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ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES
DE CHARLEROI (ACEC) résidant à Bruxelles
REGULATEUR STATIQUE DE TENSION.
La présente invention se rapporte à un régulateur statique destiré à stabiliser une tension continue, en par- ticulier la tension d'alimentation des lampes d'éclairage à incandescence dans les voitures de chemin de fer.
On sait que l'alimentation de l'éclairage d'une voiture de chemin de fer se fait au moyen d'une génératrice, généralement un alternateur équipé d'un redresseur, entraînée par un essieu du véhicule, cette génératrice chargeant éga- lement une batterie qui assure la permanence de l'éclairage
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à l'arrêt et aux basses vitesses. Cet équipement est associé à un régulateur qui maintient autant que 'possible la batterie à son état de charge maximum, La tension de celle-ci subit néanmoins des variations qui, si elles sont tolérées par les tubes fluorescents d'éclairage principal de la voiture, sont très préjudiciables à la durée de vie des lampes à incandes- cence telles que celles qui peuvent être utilisées à leur gré par les voyageurs pour l'éclairage auxiliaire.
La ten- sion aux bornes de ces lampes, qui constituent en outre une charge très variable, doit être maintenue entre des limites très étroites,
Le régulateur statique suivant l'invention répond à ces exigences; il comprend un ensemble de transistrons en parallèle se comportant comme une résistance variable inter- calée en série avec le réseau d'utilisation à stabiliser et la source d'alimentation à tension variable, les variations de cette résistance étant commandées par l'écart entre la tension de ce réseau d'utilisation et une tension fixe de consigne et est caractérisé en ce que la connexion d'émetteur de ces transistrons est raccordée à l'un des conducteurs du réseau d'utilisation dont l'autre conducteur est raccordé à l'un des pales de la source d'alimentation,
la base de ces transistrona étant reliée à ce dernier pale à travers une diode Zener connectée d'autre part à l'autre pale de la sour ce d'alimentation à travers un transistron du type inverse (pnp ou npn) à celui des premiers et ayant une résistance en série avec son émetteur, une tension fixe de polarisation
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étant appliquée entre cet autre pôle et la base de ce dernier transistron de telle façon qu'il fonctionne à courant sensi- blement constant.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la base du transistron fonctionnant à courant sensiblement constant est reliée à la source de tension fixe de polarisa- tion par une résistance et au collecteur de deux transis- trons du même type dont l'émetteur est raccordé à l'autre pele de la dite source de tension de polarisation, le premier de ces transistrons étant débloca@ par la tension prise aux bornes d'une faible résistance, intercalée dans le circuit de la source d'alimentation, lorsque cette tension atteint une valeur maximum fixée et le second de ces transistrons étant déblocable par le passage à l'état conducteur d'une diode Zener, raccordée entre sa base et le réseau d'utilisa- tion, lorsque le dit réseau se met en court-circuit, ces deux transistrons réalisant ainsi la protection de l'instal- lation,
le premier contre les surintensités et le second con- tre les courts-circuits du réseau d'utilisation.
La description ci-après et le dessin annexé se rapportent à un exemple particulier de réalisation de l'in- vention.
La figure représente le schéma d'un régulateur sta- tique destiné à maintenir sensiblement constante la tension aux bornes 1 et 2 d'un réseau de,lampes à incandescence 3 alimenté à partir d'une source à courant continu dont la tension, appliquée aux conducteurs 1 et 4, est susceptible
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de présenter des variations appréciables.
Le conducteur 4 est relié au conducteur 2 à travers un shunt 5 de faible résistance et une résistance 6'shuntée par des transis Irons 7 du type pnp en parallèle, dont le nom- bre dépend du courant maximum absorbé par les lampes 3. La ba3e des transistrons 7 est reliée au point commun entre une diode Zener 8 et un transistron 9 du type npn dans la connexi- on d'émetteur duquel est intercalée une résistance 10, ces éléments étant alimentés en série par la tension aux conduc- teurs 1 et 4.
Entre la base du transistron 9 et le conducteur
4 est appliquée, à travers une résistance 11 et une diode 12 une tension fixe prise aux bornes d'une diode Zener 13 ali- mentée par la tension entre les conducteurs .1 et 4 à travers une résistance 14. Les autres éléments du schéma n'intervien- nent pas pendant le fonctionnement normal ainsi qu'on le verra par la suite et ne sont pas à considérer pour le moment.
La polarisation de base du transistron 9 rend celui- ci conducteur de sorte qu'aux bornes de la diode Zener 8 ap- paratt une tension fixe et on voit que la différence entre celle-ci et la tension entre les conducteurs 1 et 2 est ap- pliquée entre la base et l'émetteur des transistrons 7. Si la tension aux conducteurs 1 et 2 tend à augmenter, le courant de base des transistrons 7 diminue et, par conséquente ceux- ci deviennent moins conducteurs, ce qui s'oppose à cette aug- mentation de tension. Si, inversement, elle tend à diminuer, le courant de hase destransistrons 7 augmente et leur résis- tance diminue, compensant ainsi la chute de tension.
La
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compensation eet, évidemment, d'autant meilleure que le sain des transistrons 7 est élevé, et, comme on va le voir, on obtient un accroissement important de ce gain par l'action du transistron 9. En effet, l'intensité du courant traversant celui-ci est conditionnée par son courant de base, c'est-à- dire par la différence entre la polarisation fixe, prise aux bornes de la diode Zener 13 et apparaissant aux bornes d'une résistance 15, et la chute de tension dans la résistance d'émetteur 10.
Si le courant dans celle-ci tend à augmenter, le courant de base tend 6 diminuer et s'oppose donc à cet accroissement de courant, et inversement, de sorte que, moyennant un choix convenable de la diode Zener 13 et de la résistance 10, le courant traversant le transistron 9 p3ut être considéré comme constant. Or, le courant de base des transistro@s 7 est égal à la différence entre ce courant et "celui dans la dioùe Zener 8 qui résulte de l'écart entre la tension aux bornes de celle-ci et la tension à stabiliser) comme le courant du transistron 9 est constant, l'écart à corriger est donc transmis intégralement à la base des tran- sistrons 7 dont le gain est ainsi considérablement augmenté.
La tension entre les conducteurs 1 et 2 se maintient donc pratiquement constante.
Le dispositif comprend en outre deux transistrons 16 et 17 qui sont pratiquement non conducteurs dans les conditions normales; le premier a pour fonction de limiter le courant traversant les transistrons 7 et le second inter- vient pour bloquer ceux-ci en cas de court-circuit entre les
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conducteurs 1 et 2. La base du transistron 16 est reliée, par une résistance 18, au shunt 5 et la tension fournie par celui- ci apparaît aux bornes d'une résistance 19 connectée entre la base et l'émetteur de ce transistron.
Lorsque le courant tre- versant le shunt 5 ne dépasse pas une certaine valeur maximum, cette tension ne rend que faiblement conducteur le transis- tron 16, ce qui a pour effet de créer une légère chute de ten- sion dans la résistance 11 n'entraînant pas de modification appréciable dans le fonctionnement du transistron 9, mais pour une plus grande valeur de courant, la chute de tension aux bornes de la résistance 11 s'oppose de plus en plus à celle de la diode Zener 13 et le transistron 9 tend rapide- ment vers l'état bloqué ; 11 s'ensuit que le courant de base des transistrons 7 tend à s'annuler d'où il résulte un frei- nage de l'accroissement du courant dans le shunt 5 et il s'établit un équilibre de ce courant à une valeur limite.
Quant au transistron 17, sa base, qui est reliée d'une part au conducteur 5 par une résistance 20, est reliée d'autre part au conducteur 2 par une résistance 21 en série avec une diode Zener 22. Lorsque la tension est normale entre les con- ducteurs 1 et 2, la tension appliquée à cette dernière diode est insuffisante pour la rendre conductrice de sorte que le transistron 17 reste bloqué; mais si un court-circuit se ma- nifeste entre ces deux conducteurs, la tension aux bornes de la diode Zener 22 devient suffisante pour la rendre conduc- trice et le transistron 17 se débloque, provoquant une chute de tension dans la résistance 11 qui bloque le transistron 9