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Dispositif de réglage statique d'une tension électrique La présente invention a pour objet un dispositif de réglage statique d'une tension électrique, continue ou alternative, par exemple de la tension d'une machine génératrice tournante.
On sait que la tension aux bornes d'une génératrice électrique est une fonction de la charge de celle- ci, de sa vitesse et de son courant d'excitation. Les deux premières variables, à savoir la charge et la vitesse, sont les grandeurs perturbatrices, tandis que le courant d'excitation est la grandeur de réglage. Les grandeurs perturbatrices influent sur la valeur de la tension que l'on désire régler ; la grandeur de réglage permet précisément de régler cette tension.
Le dispositif régulateur, quel qu'il soit, remplit cette fonction en mesurant la tension à régler et en corrigeant le courant d'excitation pour rétablir la valeur désirée de la tension. La caractéristique du dispositif régulateur, représentant la valeur du courant d'excitation le en fonction de la tension mesurée U, aura donc l'allure connue donnée par la fig. 1.
L'invention vise à réaliser une telle caractéristique au moyen d'un dispositif du type indiqué.
Le dispositif selon l'invention est du type à transistors et fournissant un courant continu qui décroît lorsque la tension de mesure appliquée au dispositif augmente entre des limites correspondant à une plage de réglage. Il est caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits alimentés en parallèle par la tension de mesure, dont l'un comprend en série un élément à caractéristique non linéaire et une résistance, et dont l'autre comprend en série une résistance et un transistor de commande, cette dernière résistance étant connectée au collecteur de ce transistor,
et en ce que la base du transistor de commande est connectée au point commun à l'élément non linéaire et à la résistance du premier circuit, la tension qui apparaît entre le point commun à l'émetteur du transistor de commande et à la résistance du premier circuit et le point commun au collecteur du transistor de commande et à la résistance du deuxième circuit étant appliquée à au moins un transistor de réglage dont la commande est effectuée entre l'émetteur et la base, c'est-à-dire qui est monté en émetteur commun.
L'invention comprend aussi une utilisation de ce dispositif, pour le réglage de la tension d'une machine génératrice tournante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution du dispositif selon l'invention.
La fig. 1 est un diagramme explicatif.
La fig. 2 est un schéma électrique de la première forme d'exécution.
La fig. 3 est un autre diagramme explicatif.
Les fig. 4, 5, 6, 7 et 8 sont des schémas électriques montrant chacun une autre forme d'exécution. On sait qu'un transistor en montage avec émetteur à la masse, placé en série avec une impédance de valeur fixe et alimenté sous une tension continue, constitue pratiquement un générateur de courant dont l'intensité est à peu près proportionnelle au courant de commande du transistor, c'est-à-dire à son courant de base.
En analysant la courbe donnée par la fig. 1, on constate que pour une tension mesurée inférieure à U" & , le courant d'excitation est maximum, et que pour une tension supérieure à U,n, le courant d'excitation décroît très rapidement; la pente a de la caractéristique donnant précisément le statisme du régulateur. Cela revient à dire que pour U < U"t, le courant de base du transistor est à son plafond et que pour U>U,n, ce courant tend plus ou moins vite vers 0, lorsque U augmente.
En 7, 7a sont indiquées sur la fig. 2 les bornes où est appliquée la tension de mesure.
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Ce dispositif comporte deux circuits alimentés en parallèle par la tension de mesure. Le premier comprend un élément 3 à caractéristique non linéaire, une diode Zener par exemple, en série avec une résistance 6. Le second de ces circuits comprend une résistance 4 en série avec un transistor de commande 2.
Une résistance 5 est disposée entre la base d'un transistor de réglage 1 et le point 20 commun au collecteur du transistor de commande 2 et à la résistance 4 du second circuit précité. Le point 21 commun à l'élément non linéaire 3 et à la résistance 6 est relié à la base du transistor 2. Ainsi, la tension qui apparait entre le point 20 et le point commun à l'émetteur du transistor 2 et à la résistance 6 est appliquée au transistor de réglage 1.
Le transistor de commande 2 et l'élément non linéaire 3 permettent d'obtenir la caractéristique décrite ci-dessus. L'élément 3 possède une caractéristique telle que celle indiquée sur la fig. 3. Appelons Uz la tension correspondant au coude de la caractéristique de l'élément. Tant que la tension de mesure U est inférieure à Uz, le courant de base du transistor de commande 2 est presque nul (car la résistance apparente de l'élément 3 est pratiquement infinie par rapport à celle de la résistance 6) et il en sera de même du courant du collecteur.
Par conséquent, ce collecteur se trouve à un potentiel très négatif par rapport à son émetteur, et la base du transistor de réglage 1 étant par suite très négative par rapport à son émetteur, le courant du collecteur du transistor 1 sera maximum. Cela demeure jusqu'à ce que U atteigne la tension Uz .
A partir de cet instant, la base du transistor de commande 2 devient négative par rapport à l'émetteur et le courant de base croit en même temps que U ; ainsi le transistor 2 devient conducteur et le potentiel de son collecteur se rapprochant de celui de son émetteur, le courant de base du transistor de réglage 1 diminue, puisque son potentiel se rapproche de celui de l'émetteur. Une bonne adaptation des éléments constituant le dispositif, permet, si on le désire, d'obtenir une caractéristique I = I (U) avec un angle a très voisin de n/2.
L'insertion d'une résistance de valeur choisie, entre le point 2.1 et la base du transistor 2 permettrait de donner à la pente a de la caractéristique selon fig. 1 toute valeur désirée.
Dans les fig. 4 à 8, on a désigné par les mêmes numéros de référence que sur la fig. 2 les parties identiques ou homologues pour abréger l'exposé.
L'exemple selon la fig. 4 correspond au cas d'un régulateur de puissance plus élevée. Il suffit de mettre en parallèle le nombre de transistors de puissance nécessaire. Dans cet exemple, il y en a deux: 1 et 1n. Il faut encore dans ce cas ajouter une résistance 10, 10n de très faible valeur (1/1o de la résistance de charge, par exemple), pour compenser partiellement les différences de caractéristiques entre les transistors en parallèle. Dans la forme d'exécution selon la fig. 5, on trouve la mise en série de deux circuits régulateurs identiques,
cela étant nécessaire si la tension de réglage est élevée. Il est alors indispensable que chaque étage (chaque régulateur) ait sa propre charge 19, 19u, et que celle-ci soit de même valeur pour chacun d'eux. Il pourrait y avoir plus de deux étages.
La fig. 6 illustre un dispositif de réglage de la tension continue d'une génératrice à courant continu 12, 11 étant les enroulements d'excitation. L'alimentation en puissance des enroulements d'excitation se fait dans ce cas par la machine réglée, mais il va de soi que la puissance d'alimentation peut tout aussi bien être prise d'ans une source extérieure, à la seule condition de relier le positif de celle-ci au positif de la tension mesurée, comme c'est le cas dans l'exemple selon la fig. 7.
La fig. 8 illustre un dispositif de réglage de la tension alternative d'une génératrice à courant alternatif (alternateur) 15, dont les enroulements d'excitation 14 sont alimentés par un amplificateur rotatif 13 (excitatrice), les enroulements d'excitation 11 de celle-ci étant alimentés par le dispositif régulateur. Dans ce cas, la tension de mesure doit être filtrée (dans un filtre passe-bas par exemple) après redressement, tandis que pour l'alimentation des enroulements 11 en puissance, il suffit de redresser la tension.
Vu la présence d'au moins trois constantes de temps, celles du filtre, de l'excitatrice et de l'alternateur, un circuit correcteur peut être nécessaire pour assurer la stabilité dynamique de la boucle de réglage. Cela est réalisé par le circuit comprenant les éléments 17 et 18, qui applique entre la base et l'émetteur du transistor 2, la dérivée de la tension de l'excitatrice. Il existe évidemment d'autres exemples de circuits stabilisateurs.
Dans une autre variante, ce dispositif régulateur pourrait également régler la vitesse d'un moteur à courant continu, l'induit de celui-ci étant alimenté entre les bornes 8 et 9 du dispositif régulateur et la tension de mesure étant fournie par une génératrice tachymétrique. C'est en fait un réglage de tension d'une génératrice à courant continu (génératrice tachymétrique) obtenu en agissant sur la vitesse de celle-ci.