<Desc/Clms Page number 1>
Les installations électriques pour l'éclairage des trains et les services annexes comportent une batterie d'accumulateurs dont la charge est assurée par une génératrice entraînée par un essieu.
Comme on le sait il y a intérêt à ce que cette charge puisse être effectuée rapidement tout en se conformant aux conditions à observer pour que la batterie ne soit pas endommagée.
Les dispositifs automatiques de régulations devront donc permettre de se rapprocher le plus possible du diagramme idéal de
<Desc/Clms Page number 2>
charge représenté en 8 sur la figure 1 où les intensités du courant de charge sont portées en abscisses et les tensions en ordonnées.
Ces dispositifs devront en particulier s'opposer à ce que les valeurs maximum admissibles représentées en 18 ne puissent être dépassées.
L'équipement électrique objet de l'invention permet de parvenir à ce résultat et est particulièrement adapté aux installa- tions ci-dessus. Cet équipement comprend un dispositif régulateur éleotro-magnétique contrôlant la tension d'une source de courant au moyen d'un enroulement de commande monté sur le circuit magnétique du régulateur et excité par la tension à contrôler, cet équipement étant caractérisé par les points suivants pris séparément ou en com- binaison :
1) 11 comporte : un pont diviseur connecté aux bornes de la source de courant et constitué de deux résistances linéaires en série ; un pont connecté aux bornes de la source de courant et cons- titué par le circuit émetteur-collecteur d'un transistor en série avec une résistance linéaire ;
shunt traversé par le courant débité par la source de courant et dont les bornes sont connectées à l'émetteur et à la base du transistor; un enroulement auxiliaire de commande; monté sur.le circuit magnétise du dispositif régulateur et connecté' par l'intermédiaire d'une cellule redresseuse aux points intermédiaires des deux ponts. '
2) Un pont détecteur d'écart à quatre branches, formées par deux résistances linéaires et deux résistances non linéaires, est connecté d'une part aux bornes de la source de courant et d'autre part par l'intermédiaire d'une cellule redresseuse, à l'émetteur et à la base d'un transistor en série dans le circuit de l'enroulement de commande principal.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description ci-après d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels
La figure 1 représente des diagrammes de l'intensité du cou-
<Desc/Clms Page number 3>
rant de charge d'une batterie d'accumulateurs en fonction de la tension.
La figure 2 représente le schéma électrique d'un régulateur de génératrice à courant continu.
La figure 3 représente le schéma électrique d'un régulateur d'alternateur.
Le régulateur de la figure 1 est destiné au réglage du courant débité dans une batterie d'accumulateurs 2 par une généra- trice à courant continu 1 excitée par un enroulement d'excitation 3.
Une résistance réglable 4 qui dans l'exemple représenté est consti-' tuée par une pile de carbone, est montée en série dans le circuit d'excitation. Un enroulement de commande 6 branché aux bornes de la génératrice agit sur la valeur de la résistance réglable et tend à maintenir constante la tension'de la génératrice. Un conjoncteur- disjoncteur 5 connecte et déconnecte automatiquement la batterie à la mise en route et à l'arrêt de la génératrice.
Un second enroulement de commande 14 agit d'autre part sur la résistance réglable 4 pour limiter l'intensité du courant lorsque la batterie est très déchargée. Ce résultat est généralement obtenu au moyen d'un enroulement à gros fil parcouru par le courant total ou une fraction de courant. Un tel enroulement ne permet cependant d'obtenir qu'un diagramme de charge de l'allure de la courbe 7 de la ' figure 2 qui est très éloignée du diagramme idéal recherché.
Le montage représenté est destiné à obtenir par un réglage automatique un diagramme de charge de l'allure de la omrbe 8. L'é- metteur d'un transistor 10 est connecté au conducteur positif de la génératrice et son collecteur est connecté au conducteur négatif par l'intermédiaire d'une résistance 11. Le circuit émetteur-base du transistor 10est connecté aux bornes d'un shunt 9 qui est monté en série dans le conducteur positif de la génératrice et est déterminé de façon à réaliser une chute de tension de l'ordre de quelques dixièmes de volt lorsque le courant de charge atteint la valeur maxi-
<Desc/Clms Page number 4>
mum à ne pas dépasser.
L'enroulement 14 est branché d'une part au point 12 entre le transistor et la résistance 11 et d'autre part en un point 15 d'un pont diviseur monté aux bornes de la génératrice et formé des résistances 16 et 17 en série. Enfin une cellule re- dresseuse 13 est montée dans le circuit de connexion de l'enroulement @ 14 pour ne permettre le passage du courant que du point 12 au point 15'.
Les résistances 16 et 17 sont déterminées de façon qu'il ne circule aucun courant dans l'enroulement 14 lorsque la valeur du. courant de charge est un peu inférieure au maximum auquel ce-courant doit être limité.
Les résistances 16 et 17 sont linéaires et la tension au point 15 est une fraction constante de la tension aux bornes de la génératrice.
Il n'en est pas de même pour la tension au point '12 du pont formé par le transistor et la résistance 11. On sait que la conductibilité du circuit émetteur-collecteur d'un transistor est augmentée considérablement lorsqu'on fait apparaitre une certaine tension entre l'émetteur et la base, cette tension pouvant être seulement de quelques dixièmes de volt. Le shunt 9 est donc déter- miné pour que la conductibilité du transistor devienne maximum, lors- que' le courant de charge atteint la valeur maximum à ne pas dépasser.
La conductibilité du transistor est au contraire pratiquement nulle lorsque la tension entre l'émetteur et la base est faible, c'est-à dire lorsque le courant de charge a une faible valeur. La tension au point 15 est alors plus élevée qu'au point 12, mais la cellule redresseuse 13 s'oppose au passage du courant dans l'enroulement 14.
La tension au point 12 devient supérieure à celle du point 15, lors- que le courant de charge dépasse la valeur pour laquelle il y a égalité de tension entre les points 12 et 15. Comme la conductibilité du transistor augmente ensuite très rapidement, la tension du point 12 devient suffisante pour que les ampères tours de l'enroulement 14 s'ajoutent à ceux de l'enroulement 6 et provoquent une diminution de la tension aux bornes de la génératrice donc par suite une diminution
<Desc/Clms Page number 5>
du courant de charge.
Ce môntage est applicable à d'autres types de régu- lateurs, notamment aux régulateurs à peigne, aux régulateurs vibrants/ Il peut être appliqué à tout autre mode de génération de courant, par exemple aux alternateurs ou aux transformateurs débitant sur un redresseur. Il suffit que la source d'énergie ou l'organe transfor- mant l'énergie soit contrôlée par un système megnétique sur lequel on peut agir par les ampères-tours d'un enroulement de commande.
L'exemple de réalisation de la figure 3 concerne un régu- lateur contrôlant un alternateur triphasé 21 dont le circuit d'exci- tation est alimenté par un redresseur 22 connecté à deux des bornes de l'alternateur par l'intermédiaire d'un amplificateur magnétique 23,
Le circuit magnétique de cet amplificateur est saturé par un enroulement 24 à courant continu qui est connecté à deux des bornes de 1 alternateur par l'intermédiaire d'un redresseur 25. Le circuit magnétique est contrôlé par un enroulement de commande 26 dont les ampères tours sont opposés à ceux de l'enroulement 24. 'Un transformateur 29 connecté à deux des phases de l'alternateur aliment l'enroulement 26¯par l'intermédiaire d'un redresseur 28 et d'un trans. tor 27 dont le circuit émetteur-collecteur est en série avec l'en- roulement.
Un pont détecteur d'écart constitué par deux résistances non linéaires 31 et par deux résistances linéaires 32, est connecté d'une part à deux des phases de l'alternateur par l'intermédiaire d'un redresseur 33 et d'autre part à l'émetteur et à la base du transistor 27. Une cellule redresseuse 34 est montée en série dans le circuit émetteur base du transistor pour faciliter le fonctionne- ment en s'opposant au passage d'un courant négatif lorsque la ten- sion de l'alternateur est inférieure à la tension de consigne.
Un second enroulement de commande 39 contrôle enfin le , circuit magnétique de l'amplificateur 23.,Ses ampères tours sont de même sens que ceux de l'enroulement 26 et il est alimenté suivant le môme principe que pour l'enroulement 14 de l'exemple précédent
<Desc/Clms Page number 6>
afin de limiter l'intensité du courant débité par l'aternatour.
Cet équipement fonctionne de la façon suivante :
Lorsque l'alternateur est mis en route, une tension apparait entre phases par suite de son magnétisme rémanent. L'enroulement 24 est alimenté et sature le circuit magnétique de l'amplificateur 23 par l'intermédiaire duquel est alimentée l'excitation de l'alternateur.
Tant que la tension entre phases est inférieure à la valeur de consigne, aucun courant ne circule dans le circuit émetteur-base du transistor par suite de la présence de la cellule redresseuse 34.
L'enroulement 26 n'est donc pas alimenté.
Dès que la tension de l'alternateur dépasse légèrement la tension de consigne, le détecteur d'écart 30 envoit un courant posi- tif dans le circuit émetteur-base du transistor et, celui-ci étant devenu conducteur, l'enroulement 26 est alimenté. Ce dernier provoque une réduction de la saturation du circuit magnétique de l'amplifica- teur et en conséquence une réduction du courant d'excitation, ce qui ramène la tension à sa valeur de consigne.
Les ampères tours de l'enroulement 39 sont de même sens que ceux de l'enroulement de commande principal 26 comme dans l'exem- ple de la figure 2. Ses ampères tours augmentent rapidement lorsque le courant débité se rapproche de la valeur à ne pas dépasser et la saturation de l'amplificateur étant réduite, la tension aux bornes de l'alternateur est abaissée.
L'équipement qui a été décrit peut cependant donner lieu au cours de la régulation à de légères oscillations des valeurs con- trôlées. Il est possible de les amortir par tous moyens connus notam- ment au moyen d'un transformateur d'impulsions introduisant une déri- vée première ou seconde de la valeur contrôlée.
Le dispositif représenté comporte un tel transformateur français d'impulsions 35 conforme à la demande de brevet au même nom du 26 Novembre 1956 pour "APPAREILLAGE ELECTRIQUE ASSURANT LE REGLAGE D'UNE GRANDEUR", ce transformateur 35 comporte un enroulement de commande 36 en série avec l'enroulement d'excitation de l'alternateur
<Desc/Clms Page number 7>
et un enroulement auxiliaire 37 branché en parallèle avec l'enroule- ment d'excitation. Ces enroulements 36 et 37 ont leurs ampères tours en opposition et leurs nombres de tours sont déterminés comme il a été expliqué dans la demande de brevet précitée pour que la tension induite dans un troisième enroulement 38 soit proportionnelle à la dérivée seconde du flux d'excitation. Cet enroulement 38 est monté dans-le circuit émetteur-base du transistor 27 et modifie ainsi la commande du transistor.
Pour la clarté de l'exposé les différents filtres que re- quiert l'équipement n'ont pas été représentés. Comme on le sait les différents redresseurs peuvent donnerlieu à des ondulations dans le circuit alimenté. Il est quelquefois nécessaire de les éliminer par dès filtres constitués de selfs et de capacités dont la technique est bien connue.
Cette réalisation de l'invention est également applicable à d'autres types d'alternateurs qu'ils soient hétéropolaires ou homo- polaires, qu'ils soient auto-excités ou excités séparément ou compor- tent une excitatrice. Il suffit qu'ils comportent un enroulement d'ex- citation alimenté à partir d'un courant alternatif pour pouvoir être contrôlé par un amplificateur magnétique. Cette réalisation de l'in- vention est applicable quelque soit le nombre de phases de l'alterna- teur et la régulation peut être complétée par un compodndage en fonc- tion du courant réactif, par l'intermédiaire d'une résistance placée à l'entrée du pont d'écart, c8té alternatif.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Electrical installations for train lighting and ancillary services include a battery of accumulators, the charge of which is ensured by a generator driven by an axle.
As we know, it is advantageous for this charge to be able to be carried out quickly while complying with the conditions to be observed so that the battery is not damaged.
The automatic regulation devices should therefore make it possible to get as close as possible to the ideal flow diagram.
<Desc / Clms Page number 2>
load represented by 8 in FIG. 1 where the intensities of the load current are plotted on the abscissa and the voltages on the ordinate.
These devices must in particular prevent the maximum admissible values shown in 18 from being exceeded.
The electrical equipment which is the subject of the invention makes it possible to achieve this result and is particularly suitable for the above installations. This equipment comprises an electro-magnetic regulator device controlling the voltage of a current source by means of a control winding mounted on the magnetic circuit of the regulator and excited by the voltage to be controlled, this equipment being characterized by the following points taken separately or in combination:
1) 11 comprises: a divider bridge connected to the terminals of the current source and made up of two linear resistors in series; a bridge connected to the terminals of the current source and constituted by the emitter-collector circuit of a transistor in series with a linear resistance;
shunt through which the current delivered by the current source passes and whose terminals are connected to the emitter and to the base of the transistor; an auxiliary control winding; mounted on the magnetized circuit of the regulator device and connected via a rectifying cell to the intermediate points of the two bridges. '
2) A difference detector bridge with four branches, formed by two linear resistors and two non-linear resistors, is connected on the one hand to the terminals of the current source and on the other hand via a rectifier cell , at the emitter and at the base of a transistor in series in the circuit of the main control winding.
Other characteristics of the invention will emerge from the following description of an exemplary embodiment and from the accompanying drawings in which
Figure 1 shows diagrams of the intensity of the neck
<Desc / Clms Page number 3>
charge rate of an accumulator battery as a function of voltage.
Figure 2 shows the circuit diagram of a DC generator regulator.
FIG. 3 represents the electrical diagram of an alternator regulator.
The regulator of FIG. 1 is intended for the regulation of the current supplied to an accumulator battery 2 by a direct current generator 1 excited by an excitation winding 3.
An adjustable resistor 4 which in the example shown is constituted by a carbon stack, is connected in series in the excitation circuit. A control winding 6 connected to the terminals of the generator acts on the value of the adjustable resistance and tends to keep the voltage of the generator constant. A contactor-circuit breaker 5 automatically connects and disconnects the battery when the generator is started and stopped.
A second control winding 14 also acts on the adjustable resistor 4 to limit the intensity of the current when the battery is very discharged. This result is generally obtained by means of a coarse-wire winding carried by the total current or a fraction of the current. However, such a winding only makes it possible to obtain a load diagram of the shape of the curve 7 of FIG. 2 which is very far from the desired ideal diagram.
The assembly shown is intended to obtain, by automatic adjustment, a load diagram of the shape of the shadow 8. The emitter of a transistor 10 is connected to the positive conductor of the generator and its collector is connected to the negative conductor. via a resistor 11. The emitter-base circuit of transistor 10 is connected to the terminals of a shunt 9 which is connected in series in the positive conductor of the generator and is determined so as to achieve a voltage drop of the order of a few tenths of a volt when the charging current reaches the maximum value
<Desc / Clms Page number 4>
mum not to be exceeded.
The winding 14 is connected on the one hand to the point 12 between the transistor and the resistor 11 and on the other hand to a point 15 of a divider bridge mounted at the terminals of the generator and formed by resistors 16 and 17 in series. Finally, a rectifier cell 13 is mounted in the connection circuit of the winding @ 14 to allow the current to flow only from point 12 to point 15 '.
The resistors 16 and 17 are determined so that no current flows in the winding 14 when the value of. charging current is a little lower than the maximum to which this current should be limited.
Resistors 16 and 17 are linear and the voltage at point 15 is a constant fraction of the voltage across the generator.
It is not the same for the voltage at point '12 of the bridge formed by the transistor and the resistor 11. It is known that the conductivity of the emitter-collector circuit of a transistor is considerably increased when a certain voltage between the transmitter and the base, this voltage can be only a few tenths of a volt. The shunt 9 is therefore determined so that the conductivity of the transistor becomes maximum, when the load current reaches the maximum value not to be exceeded.
On the contrary, the conductivity of the transistor is practically zero when the voltage between the emitter and the base is low, that is to say when the load current has a low value. The voltage at point 15 is then higher than at point 12, but the rectifier cell 13 opposes the flow of current in the winding 14.
The voltage at point 12 becomes greater than that at point 15, when the load current exceeds the value for which there is voltage equality between points 12 and 15. As the conductivity of the transistor then increases very rapidly, the voltage point 12 becomes sufficient for the ampere turns of winding 14 to be added to those of winding 6 and cause a decrease in the voltage at the terminals of the generator and therefore consequently a decrease
<Desc / Clms Page number 5>
charge current.
This môntage is applicable to other types of regulators, in particular to comb regulators, to vibrating regulators. It can be applied to any other mode of current generation, for example to alternators or to transformers outputting to a rectifier. It suffices for the energy source or the energy transforming device to be controlled by a magnetic system which can be acted upon by the ampere-turns of a control winding.
The exemplary embodiment of FIG. 3 concerns a regulator controlling a three-phase alternator 21, the excitation circuit of which is supplied by a rectifier 22 connected to two of the terminals of the alternator via an amplifier. magnetic 23,
The magnetic circuit of this amplifier is saturated by a direct current winding 24 which is connected to two of the terminals of 1 alternator via a rectifier 25. The magnetic circuit is controlled by a control winding 26 whose amperes turns are opposed to those of the winding 24. A transformer 29 connected to two of the phases of the alternator supplies the winding 26¯ via a rectifier 28 and a trans. tor 27 whose emitter-collector circuit is in series with the winding.
A gap detector bridge consisting of two non-linear resistors 31 and two linear resistors 32, is connected on the one hand to two of the phases of the alternator via a rectifier 33 and on the other hand to the emitter and base of transistor 27. A rectifier cell 34 is connected in series in the base emitter circuit of the transistor to facilitate operation by preventing the flow of negative current when the voltage is applied. alternator is lower than the set voltage.
A second control winding 39 finally controls the magnetic circuit of amplifier 23. Its ampere turns are in the same direction as those of winding 26 and it is powered according to the same principle as for winding 14 of the. previous example
<Desc / Clms Page number 6>
in order to limit the intensity of the current delivered by the aternatour.
This equipment operates as follows:
When the alternator is started, a voltage appears between phases as a result of its remanent magnetism. The winding 24 is supplied and saturates the magnetic circuit of the amplifier 23 through which the excitation of the alternator is supplied.
As long as the phase-to-phase voltage is lower than the setpoint, no current flows in the emitter-base circuit of the transistor due to the presence of the rectifier cell 34.
The winding 26 is therefore not powered.
As soon as the alternator voltage slightly exceeds the setpoint voltage, the deviation detector 30 sends a positive current in the emitter-base circuit of the transistor and, the latter having become conductive, the winding 26 is energized. . The latter causes a reduction in the saturation of the magnetic circuit of the amplifier and consequently a reduction in the excitation current, which brings the voltage back to its reference value.
The ampere turns of winding 39 are in the same direction as those of the main control winding 26 as in the example of FIG. 2. Its ampere turns increase rapidly as the current supplied approaches the value at no. not exceed and the saturation of the amplifier being reduced, the voltage at the terminals of the alternator is lowered.
The equipment which has been described can, however, give rise during regulation to slight oscillations of the controlled values. It is possible to damp them by any known means, in particular by means of a pulse transformer introducing a first or second derivative of the controlled value.
The device shown comprises such a French pulse transformer 35 in accordance with the patent application of the same name of November 26, 1956 for "ELECTRICAL APPARATUS ASSURING THE ADJUSTMENT OF A SIZE", this transformer 35 comprises a control winding 36 in series with the excitation winding of the alternator
<Desc / Clms Page number 7>
and an auxiliary winding 37 connected in parallel with the excitation winding. These windings 36 and 37 have their ampere turns in opposition and their numbers of turns are determined as explained in the aforementioned patent application so that the voltage induced in a third winding 38 is proportional to the second derivative of the excitation flux. . This winding 38 is mounted in the emitter-base circuit of transistor 27 and thus modifies the control of the transistor.
For the sake of clarity, the various filters required by the equipment have not been shown. As we know the different rectifiers can give place to ripples in the supplied circuit. It is sometimes necessary to eliminate them by filters made up of chokes and capacitors, the technique of which is well known.
This embodiment of the invention is also applicable to other types of alternators whether they are heteropolar or homopolar, whether they are self-excited or separately excited or include an exciter. It suffices that they include an excitation winding supplied from an alternating current in order to be able to be controlled by a magnetic amplifier. This embodiment of the invention is applicable whatever the number of phases of the alternator and the regulation can be supplemented by a composition according to the reactive current, via a resistor placed at l. entrance to the gap bridge, alternative side.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.