension d'entrée variable et comprenant, l'un, une self-in- ductance à noyau saturé, en série avec une impédance, et l'au- tre un circuit réactif comprenant une impédance et dont la pen- te de la caractéristique intensité en fonction de la tension varie avec la fréquence, un effet des courants traversant les- dites impédances étant mis en opposition pour ces deux circuits.
Le dispositif selon fig. 11 est analogue à celui se- ' Ion fige 3. Il en diffère simplement par le fait que la self- inductance L. est ici une inductance à noyau non saturé. Ce dispositif comporte deux circuits alimentés chacun par une ten- sion d'entrée variable U et comprenant, l'un une self-
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inductance L2 à noyau saturé et une impédance Z2 en série, l'au- tre un circuit comprenant une inductance ordinaire L1 et une impédance Z.disposées en série. Un effet (dans ce cas les ten- sions aux bornes de Z. et Z2) des courants traversant les impé- dances Z. et Z2 sont mis en opposition pour ces deux circuits.
Z est l'impédance de charge.
Ce dispositif fonctionne comme le montre le diagramme selon fig. 11.
La droite oi,correspond à la caractéristique du cou- rant circulant dans le circuit de la self non saturée. Si U20 re- présente la tension de saturation de la self saturée L2 et U20 i2 la caractéristique du courant dans le deuxième circuit, le cou- rant circulant dans l'impédance de charge sera constant si les deux pentes de ces caractéristiques sont égales et pour une ten- sion d'alimentation supérieure à U20.Cette disposition permet d'obtenir un courant pratiquement constant pour une fréquence variable.-¯En effet, si la fréquence augmente, la tension de sa- turation de la self L2 qui est proportionnelle à la fréquence prend la valeur U'20, la caractéristique U'20 i'2 restant pa- rallèle à U20 i2 .En revanche,
l'impédance du circuit avec la self non saturée augmente de sorte que la caractéristique du courant'dans ce circuit devient ci'1 ce qui permet d'obtenir le même courant dans l'impédance de charge pour la tension d'ali- mentation U'20. Si la fréquence diminue le dispositif fonction- ne avec les caractéristiques U"20i"2 et oi"1 et le courant no- minal est obtenu pour la tension U"20.La variation de la pen- ' te de la caractéristique oi. en fonction de la fréquence peut être aussi obtenue en remplaçant la self non saturée L. par une capacité en parallèle avec l'impédance Z1.
Ces deux cas ont ceci de commun que le circuit qui
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contient L1où la capacité est un circuit réactif comprenant une impédance et dont la pente de la caractéristique intensité en fonction de la tension varie avec la fréquence.
Etant donné que la pente de l'une des caractéristiques du courant varie en fonction de la fréquence, le courant circu- lant dans l'impédance de charge n'est pas tout à fait indépen- dant de la tension d'alimentation pour une fréquence différente de. la fréquence nominale, toutefois l'erreur obtenue pour des faibles variations de fréquence est négligeable.
Ce dispositif peut être appliqué à un transducteur série de manière à obtenir une plage de réglage étendue et un courant de sortie supérieure aux courants circulant dans les deux circuits, de prémagnétisation.
La figure 12 montre l'ensemble des connexions d'une telle disposition.
Zt et Z't représentent les enroulements de travail du transducteur et Z et Z2 les enroulements de prémagnétisation alimentés .par les circuits comprenant la self non saturée L1 et la self saturée L2. Les flux de Z1 et Z2 sont en opposition.
Pour que le dispositif fonctionne convenablement il faut adapter l'impédance des circuits de prémagnétisation aux valeurs des selfs L et L2, ce qui s'obtient à l'aide des résistances d'acaptation R. et R2. Dans une variante, ces résistances d'a- daptation R1, R@, pourraient être branchées en 'parallèle sur les enroulements Z1, Z2 .Dans les deux cas, l'impédance en série avec L1,respectivement L2,est constituée par celle de l'enroulement Z. , respectivement Z2 et par R1, respective- ment R2.
Dans l'exemple représenté sur la fig. 11, les enrou- lements de travail Z , t Z't du transducteur sont couplés en
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série et alimentés par la tension d'entrée variable U. Dans une variante, ces enroulements pourraient être couplés en parallèle.
Enfin, dans les exemples décrits, les circuits L, Z1 et L2 Z2 sont tous deux alimentés par la tension U elle-même.
Il pourrait y avoir avantage, dans certains cas, à alimenter ces deux circuits par des tensions différentes mais toutes deux proportionnelles à U, le coefficient de proportionnalité étant différent pour les deux circuits (pouvant naturellement être' égal à 1 pour l'un d'eux).
REVENDICATIONS
1) Dispositif de stabilisation à noyau magnétique saturé, permettant d'obtenir un courant ou une tension de sortie qui, à choix, croit, reste constante ou décroit lorsque la tension d'alimentation augmente au-dessus d'une certaine valeur, caractérisé par le fait qu'il comporte deux circuits alimentés en parallèle par une tension proportionnelle à la tension d'entrée variable et dont l'un au moins comprend une self-inductance à noyau saturé en série avec une impédance, l'autre circuit comprenant.une inductance ordinaire et une impédance en série (ou une capacité et une impédance en parallèle), un effet des courants traversant les impédances étant mis en opposition pour ces deux circuits.
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The present invention relates to a saturated core stabilization device, making it possible to obtain an output current or voltage which, as desired, increases, remains constant.
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or decreases when the supply voltage rises above a certain value, which is characterized by the fact that it comprises two circuits supplied in parallel by a voltage proportional to the variable input voltage and of which the at least one comprises a saturated core self-inductor in series with an impedance, the other circuit comprising an ordinary inductance and a series impedance (or a capacitance and an impedance in parallel), an effect of the passing currents the impedances being put in opposition for the two circuits.
The appended drawing represents, by way of nonlimiting example, several embodiments of the device which is the subject of the invention.
Fig. 1 is an explanatory electric diagram.
Fig. 2 is a corresponding diagram.
Fig. 3 is a circuit diagram of a first embodiment.
Fig. 4 is a diagram illustrating the operation of this embodiment.
Fig. 5, 6, 7 and 8 are electrical diagrams of four other embodiments.
Fig. 9 is a diagram illustrating the operation of the device according to FIG. 8.
Fig. 10 is a circuit diagram of another embodiment.
Fig. 11 is a diagram illustrating the operation of the embodiment according to FIG. 10.
Fig. 12 is a circuit diagram of yet another embodiment.
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To facilitate understanding and to avoid repetitions, the same symbols will be used in the following to denote the corresponding elements of the various forms of execution.
It is known that the voltage-current characteristic of a self-inductor with a high magnetic permeability core has a bend which corresponds to the saturation voltage of the core.
Consider the circuit of fig. 1 constituted by the self-inductance L and an impedance Z. When the alternating voltage U increases up to the value IL * which represents the saturation voltage of the core, the inductivity of the self-inductance is large enough to practically prevent current from flowing through the circuit. Beyond this value, the core of the self-inductance is saturated and the current increases linearly with the voltage as shown in fig. 2.
In the embodiment of the device according to FIG. 3, there are two circuits similar to that of FIG. 1, but whose self-inductances are saturated for different voltages.
The saturation voltage of the self-inductance L2 being, in this example, greater than that of the self-inductance L1. If we supply the two circuits L1-Z1 and L2-Z2 by the same alternative source U. and that we oppose the voltages taken at the terminals of the impedances Z, and Z2, as shown in the diagram of the fig. 3, the current flowing through a load impedance Zc will have the characteristic shown in fig. 4. When the voltage U increases by U01-U02 'the current increases until the self-inductance L2 becomes saturated. For a voltage U greater than U02, the resulting current ic is proportional to the difference in the voltages at the terminals of the impedances Z. and Z2. It can be seen that
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if the characteristics of the two circuits have the same slope, the current passing through the impedance Z c remains constant.
By varying the slope of one of the two characteristics, an output current ic is obtained which, instead of being constant, increases or decreases as a function of the supply voltage U, as indicated respectively in dotted lines and in phantom lines in fig. 4. One or the other of these three characteristics can therefore be obtained at will.
The embodiment according to FIG. 5 differs from the previous one by the addition of a rectifier group R thanks to which the output current supplying the impedance Zc is pulsed.
In the embodiment according to fig. 6, which is analogous to the previous one, each of the circuits L1-Z1 and L2-Z2 comprises a rectifier group R1, respectively R2. The output current is therefore pulsed.
However, in order to be able to increase the output power of the device, it is necessary to use the magnetic effect of the currents passing through the impedances Z. and Z2; the arrangement shown in FIG. 7. The impedances Z1 and Z2 are formed by those of the excitation windings of a magnetic control device T, for example a direct current machine or a magnetic amplifier.
The arrangement of FIG. 7 can be applied to a parallel transducer, so as to obtain a very wide stabilization range. The connections of this device are shown in the diagram in fig. 8. The two impedances Z and Z2 represent those of the pre-magnetization windings of a transducer comprising the two work windings Z, 1 and Z2t coupled in parallel and supplied by the voltage.
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variable alternative U. In the absence of current in the windings Z1 and Z2, the current crossing the load impedance Zc as a function of the voltage U is practically zero up to a value Uto (fig. 9) corresponding to the saturation voltage 1 2 back Z1t and Z2t cores.
Beyond these two values, the current increases linearly with the voltage as shown in fig. 9.
For a constant pre-magnetization current, the horizontal straight lines shown in fig. 9. The constant premagnetization (K) is then obtained by the difference (ie At1- A52 = K) of the feedback AT1 and At2 supplied by the currents flowing in the windings Z. and Z2. In this way we obtain a very wide stabilization range, for example between points A and B.
The embodiments which have been described so far have the particular feature of being quite sensitive to frequency variations. The embodiments which will now be described are practically insensitive to these variations. They are distinguished by the fact that they comprise two circuits supplied in parallel, each by a voltage proportional to the variable input voltage and comprising, one, a self-inductance with saturated core, in series with an impedance, and the other a reactive circuit comprising an impedance and the slope of the intensity characteristic of which as a function of the voltage varies with the frequency, an effect of the currents flowing through said impedances being put in opposition for these two circuits.
The device according to fig. It is analogous to that in Fig. 3. It differs from it simply by the fact that the self-inductance L. is here an inductance with an unsaturated core. This device comprises two circuits each supplied by a variable input voltage U and comprising, one an inductor.
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inductor L2 with a saturated core and an impedance Z2 in series, the other a circuit comprising an ordinary inductance L1 and an impedance Z. arranged in series. An effect (in this case the voltages at the terminals of Z. and Z2) of the currents flowing through the impedances Z. and Z2 are put in opposition for these two circuits.
Z is the load impedance.
This device works as shown in the diagram according to fig. 11.
The line oi corresponds to the characteristic of the current circulating in the circuit of the unsaturated choke. If U20 represents the saturation voltage of the saturated choke L2 and U20 i2 the characteristic of the current in the second circuit, the current flowing in the load impedance will be constant if the two slopes of these characteristics are equal and for a supply voltage greater than U20. This arrangement makes it possible to obtain a practically constant current for a variable frequency.-¯ In fact, if the frequency increases, the saturation voltage of choke L2 which is proportional to the frequency takes the value U'20, the characteristic U'20 i'2 remaining parallel to U20 i2.
the impedance of the circuit with the unsaturated choke increases so that the characteristic of the current 'in this circuit becomes ci'1 which makes it possible to obtain the same current in the load impedance for the supply voltage U '20. If the frequency decreases, the device operates with the characteristics U "20i" 2 and oi "1 and the nominal current is obtained for the voltage U" 20. The variation of the slope of the characteristic oi. depending on the frequency can also be obtained by replacing the unsaturated choke L. by a capacitor in parallel with the impedance Z1.
These two cases have this in common that the circuit which
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contains L1 where the capacitance is a reactive circuit comprising an impedance and whose slope of the current characteristic as a function of the voltage varies with the frequency.
Since the slope of one of the characteristics of the current varies as a function of the frequency, the current flowing through the load impedance is not entirely independent of the supply voltage for a frequency. different from. nominal frequency, however the error obtained for small variations in frequency is negligible.
This device can be applied to a series transducer so as to obtain an extended adjustment range and an output current greater than the currents flowing in the two circuits, pre-magnetization.
Figure 12 shows all the connections of such an arrangement.
Zt and Z't represent the working windings of the transducer and Z and Z2 the pre-magnetization windings supplied by the circuits comprising the unsaturated choke L1 and the saturated choke L2. The flows of Z1 and Z2 are in opposition.
For the device to function properly, the impedance of the premagnetization circuits must be matched to the values of the chokes L and L2, which is obtained using the adaptation resistors R. and R2. In a variant, these adaptation resistors R1, R @, could be connected in parallel on the windings Z1, Z2. In both cases, the impedance in series with L1, respectively L2, is constituted by that of the winding Z., respectively Z2 and through R1, respectively R2.
In the example shown in FIG. 11, the working windings Z, t Z't of the transducer are coupled in
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series and supplied by the variable input voltage U. In a variant, these windings could be coupled in parallel.
Finally, in the examples described, the circuits L, Z1 and L2 Z2 are both supplied by the voltage U itself.
It could be advantageous, in certain cases, to supply these two circuits with different voltages but both proportional to U, the coefficient of proportionality being different for the two circuits (being able of course to be 'equal to 1 for one of them'). them).
CLAIMS
1) Stabilization device with a saturated magnetic core, making it possible to obtain an output current or voltage which, at choice, increases, remains constant or decreases when the supply voltage increases above a certain value, characterized by the fact that it comprises two circuits supplied in parallel by a voltage proportional to the variable input voltage and of which at least one comprises a self-inductor with a saturated core in series with an impedance, the other circuit comprising. ordinary inductance and a series impedance (or a capacitance and an impedance in parallel), an effect of the currents passing through the impedances being put in opposition for these two circuits.