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La, présente invention concerne les générateurs électri- ques à basse fréquence et se rapporte aux générateurs servant produire une tension alternative à basse fréquence variable, c'est- à-dire de l'ordre de 10, périodes par seconde ou moins, ou une fré- quence pouvant être maintenue à toute valeur constante voulue.
Entre autres, l'invention est importante pour les appa- reils de commande de positions dans lesquels un moteur du type à arrêts commandés est alimenté de courant alternatif à basse fré- quence variable.
Il est connu de faire produire une tension d'amplitude variable par un régulateur d'induction dont le rotor, à excitation par du courant alternatif, tourne par rapport à un ou plusieurs en-
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roulements de stator de Manière à induire dans ces enroulements de stator des tensions alternatives d'amplitude fonction du déplace- ment angulaire du rotor relativement à l'enroulelent de stator.
Il est connu aussi de produire une tension alternative à fréquence variable à l'aide d'appareils rotatifs à collecteurs.
La présente invention a pour but de produire une tension alternative à basse fréquence variable, à l'aide d'un appareil ro- buste, n'exigeant ni collecteurs, ni dispositifs analogues.
Suivant la présente invention, un générateur de tension alternative à basse fréquence comprend un régulateur d'induction avec un rotor alimenté par une tension alternative monophasée, un stator à un ou plusieurs enroulements ou phases et un moyen pour faire tour- ner le rotor à une vitesse voulue, un transformateur associé à cha- cun des enroulements de stator, dont l'enroulement primaire est re- lié à l'enroulement de stator, deux redresseurs polarisés, connectés à deux points de polarités opposées de l'enroulement secondaire de chacun des transformateurs et polarisés chacun à l'aide d'une ten- sion alternative de la même fréquence et de la mené phase que celle appliquée au rotor du régulateur n'induction,
et un circuit de char- ge ayant le même nombre de phases que l'enroulement de stator et connecté à la sortie de chacun des redresseurs polarisés, de façon que chaque phase du circuit de charge reçoive une tension continue variable correspondant, à tout moment, en amplitude et en polarité, à la'position angulaire instantanée du rotor du régulateur d'induc- tion relativement à l'enroulement de stator associé.
Le stator peut se composer d'un enroule'fient nonophasé ou d'un enroulement polyphasé, et dans ce dernier cas, chaque phase doit être reliée, par un ou des redresseurs correspondants, au cir- cuit de charge ou à des circuits de charge séparés, par exemple, les phases respectives d'un circuit de charge polyphasé.
Une application importante de 7.'invention réside dans les appareils de commande de position et, aans ce cas, le stator du géné- rateur doit comprendre un enroulement de stator polyphasé qui alimen-
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te les phases respectives d'un moteur polyphasé à arrêts commandés, cette expression désignant un moteur dont la position angulaire/suit celle du rotor du générateur (ou dont le déplacement angulaire est un multiple ou un sous-multiple du déplacement angulaire du rotor du générateur).
Un moteur de ce genre peut se composer, par exemple, d'un enroulement de stator polyphasé et d'un rotor à aimant permanent., ou bien il peut consister en un moteur du type à répulsion.
L'expression "redresseur en pont polarisé" utilisée ci- après, désigne un montage en pont de redresseurs avec une tension de polarisation alternative appliquée à une paire de bornes oppo- sées et une tension commandée, habituellement une tension alterna- tive, appliquée à la seconde paire 'de bornes opposées, l'arrange- ment étant tel que, pendant une demi-période de la tension de.la polarisation, le pont soit conducteur dans les deux sens pour la tension commandée tandis que, pendant l'autre demi-période de la tension de la polarisation, le pont soit non conducteur pour la ten- sion commandée, à condition que la tension commandée ne dépasse pas l'amplitude de la tension de polarisation.
L'invention est décrite ci-après avec référence aux des- sins annexés dans lesquels :
La figure 1 est un schéma de circuit montrant le fonction- nement d'un redresseur polarisé.
Les figures 2 et 3 sont des graphiques donnant la rela- tion entre la tension et le courant du circuit de la figure 1, res- pectivement pour une demi-période positive et une demi-période néga- tive de la tension de polarisation.
La figure 4 est un schéma de circuit d'un générateur à bas se fréquence variable utilisant, en combinaison, des redresseurs polarisés et un régulateur d'induction.
Les figures 5 et 5a sont des graphiques donnant des for- mes d'onde de la tension et du courant.
La forme d'exécution représentée fait usage du principe du
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redresseur polarisé, basé sur le fait que, si une tension de polari- sation est appliquée à un redresseur dans le sens passant, le re- dresseur laisse passer une tension alternative superposée dans les deux sens, à condition que l'amplitude de la tension alternative ne dépasse pas celle de la tension de polarisation. Ceci est dû à ce que, pendant les demi-périodes où le courant alternatif circule dans le sens passant, il s'ajoute simplement au courant de polarisation, tandis que, durant les autres demi-périodes où le courant alternatif circule en sens inverse, il se soustrait simplement du courant de .polarisation sans provoquer aucune inversion de courant.
Si, au contraire, la tension de polarisation est appli- quée au redresseur dans le sens inverse, une tension alternative superposée est bloquée dans les deux sens, à moins que son amplitu- de ne dépasse celle de la tension de la polarisation. Il s'ensuit que, si une tension de polarisation alternative est appliquée, le redrèsseur est conducteur une demi-période sur deux et non conduc- teur durant les autres demi-périodes, à moins que la tension su- perposée ne dépasse la tension de polarisation.
Sur la figure 1, quatre redresseurs A, B, C, D sont mon tés en pont, une tension alternative de polarisation VB est appli- quée, en série avec une résistance BB' entre les points de jonc- tion P et R, tandis qu'une tension alternative à commander S est connectée, en série avec la charge, entre les autres points de jonction Q et S.
Le circuit fonctionne de la manière suivante. Durant les demi-périodes de la tension de polarisation où la borne gauche de VB est positive, un courant de polarisation IB traverse le cir- cuit en pont, de P en R, suivant deux chemins parallèles, l'un pas- sant par les redresseurs A et B et l'autre chemin passant par les redresseurs C et D. Durant les autres demi-périodes de la tension de polarisation, où la borne droite de FB est positive, une ten- sion de polarisation inverse est appliquée à tous les redresseurs.
La figure 2 donne le courant commandé IS en fonction de
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la tension VS Durant les demi-périodes positives de VB' c'est-à- dire quand laborne gauche de VB est positive et que le courant IB circule dans le sens de la flèche, le courant IS tend à traverser le pont entre Q et S. On peut constater qu'en partant du pointzéro, si la tension VS augmente positivement, IS augmente régulièrement et le courant tend à circuler en sens inverse entre A et D, mais il ne faut pas oublier que ces redresseurs laissent passer un courant de polarisation de sens passant d'une valeur 1/2 IB' de sorte que IS réduit simplement ce courant.
Le courant IS continue à monter ,jusqu'à atteindre la valeur du courant de polarisation IB (en fait cela se produit quand le courant traversant les redresseurs vaut un 1/2 IS = 1/2 IB). Quand ae niveau est atteint, le courant traver- sant les redresseurs A et D est réduit à zéro, mais il ne peut pas s'inverser à cause de la polarité des redresseurs. Toute aug- mentation de IS au-delà de ce niveau est donc déviée par le circuit extérieur comprenant la source de polarisation VB et la résistance de polarisation RB, le circuit se fermant par les redresseurs B et C. Des conditions correspondantes se produisent pour des valeurs négatives de VS' c'est-à-dire quand IS circule en sens opposé de la flèche.
Dans ce cas, Ig traverse les redresseurs C et B en sens opposé jusqu'à atteindre la valeur IB' moment auquel toute augmen- tation supplémentaire est déviée par RB.
Jusqu'ici, il a été supposé que VB est positive. La figu- re 3 représente les conditions de fonctionnement dans le cas où la tension de polarisation VB est négative, c'est-à-dire quand la bor- 'ne positive de VB est positive, une tension inverse étant donc ap- pliquée à tous les redresseurs. Il s'ensuit que, lorsque VS augmen- te dans, le sens positif à partir du point zéro, du courant circule jusqu'à ce que VS atteigne une valeur numérique égale à VB. IS tra- verse le pont en suivant le chemin passant par le redresseur B, la source VB' la résistance de polarisation RB et le redresseur C.
IS augmente alors en concordance avec VS' la pente de la caractéristi- que dépendant de la charge extérieure'et de la valeur de RB' Un
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effetsemblable est produit pour des valeurs négatives de VS' quand IS passe par les redresseurs A et D.
La figure 4 représente un générateur à basse fréquence, la référence 1 désignant une alimentation alternative monophasée appliquée au rotor 2 d'un générateur à courant alternatif ACG du type régulateur d'induction, ce rotor pouvant tourner relativement à un enroulement de stator fixe 3. Ce dernier est relié à l'enrou- lement primaire 4 d'un transformateur comprenant un enroulement se- condaire à prise médiane dont les deux moitiés portent les référen- ,ces respectives 5 et 6. L'extrémité de l'enroulement 5 est reliée à un redresseur en pont polarisé 7 et celle de 6 à un redresseur en pont polarisé 8. Les sorties des ponts redresseurs polarisés sont connectées aux bornes d'un circuit de charge commun 9.
La source de tension d'alimentation 1 est aussi reliée aux bornes de l'enrou- le-,,lent primaire 14 d'un deuxième transformateur à enroulements se- condaires 12 et 13, l'enroulement 12 étant mis aux bornes du pont 7 par l'intermédiaire d'une résistance 10, et l'enroulement 13 aux bornes du pont 8 par l'intermédiaire d'une résistance 11. Les ten- sions produites par les enroulements 12 et 13 sont les tensions de polarisation VB et les tensions produites par les enroulements 5 et 6 sont dénommées respectivement VS1 et VS2. Les ponts redresseurs sont agencés de façon que, durant les demi-périodes positives de V, le pont 7 soit conducteur pour IS1 et le pont 8 non conducteur pour IS2' tandis que, durant les demi-périodes négatives de VB' le pont 8 soit conducteur pour IS2 et le pont 7 non conducteur pour IS1.
Les , connexions sont établies de façon que les courants de sor- tie I7 et I8 circulent, dans le circuit de charge 9, dans la même direction.
A la figure 5, la forme d'onde A représente une période de la tension de polarisation VB' tandis que la forme d'onde B re- présente le passage du courant I7' dans le sens positif, pendant la première demi-période de VB et le passagedu courant I8 du re- dresseur 8, dans le sens positif, durant la deuxième demi-période
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de VB. Ces conditions sont valables pour une rotation de 1800 du rotor 3. Quand le rotor 3 est amené au-delà de ce demi-tour, les tensions induites VS1 et VS2 s'inversent de sorte que, -'durant la première demi-période de VB' le pont 7 étant conducteur, le cou- rant I7 circule dans le sens négatif, comme représenté par la for- me d'onde C de la figure 5 et, de même, durant la deuxième demi- période de VB' le pont 8 étant conducteur, le courant I8 circule aussi en sens inverse.
Il s'ensuit donc que, si le rotor tourne de façon inin- terrompute, les courants envoyés dans la charge 9 sont d'abord dans .un sens et puis dans l'autre. Comme l'amplitude du courant induit IS suit la loi du cosinus relativement à l'angle de rotation, la charge 9 reçoit du courant alternatif en phase avec la position angulaire du rotor 2 relativement au stator 3. Cette condition est représentée à la figure 5A, sur laquelle la ligne IL représente le courant passant dans le circuit de charge 9, c'est-à-dire l'enve- loppe des valeurs I7 et I8 apparaissant alternativement. Il est à remarquer que la fréquence du courant de charge ne doit pas être constante, mais qu'elle correspondra toujours à la vitesse de ro- tation du rotor 3 et, si le rotor 3 est maintenu fixe, le courant de charge reste toujours constant.
Le générateur à basse fréquence décrit ci-avant peut être utilisé pour alimenter des moteurs du type à arrêts commandés. Un moteur de ce genre peut consister, par exemple, en un moteur syn- chrone à enroulement de stator diphasé et à rotor à aimant perma- nent, ou bien il peut s'agir d'un moteur du type à répulsion. Dans cette application de l'invention, 1'enroulement de stator monophasé 3 de la figure 4 est remplacé par un en.roulement diphasé dont les phases sont en quadrature, chaque phase alimentant un circuit re- dresseur distinct du genre représenté à la figure 4. La charge du premier circuit redresseur est constituée par une des phases du mo- teur, tandis que la charge du second circuit redresseur-est consti- tuée par l'autre phase 'du moteur..
Une, telle forme d'exécution procu- @
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re un dispositif de commande de position, dans lequel le moteur prend toujours la position correspondant à celle de l'enroulement de rotor 2, ou, évidemment, dans certains cas, la position angulai- re du moteur entraîné peut être un multiple ou un sous-multiple de la position angulaire du générateur, suivant le nombre de pôles du moteur.
REVENDICATIONS.
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Générateur de tension alternative à basse fréquence coin- prênant un régulateur d'induction avec un rotor alimenté par une tension alternative monophasée, un stator à un ou plusieurs enroule- ments ou phases, un moyen pour faire tourner le rotor à une vitesse voulue, et un transformateur associé à chacun des enroulements de stator et ayant son enroulement primaire relié à l'enroulement de stator, et comprenant les particularités suivantes, prises séparé- ment ou en combinaison :
1.- Deux redresseurs polarisés sont reliés aux extrémités -opposées de l'enroulement secondaire de chacun des transformateurs et sont polarisés à l'aide d'une tension alternative de la même fréquence et de la même phase que celle du rotor du régulateur d'in- duction, et un circuit de charge, ayant le même nombre de phases que l'enroulement de statorest connecté àla borne de sortie de chacun des redresseurs polarisés de façon que chaque phase du circuit de charge reçoive une tension continue variable correspondant, à tout moment, en amplitude et en polarité, à la position angulaire instan- tanée du rotor du régulateur d'induction relativement à l'enroule- ment de stator associé.
2.- Chacun des circuits redresseurs polarisés comprend quatre redresseurs montés en série par paires dans le même sens, de manière à constituer deux chemins redresseurs parallèles, et une tension alternative de polarisation est appliquée aux extrémités de ces chemins redresseurs.
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