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PER1LCTIOT'vli '1.S AU REGLAGE DES DIBPOSITIFS à DECHARGE.
L'invention vise des procédés et dispositifs comportant l'uti- lisation de valves pour transférer l'énergie d'un circuit à courant alternatif à 'un circuit(à courant continu ou alternatif) ou à un dispositif d'utilisation quelconque, et elle concerne plus particulièrement des redresseurs à débit ré- glable commandés en fonction d'un courant continu ou alternatif-
La plupart des dispositifs proposés jusqu'ici exigent des ma- noeuvres ou des réglages manuels, alors que les procédés et dispositifs décrits ci-après effectuent des réglages entièrement automatiques- Ils font application dans ce but,de valves pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'orne
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grille de réglage.
Ces valves peuvent être d'un type' approprié quelconque, mais il est avantageux d'utiliser des valves à vapeur, dans lesquelles l'amorçage du courant est déterminé par la tension de la grille, alors que la coupure n'en peut être faite que par une réduction de la tension anodique au-dessous de la valeur critique-
Le réglage automatique prévu dans l'invention se fait sous l'ac- tion d'un des éléments des circuits ou des appareils d'utilisation alimentés par les circuits, ou d'appareils quelconques dont le fonctionnement est associé à celui des circuits et des valves- Ces circuits peuvent *être à courant continu comme l'indique la première forme de réalisation ou à courant alternatif,
comme l'indiquent les deux autres formes de réalisation de l'invention données à ti- tre d'exemple*
Pour régler l'énergie transmise par les valves électriques, on fait appel à un déphaseur à impédance modifiant le déphasage des potentiels de grille des valves par rapport à leurs potentiels anodiques* Le paramètre qui détermine le réglage agit automatiquement sur l'impédance d'un des éléments du circuit déphaseur (élément qui peut comporter un transformateur dont l'enroule- ment secondaire est court-circuité à travers deux valves électriques)* L'impé- dance de ces deux valves peut se régler par un réglage d'excitation d'un fila- ment sous l'action du paramètre qui détermine le réglage (celui-ci pouvant être la tension, 1'intensité, la fréquence,
la vitesse d'un moteur d'utilisation ou d'un moteur dont le fonctionnement est relié à celui du système)*
Dans certaines variantes des dispositifs décrits plus loin, le réglage peut se doubler d'une coupure automatique des circuits en cas de court- circuit, cette coupure pouvant avoir une durée déterminée à l'avance, à l'expi- ration de laquelle les dispositifs reprennent automatiquement leur marche et leur réglage-
Dans la variante représentée Fig.2, le circuit déphaseur com- porte une résistance et une réactance saturable, toutes deux reliées en série aux bornes du circuit à courant alternatif alimentant le système* Pour exciter l'enroulement saturant de la réactance, on utilise des valves de redressement empruntant leur cournt au circuit principal à courant alternatif- L'excitation de cet enroulement saturant,
et par conséquent la valeur de l'énergie transmise par les valves dans le circuit de transfert d'énergie, sont déterminées par le réglage des potentiels de grilles des valves, les grilles de commande de celles-
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ci étant excitées par la tension aux bornes d'une capacité que charge un cou- rant passant dans le circuit à courant alternatif- Par exemple, l'enroulement secondaire d'un transformateur série, branché dans le circuit à courant alter- natif, peut être monté de façon à charger la capacité, à travers un dispositif de redressement qui coopère au maintien à valeur constante de l'énergie fournie au circuit d'utilisation-
Suivant une variante de ce dispositif,
un retrrd de temps peut être introduit entre les variations des courants dans le circuit à courant al- ternatif et le réglage des valves-
Enfin, dans la variante de la Fig-3, destinée à montrer les res- sources étendues des réglages basés sur les principes indiqués ci-dessus, on a prévu comme paramètre commandant le réglage, la vitesse d'un moteur, dont l'in- duit est excité au moyen d'une source à courant continu par exemple et dont Il'En.roulement inducteur est excité au moyen d'unesource à courant alternatif, avec valves interposées (les dispositions inverses pouvant aussi bien être ap- pliquées à l'alimentation de l'induit et de l'inducteur du moteur)
'Le moteur entraîne un alternateur relié à un circuit rayonnant dans lequel la phase du courant varie suivant les variations de la fréquence de la tension appliquée- Un dispositif à impédance est inséré dans le circuit résonnant, et la tension aux bornes de ce dispositif est appliquée sur les grilles de réglage des val- ves, pour régler l'excitation du moteur et par conséquent sa vitesse-
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, et dans lesquels :
La Fig.1 représente des dispositifs de transfert d'énergie par valves entre un circuit à courant alternatif et un circuit à courant continu avec réglage à valeur constante de la tension moyenne à courant continu-
La Fig-2 représente le même transfert d'énergie avec dispositifs prévus pour s'opposer aux surcharges-
La Fig.3 représente un réglage à valeur constante de la vitesse d'un moteur à courant continu-
La Fig.1 représente un dispositif destiné à transférer l'énergie d'un circuit à courant alternatif 3 à un circuit à courant continu 7- Il com- porte une valve 1 pourvue de deux anodes 2 sur lesquelles sont appliquées, à @
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travers un transformateur 4, des tensions empruntées à la source de courant al- ternatif 3.
Le secondaire 5 du transformateur 4 a ses extrémités reliées aux anodes 2, et sont point moyen 6 constitue le pôle - du circuit 7, dont le pôle + est relié à la cathode 8 de la valve 1- Bien qu'on ait représenté celle-ci comme une valve à double anode et à cathode unique, reliée au transformateur 4, de manière à redresseur les deux alternances de shaque onde, il est évident qu'on peut lui substituer deux valves à anode simple reliées de façon convenable, et que ces valves peuvent âtre branchées en parallèle inversé si on désire alimen- ter un circuit à courant alternatif-
Aux deux anodes 2 sont associées respectivement les grilles ou électrodes de commande 9 auxquelles sont appliqués des potentiels fournis par le transformateur de grille 10.
L'enroulement secondaire 11 du transformateur 10 a ses extrémités reliées respectivement, à travers les résistances 12, aux grilles 9, et son point moyen à la cathode 8 à travers une autre résistance 12 de limitation de courant-
Suivant l'invention, le primaire 13 du transformateur 10 est excité à travers un déphaseur à impédance comportant un enroulement inductif 14, une inductance 15 et le primaire 16 d'un transformateur 17. L'enroulement 14 est relié à la source de courant alternatif 3, et l'enroulement 13 du transfor- mateur de grille 10 à une prise intermédiaire de l'enroulement 14 et au point de liaison de l'inductance 15 et du primaire du transformateur 17.
Le transfor- mateur 17 est pourvu d'un secondaire 18, qui a ses extrémités reliées aux anodes 19 des valves 20, qui sont de préférence des valves à décharge électronique pu- re et à vide élevé- Les valves 20 sont pourvues respectivement de filaments 21, reliés en série entre eux et avec une résistance de réglage 22.
Ces filaments sont représentés comme excités par le circuit de charge 7, mais il est évident qu'on peut les alimenter par tout circuit dont on désire faire réagir les va- riations de tension sur le débit de l'appareil- Par exemple, les filaments 21 peuvent être alimentés aux bornes d'un shunt monté en série avec le circuit à courant continu 7, ou à l'aide d'un transformateur série branché dans le circuit à courant alternatif 3, ou enfin par un circuit Indépendant* Une connexion 23 est faite entre le point moyen du secondaire 18 au transformateur 17 et un point intermédiaire entre les filaments 21-
D'après les connexions au secondaire 18,
il est évident que le
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transformateur 17 est à circuit ouvert aussi longtemps que les filaments 21 restent au-dessous de la température d'émission électronique, et que ce trans- formateur a un débit proportionnel à l'émission électronique dans les tubes 20 lorsque leurs filaments 21 s'échauffent-
L'enroulement 14, l'inductance 15 et le primaire 16 sont propor- tionnés de telle sorte que, avec les filaments 21 au-dessous de la température d'émission et le transformateur 17 par conséquent ouvert, les grilles 9 reçoi- vent, du transformateur de grille 10, une tension qui est pratiquement en phase avec la tension anodique- Dans ces conditions, la valve laisse passer le cou- rant pendant toute la période normale, de telle sorte que le débit fourni au circuit 7 est maximum* D'autre part,
si la tension du circuit de charge tend à s'élever, par suite d'une baisse de courant ou pour toute autre cause, les fi- laments 21 s'échauffent davantage, et l'émission électronique résultante permet au courant de passer dans l'enroulement 18. Le transformateur 17 agit comme une résistance non inductive dont la valeur dépend de celle de l'émission élec- tronique.
Avec une émission plus forte dès filaments 21, la résistance offective du transformateur 17 diminue, et la tension appliquée sur le transformateur de grille 10 retarde sur la tension anodique de sorte qu'il y a une baisse du dé- bit de l'appareil, c'est l'inverse qui se passe, s'il a baisse de tension sur le circuit 7-
En service, la température des filaments 21 doit d'abord être réglée, au moyen de la résistance 22, de faon à donner dans les valves 20, un débit correspondant à une tension prédéterminée au circuit 7- Après quoi toute variation de tension du circuit 7 provoque une variation de température, et par conséquent de résistance équivalente du transformateur 17,
s'accompagnant d'un déphasage du potentiel de grille dans le sens voulu pour ramaper la tension de l'appareil à la normale*
Au cas où les filaments ne sont pas excités au moyen du circuit de plaqua du redresseur 1, mais à l'aide d'un autre circuit dant on désire que les variations de tension réagissent sur l'énergie transmise par l'appareil, c'est la variation de tension de cet autre circuit, auquel sont reliés les fi- laments 21, qui entraine la variation voulue dans le déphasage des potentiels appliqués à la grille 9-
La Fig.2 représente un dispositif pour transférer l'énergie d'un circuit à courant alternatif 110 à un circuit à courant continu 111.
Cet appa-
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reil comporte un transformateur 112 ayant son primaire relié au circuit 110 et son secondaire pourvu d'une prise moyenne reliée au pôle - de la ligne 111, les deux bornes secondaires se reliant, à travers le. valves 113 et 114, au pôle + de la ligne 111' Les valves 113 et 114 sont pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'une grille de réglage, elles peuvent être d'un type approprié quel- conque, mais il est avantageux d'utiliser des valves à valeur dans lesquelles l'amorçage du courant est déterminé par la tension de la grille, alors que la coupure n'en peut être faite que par une réduction de la tension anodique au- dessous de la valeur critique.
Les circuits de grille des valves 113 et 114 renferment une ré- sistance de limitation de courant 115 et les moitiés opposées au secondaire d'un transformateur de grille 116, dont le primaire est excité par un circuit dépha- saur statique 117. Ce déphaseur comporte une résistance 118 et une réactance 119 reliées en série aux bornes du circuit 110. La réactance 119 est pourvue d'un enroulement saturant 120-121, comportant deux sections 120 et 121, montées en, opposition (pour éviter l'induction de courant alternatif par le circuit 110 sans l'enroulement saturant)* Les enroulements 120 et 121 sont disposés de fa- çon à recevoir leur excitation d'un redresseur à valves 122-123 alimenté à par- tir du circuit à courant alternatif 110 à travers un transformateur 124.
Les valves 122 et 123 sont pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'une grille de commande, et appartiennent de préférence au type à vide poussé et à décharge électronique pure. Pour régler au moyep du déphaseur 117 la conductibi- lité des valves 122 et 123, et par conséquent la quantité d'énergie débitée par les valves 113 et 114, on a prévu pour les valves 122 et 123 un circuit de gril- le comportant une source de potentiel qui varie suivant les variations du cou- rant demandé au circuit 110.
Ce circuit dérive son énergie d'un dispositif redresseur excité par le circuit 110, au moyen d'un transformateur série 125 dont le primaire est relié au circuit à courant alternatif* Ce redresseur peut être d'un type appro- prié quelconque, et par exemple composé de deux dispositifs à conductibilité uni- ltérale, tels que 126 et 127, du genre oxycuivre. Le débit à courant continu de ce redresseur est amené aux bornes d'une résistance réglable 130 à travers une résistance réglable 129.
Pour certaines applications, il peut être désira- ble de brancher une capacité128 en parallèle sur la résistance ..1.30, et une se- conde capacité 131 directement aux bornes du circuit à courant continu de re-
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dresseur 126-127-
Le circuit de grille des valves 122 et 123 renferme une batterie de polarisation négative 132 et la résistance 130 shuntée par la capacité amor- tisseuse 128- Si on le désire, on peut brancher un potentiomètre 133 aux bornes du secondaire du transformateur 125 pour ajuster l'appareil avec une action li- mitatries de courant quelconque-
Pour expliquer le fonctionnement de l'appareil ci-dessus,
on supposera que le courant consommé en 111 est normal et que les constantes du circuit déphaseur 117 et des appareils associés sont telles que les tensions appliquées aux grilles des valves 113 et 114 sont en phase avec leurs potentiels anodiques, de sorte que ces valves agissent comme de simples redresseurs n'ef- fectuant aucun règlage de courant quelle que soit l'intensité jusqu'à la norma- le* Si on suppose maintenant que la consommation en 111 tend à augmenter au- dessus de la normale, l'intensité augmente dans le circuit 111 et dans le cir- cuit secondaire du transformateur 125, provoquant une chute additionnelle de tension dans la résistance 130, dont la borne supérieure prend une polarisation négative plus forte- Pour expliquer cette phase du fonctionnement de l'appareil,
on supposera que la capacité 128 et la résistance 129 sont momentanément omises ou que leurs valeurs n'entraînent pas de retard appréciable de phase entre une variation de courant du circuit 110 et une variation correspondante de tension de la résistance 130- Quand la borne supérieure de la résistance 130 prend une charge plus négative, les grilles des valves 122 et 123 sont excitées plus né- gativement, de sorte qu'il y a diminution de la conductibilité de ces valves et diminution du courant passant dans les enroulements saturants 120 et 121 de la réactance 119- Une baisse dans la saturation de la réactance 119 a pour effet d'eU augmenter l'impédance, de sorte que la phase du potentiel aux bornes de la résistance 118, qui est appliqué au primaire du transformateur de grille 116, est retardée par rapport au potentiel du circuit à courant alternatif 110.
Ce retard du potentiel de grille des valves 113 et 114 les maintient non conduc- trices pendant une fraction initiale assez grande des alternances positives de @ sorte que le courant moyen transmis par ces valves diminue-
En résumé toute tendance du circuit 111 à emprunter un courant plus intense au circuit 110, s'accompagne d'une diminution correspondante de la conductibilité moyenne des valves 113 et 114, dont l'effet tend à maintenir le @
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courant pratiquement constant* Evidemment une diminution du courant emprunté par le circuit 111, provoquerait des effets inverses* En règlant convenablement le potentiomètre 133,
on peut régler l'appareil de façon qu'il maintienne le débit constant et égal à une valeur désirée-
En réglant convenablement la résistance série 129 et la résistan- ce shunt 130, on peut modifier le fonctionnement exposé ci-dessus- Par exemple, les résistances 129 et 130 peuvent être réglées de manière à prendre des valeurs ohmiquos très élevées, de sorte que la capacité 128 se charge très lentement- Avec ce réglage une brusque surcharge (résultant par exemple d'un court-circuit) ne permet pas la charge immédiate de la capacité, et un court intervalle de temps est laissé à l'appareil pour assurer la disparition du court-circuit- Cependant, la capacité 131 est bientôt chargée à une tension qui dépend de la valeur de la surcharge, et sa charge est graduellement transférée à la capacité 128,
à une vitesse qui dépend du réglage de la résistance 129. Comme la borne supérieure de la capacité 128 devient plus négative, le débit de 1'appareil est réduit à sa valeur nonnale, comme expliqué ci-dessus. D'autre part, la résistance 129 peut être soit omise, soit réglée à une valeur très faible tandis que la résistance 130 reçoit une valeur très élevée- Dans ces conditions, un court-circuit a pour effet d'interrompre instantanément et complètement le courant passant dans lea valves 113 et 114, par suite de la charge rapide du condensateur 128.
Avec l'in- terruption complète du courant traversant l'appareil, aucune charge uitétieure n'est fournie à la capacité 128 à partir du redresseur 126-127* Après un court intervalle de temps, dont la durée dépend du réglage de la résistance 130, la charge de la capacité 128 fuit lentement et provoque l'avance de phase graduelle du potentiel appliqué aux grilles des valves 113 et 114.
Le courant de charge augmente alors graduellement jusqu'à sa valeur normale et se maintient à cette valeur- Bien qu'on ait représenté le circuit 111 comme un circuit à courant con- tinu exelté par un redresseur à valves 113-114, redressant les deux alternances, il est évident que le circuit de charge peut être un circuit à courant alternatif auquel cas, les valves 113 et 114 seraient branchées en parallèle et en opposi- tion d'un cote du circuit à caurant alternatif* Il est évident aussi que tout autre type de dispositif déphaseur peut prendre la place"du déphaseur statique 117.
Le dispositif représenté Fig.3 sert au réglage de la vitesse d'un moteur à courant continu 210 dans lequel un des enroulements (par exemple l'en-
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roulement d'induit 211) est excité par une source à courant continu 213, tandis que l'enroulement d'excitation 212 reçoit le courant d'une s aurce à courant al- ternatif 214, à travers un transformateur 215 et deux valves 216 et 217 montées de façon à constituer un redresseur à deux alternances.
D'autre part, il est évi- dent qu'on peut aussi bien relier l'enroulement 212 à la source 211 par le cir- cuit à courant alternatif, à travers le redresseur*
Les grilles de commande des valves 216 et 217 sont reliées au ci? cuit cathodique commun à travers les moitiés opposées du secondaire d'un trans- formateur de grille 218 et une résistance de limitation de courant 219-
Au moteur 210 est associé un enroulement à courant alternatif don la'fréquence de courant dépend de la vitesse du moteur* A titre d'exemple, la figure représente une alternance 220, reliée directement au moteur à courant cola. tinu 210 et pourvu d'un enroulement d'excitation 221 excité par la source de cou rant continu 213,
mais il est évident que le moteur 210 peut être muni de deux bagues et qu'on peut utiliser l'enroulement d'induit du moteur 210 pour produi- re ce courant alternatif- A l'alternateur 220 est relié le circuit 214 et un circuit résonnant comportant en parallèle une réactance variàble 223 et une ca- pacité variable 222. Deux éléments d'impédance (par exemple une capacité 224 et une résistance 225) sont également insérés dans ce circuit résonnant' Le primais du transformateur de grille 218 est excité aux bornes de la capacité 224. Bien qu'on ait défini l'alternateur 220 comme appelé seulement à, fournir l'excitation au moteur 210, il est évident que cet alternateur peut être une machine fournis- sant de l'énergie et constituant une charge appréciable pour le moteur 210.
Pour expliquer le fonctionnement du dispositif ci-dessus, on sup- posera que la vitesse du moteur 210 est d'abord celle qu'on désire, et que la réactance totale du circuit résonnant relié à l'altemnateur, c'està-dire au cir- cuit comportant les éléments 222 à 225, est capacitive, de sorte que le courant dans ce circuit est en avance sur la tension appliquée d'environ 245 .
Dans ces conditions, le potentiel aux bornes de la capacité 224 retarde sur le courant d'environ 290 , et sur la tension appliquée d'environ 245 , de sorte que les val- ves 216 et 217 sont toutes deux conductrices de courant pendant 135 de leurs alternances respectives de positivité d'anode et l'excitation de l'enroulement de champ 212 est pratiquement la moitié de sa valeur maximum'
Au cas où le moteur 210 tendrait à accélérer, par suite d'une
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baisse de charge ou de toute autre cause# la triqumoe du cocrmt foumi par l'FEnrOulsm6nt à courant alternatif 220 augmente,
de sorte qu'il y a augmEll'aU8 de la réactance 223 et diminution de la réactance de c8paait' de 1'6$MB am L'effet de ce changement est d'avancer la phass du courant traversant le a1NU1' résonnante Le potentiel aux bornes de la capacité U4 ont igalemant otvencd# de sorte que les potentiels des grilles des valves 216 et 217 sont éla1eme' "1'8:1 par rapport à leurs potentiels anodiques, dont la phase correspond à celle de la
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tension appliquée au circuit résonnant* Dans ces oandi t1 #l, les C8iVe@ 216 e% Z17 doviatinent ocnduntrices à des pointe plus rapproohés au commemeament de l;
air temance de positivité a't8 potentiel anodique, ce qui entraîne une fôQp8DPUcm de l'acaltation moyenne du champ 212 du moteur 2100, et par conséquent Fmnent la vitesse à la normale* Au cas évidemment eà la vite-ne du moteur 10 %m4 à tu ber au-dessous de la normale, les effets inverses se p1'Odullen'.
Bien qu'on ait représenté et décrit seulement t@cis formes de
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réalisation de l'invention assurant dea réglage$ de tension, d'ititantité ou 4e vitesse, il est évident qu'on ne désire pae se limiter à ces forme* ni à ces ap- plications particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun ca- ractère restrictif, et que par conséquent toutes les variantes ayant les mêmes
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principeu et utilisant marnes moyema pour des applications variées, rentreraient coma elles dans le cadre de l'invention.
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PER1LCTIOT'vli '1.S FOR ADJUSTING THE DISCHARGE DIBPOSITIVES.
The invention is directed to methods and devices comprising the use of valves to transfer energy from an AC circuit to a circuit (DC or AC) or to any device for use, and is provided for. relates more particularly to adjustable flow rectifiers controlled as a function of direct or alternating current.
Most of the devices proposed so far require manual operations or adjustments, while the methods and devices described below perform fully automatic adjustments. For this purpose, they make use of valves each provided with an anode, a cathode and orne
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adjustment grid.
These valves can be of any suitable type, but it is advantageous to use steam valves, in which the initiation of current is determined by the voltage of the grid, while the shut-off cannot be made. only by reducing the anode voltage below the critical value
The automatic adjustment provided for in the invention is carried out under the action of one of the elements of the circuits or of the devices of use supplied by the circuits, or of any devices whose operation is associated with that of the circuits and devices. valves- These circuits can * be direct current as indicated by the first embodiment or alternating current,
as indicated by the other two embodiments of the invention given by way of example *
To adjust the energy transmitted by the electric valves, an impedance phase shifter is used modifying the phase shift of the gate potentials of the valves with respect to their anode potentials * The parameter which determines the adjustment automatically acts on the impedance of a elements of the phase shifter circuit (element which may include a transformer whose secondary winding is short-circuited through two electric valves) * The impedance of these two valves can be adjusted by an excitation setting of a filament under the action of the parameter which determines the setting (this one being able to be the tension, the intensity, the frequency,
the speed of an operating motor or of a motor whose operation is linked to that of the system) *
In certain variants of the devices described below, the adjustment may be coupled with an automatic cut-off of the circuits in the event of a short-circuit, this cut-off possibly having a duration determined in advance, at the expiration of which the devices automatically resume their operation and their adjustment
In the variant shown in Fig. 2, the phase shifter circuit comprises a resistor and a saturable reactance, both connected in series to the terminals of the alternating current circuit supplying the system * To excite the saturating winding of the reactance, we use rectifier valves taking their cournt from the main alternating current circuit - The excitation of this saturating winding,
and therefore the value of the energy transmitted by the valves in the energy transfer circuit, are determined by the adjustment of the gate potentials of the valves, the control gates of these valves.
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ci being excited by the voltage across a capacitor charged by a current flowing in the alternating current circuit - For example, the secondary winding of a series transformer, plugged into the alternating current circuit, can be mounted so as to charge the capacitor, through a rectifying device which cooperates in maintaining a constant value of the energy supplied to the utilization circuit
According to a variant of this device,
a time retrrd can be introduced between the variations of the currents in the alternating current circuit and the adjustment of the valves.
Finally, in the variant of Fig-3, intended to show the extended resources of the adjustments based on the principles indicated above, there is provided as a parameter controlling the adjustment, the speed of a motor, of which the in - the unit is excited by means of a direct current source for example and of which the inductor winding is excited by means of an alternating current source, with interposed valves (the reverse arrangements can equally well be applied to the 'power supply to the armature and the motor field)
'The motor drives an alternator connected to a radiating circuit in which the phase of the current varies according to the variations in the frequency of the voltage applied - An impedance device is inserted in the resonant circuit, and the voltage across this device is applied on the valve adjustment grids, to adjust the excitation of the motor and consequently its speed.
The new characteristics and the advantages of the invention will be better understood by referring to the following description and to the drawings which accompany it, given simply by way of non-limiting example, and in which:
Fig. 1 shows devices for transferring energy by valves between an alternating current circuit and a direct current circuit with constant value adjustment of the mean direct current voltage -
Fig-2 shows the same energy transfer with devices designed to oppose overloads.
Fig. 3 shows a constant value adjustment of the speed of a DC motor -
Fig. 1 shows a device intended to transfer energy from an alternating current circuit 3 to a direct current circuit 7. It comprises a valve 1 provided with two anodes 2 to which are applied, to @
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through a transformer 4, voltages borrowed from the alternating current source 3.
The secondary 5 of the transformer 4 has its ends connected to the anodes 2, and their middle point 6 constitutes the - pole of the circuit 7, the + pole of which is connected to the cathode 8 of the valve 1- Although the latter has been shown. here as a double anode and single cathode valve, connected to transformer 4, so as to rectify the two half-waves of each wave, it is obvious that one can substitute two single anode valves connected in a suitable way, and that these valves can be connected in reverse parallel if it is desired to supply an alternating current circuit.
The two anodes 2 are respectively associated with the gates or control electrodes 9 to which are applied potentials supplied by the gate transformer 10.
The secondary winding 11 of the transformer 10 has its ends connected respectively, through the resistors 12, to the grids 9, and its midpoint to the cathode 8 through another current limiting resistor 12.
According to the invention, the primary 13 of the transformer 10 is excited through an impedance phase shifter comprising an inductive winding 14, an inductor 15 and the primary 16 of a transformer 17. The winding 14 is connected to the alternating current source. 3, and the winding 13 of the gate transformer 10 at an intermediate tap of the winding 14 and at the point of connection of the inductor 15 and the primary of the transformer 17.
The transformer 17 is provided with a secondary 18, which has its ends connected to the anodes 19 of the valves 20, which are preferably pure electronic discharge and high vacuum valves. The valves 20 are respectively provided with filaments. 21, connected in series with each other and with an adjustment resistor 22.
These filaments are represented as excited by the load circuit 7, but it is obvious that they can be fed by any circuit whose variations in voltage are desired to react to the output of the device. For example, the filaments 21 can be supplied to the terminals of a shunt mounted in series with the direct current circuit 7, or by means of a series transformer connected to the alternating current circuit 3, or finally by an Independent circuit * A connection 23 is made between the midpoint of the secondary 18 to the transformer 17 and an intermediate point between the filaments 21-
According to the connections to secondary 18,
it is obvious that the
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transformer 17 is open circuit as long as the filaments 21 remain below the electron emission temperature, and this transformer has a flow rate proportional to the electron emission in the tubes 20 when their filaments 21 heat up -
The winding 14, the inductance 15 and the primary 16 are proportioned so that, with the filaments 21 below the emission temperature and the transformer 17 therefore open, the gates 9 receive, of the gate transformer 10, a voltage which is practically in phase with the anode voltage - Under these conditions, the valve lets the current pass during the whole normal period, so that the flow supplied to circuit 7 is maximum * D 'somewhere else,
if the voltage of the load circuit tends to rise, as a result of a drop in current or for any other cause, the filaments 21 heat up further, and the resulting electronic emission allows current to flow through it. Winding 18. Transformer 17 acts as a non-inductive resistor, the value of which depends on that of the electronic emission.
With a stronger emission from the filaments 21, the offective resistance of the transformer 17 decreases, and the voltage applied to the gate transformer 10 lags behind the anode voltage so that there is a drop in the flow of the device, the opposite happens, if there is a drop in voltage on circuit 7-
In service, the temperature of the filaments 21 must first be regulated, by means of the resistance 22, so as to give in the valves 20, a flow rate corresponding to a predetermined voltage to the circuit 7. After which any variation in voltage of the circuit 7 causes a variation in temperature, and consequently in the equivalent resistance of transformer 17,
accompanied by a phase shift of the gate potential in the desired direction to bring the device voltage back to normal *
In the event that the filaments are not excited by means of the plate circuit of rectifier 1, but by means of another circuit in which it is desired that the voltage variations react on the energy transmitted by the apparatus, it is is the voltage variation of this other circuit, to which the filaments 21 are connected, which causes the desired variation in the phase shift of the potentials applied to the grid 9-
Fig. 2 shows a device for transferring energy from an alternating current circuit 110 to a direct current circuit 111.
This device
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reil comprises a transformer 112 having its primary connected to the circuit 110 and its secondary provided with an average tap connected to the pole - of the line 111, the two secondary terminals connecting, through the. valves 113 and 114, at the + pole of line 111 'The valves 113 and 114 are each provided with an anode, a cathode and an adjustment grid, they can be of any suitable type, but it is advantageous to use value valves in which the initiation of the current is determined by the voltage of the gate, while the breaking can only be made by reducing the anode voltage below the critical value.
The gate circuits of valves 113 and 114 contain a current limiting resistor 115 and the opposing halves of a gate transformer 116, the primary of which is energized by a static phase shift circuit 117. This phase shifter includes a resistor 118 and a reactance 119 connected in series to the terminals of the circuit 110. The reactance 119 is provided with a saturating winding 120-121, comprising two sections 120 and 121, mounted in opposition (to avoid the induction of alternating current by circuit 110 without the saturating winding) * Windings 120 and 121 are arranged to receive their excitation from a valve rectifier 122-123 supplied from the AC circuit 110 through a transformer 124.
The valves 122 and 123 are each provided with an anode, a cathode and a control grid, and are preferably of the high vacuum and pure electronic discharge type. To adjust the conductivity of the valves 122 and 123 using the phase shifter 117, and consequently the quantity of energy delivered by the valves 113 and 114, a grill circuit is provided for the valves 122 and 123 comprising a source of potential which varies according to the variations of the current demanded from circuit 110.
This circuit derives its energy from a rectifier device excited by circuit 110, by means of a series transformer 125 whose primary is connected to the alternating current circuit * This rectifier can be of any suitable type, and by example composed of two unilaterally conductive devices, such as 126 and 127, of the oxy-copper type. The direct current output of this rectifier is brought to the terminals of an adjustable resistor 130 through an adjustable resistor 129.
For some applications, it may be desirable to connect a capacitor 128 in parallel with resistor ..1.30, and a second capacitor 131 directly across the DC feedback circuit.
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trainer 126-127-
The gate circuit of valves 122 and 123 contains a negative polarization battery 132 and resistor 130 shunted by the damping capacitor 128- If desired, a potentiometer 133 can be connected to the terminals of the secondary of transformer 125 to adjust the 'device with any current limiting action
To explain the operation of the above device,
it will be assumed that the current consumed in 111 is normal and that the constants of the phase shifter circuit 117 and of the associated devices are such that the voltages applied to the gates of the valves 113 and 114 are in phase with their anode potentials, so that these valves act as simple rectifiers making no current adjustment whatever the intensity up to normal * If we now assume that the consumption in 111 tends to increase above normal, the intensity increases in circuit 111 and in the secondary circuit of transformer 125, causing an additional drop in voltage in resistor 130, the upper terminal of which takes on a stronger negative bias. To explain this phase of the operation of the device,
it will be assumed that capacitor 128 and resistor 129 are momentarily omitted or that their values do not cause an appreciable phase delay between a current variation of circuit 110 and a corresponding voltage variation of resistor 130 - When the upper terminal of resistor 130 takes a more negative charge, the gates of valves 122 and 123 are excited more negatively, so that there is a decrease in the conductivity of these valves and a decrease in the current flowing through the saturating windings 120 and 121 of reactance 119- A drop in the saturation of reactance 119 has the effect of increasing the impedance, so that the phase of the potential across resistor 118, which is applied to the primary of gate transformer 116, is delayed with respect to the potential of the AC circuit 110.
This delay in the gate potential of valves 113 and 114 keeps them non-conductive during a sufficiently large initial fraction of the positive half-waves so that the average current transmitted by these valves decreases.
In summary, any tendency of circuit 111 to borrow a more intense current from circuit 110 is accompanied by a corresponding decrease in the average conductivity of valves 113 and 114, the effect of which tends to maintain the @
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practically constant current * Obviously a decrease in the current taken by circuit 111, would cause opposite effects * By properly adjusting potentiometer 133,
the device can be adjusted so that it maintains the flow rate constant and equal to a desired value -
By suitably adjusting the series resistor 129 and the shunt resistor 130, the operation explained above can be modified. For example, the resistors 129 and 130 can be set so as to take very high ohmic values, so that the capacitor 128 charges very slowly - With this setting a sudden overload (resulting for example from a short circuit) does not allow immediate charging of the capacitor, and a short time interval is left for the device to ensure disappearance short circuit- However, the capacitor 131 is soon charged to a voltage which depends on the value of the overload, and its charge is gradually transferred to the capacitor 128,
at a rate which depends on the setting of resistor 129. As the upper limit of capacitor 128 becomes more negative, the flow rate of the apparatus is reduced to its normal value, as explained above. On the other hand, resistor 129 can be either omitted or set to a very low value while resistor 130 receives a very high value - Under these conditions, a short circuit has the effect of instantly and completely interrupting the current. passing through valves 113 and 114, due to the rapid charge of capacitor 128.
With the complete interruption of the current through the device, no full load is supplied to the capacitor 128 from the rectifier 126-127 * After a short time interval, the duration of which depends on the setting of the resistor 130 , the charge of capacitor 128 slowly leaks and causes the gradual phase advance of the potential applied to the gates of valves 113 and 114.
The load current then gradually increases to its normal value and remains at this value - Although circuit 111 has been represented as a direct current circuit exelted by a valve rectifier 113-114, rectifying the two alternations, it is obvious that the load circuit can be an alternating current circuit in which case, the valves 113 and 114 would be connected in parallel and opposite one side of the alternating current circuit * It is also obvious that all another type of phase shifter can take the place of "the static phase shifter 117.
The device shown in Fig. 3 is used to regulate the speed of a DC motor 210 in which one of the windings (for example the
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armature bearing 211) is excited by a direct current source 213, while the excitation winding 212 receives current from an alternating current source 214, through a transformer 215 and two valves 216 and 217 mounted so as to constitute a two-wave rectifier.
On the other hand, it is obvious that it is equally possible to connect the winding 212 to the source 211 by the alternating current circuit, through the rectifier *
The control gates of the valves 216 and 217 are connected to the ci? common cathode fired through opposite halves of the secondary of a gate transformer 218 and a current limiting resistor 219-
The motor 210 is associated with an alternating current winding whose current frequency depends on the speed of the motor. By way of example, the figure shows an alternation 220, connected directly to the cola current motor. tinu 210 and provided with an excitation winding 221 excited by the direct current source 213,
but it is obvious that the motor 210 can be provided with two rings and that the armature winding of the motor 210 can be used to generate this alternating current. To the alternator 220 is connected the circuit 214 and a circuit resonant having in parallel a variable reactance 223 and a variable capacitance 222. Two impedance elements (for example a capacitor 224 and a resistor 225) are also inserted in this resonant circuit. The first of the gate transformer 218 is excited at the terminals of capacity 224. Although the alternator 220 has been defined as only called upon to supply the excitation to the engine 210, it is evident that this alternator can be a machine providing energy and constituting a load. appreciable for the 210 engine.
To explain the operation of the above device, it will be assumed that the speed of the motor 210 is first of all that which is desired, and that the total reactance of the resonant circuit connected to the alternator, that is to say to the The circuit comprising the elements 222-225 is capacitive so that the current in this circuit is ahead of the applied voltage by about 245.
Under these conditions, the potential across capacitor 224 lags over current by about 290, and over applied voltage by about 245, so that valves 216 and 217 both conduct current for 135 of. their respective alternations of anode positivity and the excitation of the field winding 212 is practically half of its maximum value '
Should the engine 210 tend to accelerate, as a result of
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drop in load or any other cause # the triqumoe of the cost provided by the 220 AC power supply increases,
so that there is an increase in the reactance 223 and a decrease in the reactance of c8paait 'of 1'6 $ MB am The effect of this change is to advance the phase of the current flowing through the resonant a1NU1' The potential at the terminals of the capacitor U4 have igalemant otvencd # so that the potentials of the gates of the valves 216 and 217 are ela1eme '"1'8: 1 with respect to their anode potentials, the phase of which corresponds to that of the
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voltage applied to the resonant circuit * In these oandi t1 #l, the C8iVe @ 216 e% Z17 doviatinent ocnduntrices at points closer to the like of the;
air temance of positivity a't8 anode potential, which leads to a fôQp8DPUcm of the average acaltation of the 212 field of the 2100 engine, and consequently ends the speed to normal * In the case of course and the speed of the engine 10% m4 when you are below normal, the opposite effects are p1 'Odullen'.
Although only t @ cis forms of
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embodiment of the invention ensuring adjustment $ of tension, ititantity or 4th speed, it is obvious that one does not wish to be limited to these forms * nor to these particular applications, given simply by way of example and without any restrictive character, and that consequently all the variants having the same
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principeu and using marl moyema for various applications, would come within the scope of the invention.