Dispositif de régulation de la tension d'une machine électrique, à contacts vibrants. L'invention est relative aux dispositifs destinés à la régulation de la tension d'une machine électrique, comportant des contacts vibrants, c'est-à-dire soumis à l'action d'un relais commandé par la tension à régler, les quels contacts sont destinés, lors de leur ouverture provoquée par une augmentation de ladite tension, à insérer une résistance agissant sur l'excitation de la. machine à régler.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces dispositifs plus aptes à satisfaire, mieux que jusqu'à présent, aux diverses exigences de la pratique, notamment en ce qui concerne la tenue des contacts et la sensibilité du régu lateur.
Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend, dans le but de modifier le courant d'excitation de la. machine à régler, des résistances dont la valeur est susceptible de varier en fonction de la tension aux bornes de ladite machine.
On utilisera., de préférence, des résis tances chauffantes dont la valeur ohmique va rie avec la température à laquelle elles sont portées par le courant qui les traverse.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution et variantes du dispositif objet de l'invention.
La fi-. 1 montre schématiquement une machine électrique munie d'un dispositif de régulation selon l'invention. La fig. 2 représente à. plus grande échelle une forme d'exécution du dispositif.
Les fig. 3 et 4 montrent, en perspective, l'un des éléments de .ce dispositif selon deux variantes @de réalisation.
La. fig. 5 montre en plan une partie de ce môme dispositif selon une autre variante.
La fig. 6 est un schéma d'une machine électrique munie d'un dispositif selon une autre forme d'exécution.
Les fig. 7 à 10 sont des schémas de dis positifs selon :d'autres formes d'exécution. La fig. 11 est un diagramme illustrant le fonctionnement dudit dispositif.
Le dispositif, représenté à la fig. 1, com prend en principe: au moins deux contacts 1-2, interposés dans le circuit de l'excita tion 3 de la machine 4, ces deux contacts étant soumis à l'action d'un électro-aimant 10 aux bornes duquel est appliquée la ten sion [J à régler; une résistance 5 connectée aux bornes des contacts 1.=? et disposée de manière à être mise en circuit lorsque lesdits contacts tendent à s'éloigner l'un de l'autre sous l'ef fet d'une augmentation de la tension U.
Dans un ensemble de ce genre, à sup poser par exemple que la machine 4 soit. une g<B>(Y</B> énératrice entraînée à vitesse variable, comme c'est le cas sur une voiture automo bile, l'ouverture des contacts vibrants 1-2 est destinée à permettre, lorsque la vitesse de la génératrice augmente, à créer une chute de tension dans le circuit de l'inducteur 3, de façon que l'augmentation de vitesse puisse être compensée par une réduction du flux induit par ledit indaaeteur. Autrement dit, à faible vitesse, le flux de l'inducteur est maxi mum, puisque celui-ci est soumis à la.
pleine tension U, tandis que, lorsque la vitesse aug mente au-delà d'une certaine limite, les con tacts 1-2 s'ouvrent, créant une chute de ten sion qui vient en déduction de la tension U, d'où une diminution du courant d'excitation.
La valeur de la résistance 5 est variable et, ce, dans un sens tel -que sa valeur ohmique tende à varier dans le même sens que la ten sion à régler, donc à .croître au fur et à me sure que les contacts 1-2 s'ouvrent.
On peut., de cette manière, remédier aux inconvénients connus des régulateurs @du type considéré, inconvénients qui résident dans une usure r apide des contacts. En effet, grâce à la variation de la susdite résistance dont la valeur ohmique est faible au mo ment de la rupture des contacts, L'énergie coupée par les contacts est également faible. Au surplus, les effets de self-induction, pro voqués par les coupures de contacts, sont considérablement atténués, ce qui diminue les perturbations parasites causées aux installa tions radioélectriques.
Dans ce but, on a recours à une dispo sition dans laquelle on constitue le curseur de la résistance variable comme un curseur roulant propre à coopérer avec des lamelles ou plots reliés entre eux par des parties de résistances.
La fig. 2 montre une forme d'exécution de cette disposition, selon laquelle la résis tance 5 est constituée par une multiplicité d'éléments reliant entre elles des lamelles 6 juxtaposées et séparées les unes des autres par des isolants 7, le bloc ainsi constitué coopérant avec un curseur roulant, tel que 8, dont une extrémité est reliée à l'armature 9 d'un électroaimant 10 à l'enroulement du quel est appliquée la. tension Ti à régler, tandis que l'autre extrémité du curseur est soumise à l'action,d'un ressort antagoniste 11.
L'armature 9 pivote en 12 et elle est soli daire du contact 1, tandis que le deuxième icontact 2 est porté par le bâti du dispositif.
Le curseur 8 est articulé stuc l'armature 9 en 13, soit par l'intermédiaire d'un axe d'arti- Iculation tel que montré à. la, fig. 3, soit sim- plement à l'aide d'un couteau 131 maintenu appuyé contre l'armature 9 sous l'effet du messort 11 (fig. 4), soit encore à l'aide d'une liaison à la cardan.
Les circuits électriques représentés à, la fis. 2 sont semblables à, ceux de la fig. 1: On voit que le roulement du curseur 8, sur les lamelles 6, a pour effet de court-circuiter un nombre variable de sections 5 de la résis tance. Le courant est. supposé fermé vers le pôle positif par le curseur 8, l'armature 9 et le bâti ou circuit magnétique 14. Le support 15 des lamelles 6 est en un métal non magné tique.
Des moyens sont prévus pour régler le fonctionnement de l'appareil constitué par les lamelles 6 et le curseur 8, moyens consis tant, par exemple, à rendre réglable le con tact \? à l'aide d'une vis 16.
Il peut être avantageux d'assurer le mieux possible la. continuité du roulement du curseur sur les lamelles 6; on peut, dans ce but, par exemple, incliner convenablement ces lamelles, par rapport à la trajectoire du cur seur, ainsi que cela. est montré à la fig. 5.
Dans ce cas, ledit curseur, avant de quit ter l'une des lamelles, est déjà. en contact avec la. suivante. On réaliste donc. un ensem- ble qui répond bien, de toute façon, aux con ditions visées phis haut et qui n'oppose aux pièces en mouvement qu'une inertie très faible, beaucoup plais faible que celle à la quelle conduirait un rhéostat du type ordi naire.
Néanmoins, il est bien entendu que la variation de la résistance pourrait être réa lisée, de toute autre manière, par des moyens mécaniques 'ou autres.
En particulier, on pourrait constituer la résistance variable susmentionnée par un dis positif comprenant une résistance ohmique dont la valeur croisse automatiquement en fonction de la tension appliquée à ses bornes, du fait de l'augmentation de température due au courant croissant qui la traverse, ce qui supprime alors le dispositif mécanique de curseur roulant.
On connaît divers dispositifs de ce genre, en particulier les lampes du type fer-hydro- gène. Il suffit donc, comme représenté à la fig. 6, de brancher en dérivation, aux bornes des contacts 1-2, une lampe 17 de ce type, ou éventuellement plusieurs lampes connec tées de façon appropriée;
on pourrait aussi utiliser une combinaison des dispositions de la fig. 6 et de la fig. 2, certaines au moins des résistances 5 étant constituées par des lampes.
Dans le cas de ,plusieurs lampes couplées en parallèle ou en série, les caractéristiques de ces dernières pourraient être identiques ou différentes, de façon à permettre de réa liser la courbe optimum de variation de la résistance ohmique en fonction de la tension appliquée.
On peut remplacer la ou les lampes fer- hydrogène par un alliage à résistance très variable avec la température, alliage tel qu'il en existe dans le commerce; on pourrait aussi utiliser conjointement une lampe fer-hydro- gène avec. des résistances de ce genre.
De toute façon, on voit que ces lampes 17, ou autres dispositifs similaires, donnent une résistance quasi nulle au moment où les con tacts 1-2 s'ouvrent, cette résistance crois sant ensuite très vite.
Selon encore une autre disposition sus ceptible, le cas échéant, d'être utilisée isolé ment., on peut compléter le dispositif en .dis posant aux bornes des inducteurs 3 une ré sistance non inductive, .de préférence variable comme indiqué ci-dessus, pour éliminer le courant inductif se produisant à la rupture des contacts 1-92.
Les résultats seront d'autant meilleurs que la résistance connectée en parallèle sera plus faible. Toutefois, on ne peut pas aller trop loin dans ce sens, car aux faibles ré gimes, la somme des courants circulant dans les inducteurs et lesdites résistances serait trop élevée pour la bonne tenue des contacts 1-2 du régulateur.
Mais, si l'on utilise le fait que la tension aux bornes des inducteurs, qui était maxi mum aux faibles régimes, tend à décroître avec la vitesse par suite de la chute de ten sion de plus en plus grande qui se produit dans le régulateur à contacts vibrants ou autre, on voit que l'on peut vaincre la diffi culté en utilisant, pour la susdite résistance, une résistance variable, de préférence auto matiquement, dans un sens tel que sa valeur ohmique croisse avec la tension appliquée aux bornes.
En particulier, on pourra utiliser une lampe 18 du type fer-hydrogène. Sa valeur ohmique est maximum aux faibles régimes pour lesquels la. tension aux bornes des induc teurs est la plus élevée, et le courant total :dans les contacts 1-2 peut ainsi être maintenu à la valeur convenant à ces régimes.
Par contre, pour les régimes élevés, la résistance de la lampe diminue, d'où il ré sulte un travail de moins en moins :dur des contacts au fur et à mesure que la vitesse augmente et, d'autre part, la possibilité d'as surer le fonctionnement du régulateur .avec des résistances 5 ou 17 plus faibles.
Le dispositif selon l'invention peut être réalisé d'autres manières, illustrées par les fi-. 7 à 11.
On a montré plus haut qu'il y avait intérêt à utiliser, conjointement avec les contacts vibrants, une résistance électrique susceptible de varier de façon telle qu'elle soit faible ou nulle au moment où les contacts tendent à -s'ouvrir et. qu'elle aille en croissant, après ouverture .de ces derniers.
Or, on a. constaté qu'il était avantageux de recourir à une pluralité -de résistances mon tées en parallèle, résistances que l'on fait coopérer de façon telle avec dies moyens com mutateurs appropriés, que, selon les besoins de la régulation, on puisse faire entrer en jeu la totalité ou seulement une partie desdites résistances.
La résistance totale de l'ensemble est la plus faible lorsque toutes les résistances sont en circuit; elle croît au fur et à. mesure que l'on met hors circuit lesdites résistances, étant entendu d'ailleurs que toute loi de progres sivité peut être réalisée, les résistances élé mentaires pouvant être égales ou différentes.
D'une façon générale, dans ce cas, l'en semble sera., de préférence, tel que la résis- tance de l'ensemble soit minimum au moment où les contacts vibrants s'ouvrent, ou de toute façon au ,début de la. régulation, notamment à la mise en marche de la. génératrice, c'est à-dire lorsque la vitesse étant encore faible, le courant d'excitation doit être élevé.
La résis tance dudit ensemble sera au contraire amenée à croître lorsque la tension de régime de la génératrice ayant été atteinte, il importe de réduire l'excitation si la vitesse s'accroît, comme montré à la fig. 11, où l'on a repré senté, par exemple, pour une machine à exci tation shunt, la courbe .de variation du cou rant d'excitation I avec la vitesse V de la ma chine, courbe qui suppose la charge constante, le courant montant d'abord jusqu'à. un maxi mum A, pour décroître ensuite de A vers B.
Au coursr de la période A-B, il y aura lieu, dans un régulateur conforme à la précé dente disposition, d'assurer automatiquement soit à l'aide du courant I, soit à l'aide de toute autre variable, notamment de la. tension aux bornes de l'excitation, l'élimination progres sive -des résistances élémentaires, en vue d'aug menter la résistance totale de l'ensemble a-Li fur et à mesure de la diminution du courant d'excitation I, ce qui peut être réalisé à l'aide des susdits moyens de commutation entraîné, par tous relais appropriés (relais d'intensité, relais de tension, etc.).
Pour mettre en aeuvre les dispositions dé crites, on petit procéder de multiples ma nières, par exemple en ayant recours à l'une des formes d'exécution indiquées ci-après, étant entendu que l'on petit choisir, pour les résistancesi élémentaires, soit des résistances ordinaires, soit des lampes de type fer-hydro- gène ou autres éléments résistants à résis tance croissant avec la tension, et qu'en outre, le montage en parallèle n'est pas exclusif, mais petit s'étendre notamment au montage série-parallèle,
pourvu que la variation de ré sistance s'effectue suivant une loi convenable.
Selon la forme d'exécution représentée à la fig, 7, on a supposé que le dispositif rëg@i@a- teur de la, génératrice<B>'-Il</B> comprenait des cou tacts vibrants \'9- montés, par exemple, en série avec l'inducteur 23, et dont. l'ouverture ou la fermeture est commandée par une bobine 21, branchée par exemple en parallèle aux bornes de la génératrice, étant entendu que tout autre montage de régulateur à contacts vi brants, genre Thyrill. \ou autre, pourrait être utilisé.
En parallèle sur lesdits contacts ?? sont montées plusieurs résistances élémentaires, elles-mêmes en parallèle, par exemple une résis tance rhéostatique \?5 et deux lampe;: à, résis tance variable 261, ?6, (ou davantage), les dites lampes étant susceptibles d'être mises en ou hors circuit au moyen clés relais 271, 27_ commandant des contacts 28l, 208..
Ces relais, qui sont. supposés traversés par 1e courant d'excitation 1, sont agencés de Ta lon telle que, pour le courant. maximum, leurs armatures ferment les contacts correspondants 281, 28" lesquels au contraire sont sueeessive- ment ouvert:.,, lois < 1e la. chute dit courant A-B dans la. période de régulation.
Autrement dit, dans la période de démar rage 0-A, les résistances sont inactives, puisque les contacts vibrants ?? sont. fermés. Au moment où la tension aux bornes Z' atteint la valeur de régime choisie, les contacts 22 s'ouvrent;
mais, @à ce moment, l'excitation I étant supposée à sa valeur maxirrium, les con tacts 28"<B><U>28.,</U></B> sont fermés, de sorte que toutes les, résistances sont en circuit (2.51, 261, 26.). L'ensemble donne lieu ,alors à taie résistance minimum (lui convient bien, tant pour la régu- lation que pour réduire au minimum les étin celles entre les contacts ??. Si la vitesse de 1a génératrice augmente,
le réglage s'opère à la fois sous l'action de,: contacts 1=?, qui ont pour effet. :d'engendrer une chute de tension croissante dans le circuit.
d'excitation et des résistances, 26" ?6., etc., dont la valeur ohmique totale augmente, ce qui contribue également à diminuer le courant d'excitation r et, au surplus, par l'action supplémentaire des relais 271, 27Z sous l'effet .de cette réduc tion (le courant, lesquels relais éliminent suc cessivement les résistances 261, 262 pour ne laisser, en fin de réglage (notamment pour les vitesses les plus élevées), que la résistance 25,
dont la valeur ohmique est supérieure à celle résultant de la mise en parallèle de celle-ci avec les autres résistances.
Selon la forme d'exécution montrée à. la fig. 8, on procède semblablement, mais en ayant recours à un relais unique 27 coopérant avec plusieurs armatures mobiles qui com mandent respectivement les contacts 281, 282, etc., ces armatures étant soumises à des forces élastiques antagonistes convenablement réglées pour donner lieu à une ouverture ou ferme ture successive desdits contacts.
Selon la forme d'exécution représentée à, la fi-. 9, on a recours à une multiplicité de résistances 26" 262, 26." etc., conjuguées avec un contacteur mécanique roulant, lequel con tacteur est. constitué notamment par un élé ment roulant 29 qui porte des contacts 281, 282, divers contacts 301, 30, leur faisant vis-à-vis.
La bobine 27, supposée encore être tra versée par le courant I, actionne cet élément 29 par toit, moyens appropriés, toujours de manière à fermer l'ensemble des contacts pour la valeur maximum du courant et à les ouvrir lorsque le courant I diminue, de sorte que la résistance totale augmente progressivement au fur et à mesure de la diminution du courant I.
Selon la forme d'exécution représentée à. la fig. 7.0, on procède de fanon semblable à celle illustrée à la fig. 9, inaiwsen ayant re cours à un dispositif contacteur rotatif 31, en traîné par une armature 32 montée de fagon pivotante et. soumise à. l'action d'un ressort antagoniste 33, dans le champ magnétique créé par un. noyau 31 excité par la bobine 27.
Ce contacteur rotatif 31 est agencé sous forme d'un collecteur à tambour dont les élé- ments, conducteurs et isolants sont disposés en gradins de façon à. assurer la commutation successive des contacts 301, 30" etc. Il est à noter que les différents relais dont il vient, d'être parlé, au lieu d'être commandés par la variation de l'intensité d'excitation I, pour raient l'être par d'autres, grandeurs, notam ment. par la tension aux bornes des inducteurs.
De même, il est entendu que les dispositifs plus spécialement visés dans les, fig. 1 à 6 pourraient être actionnés par des variations de l'intensité d'excitation.
De ce qui précède, il résulte que quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut établir des régulateurs préisentant de nom breux avantages par rapport aux appareils du genre considérés :déjà existants, notamment: possibilité d'augmenter la longévité des contacts grâce à la diminution .des étincelles de rupture, poosibilité de rendre les contacts vibrants beaucoup plus résistants, par le fait que les étincelles sont. considérablement réduites et possibilité de régler des machines puis santes à. très fort courant d'excitation.