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"Dispositif de réglage électrique ".
On emploie souvent,pour le réglage d'un courant alternatif, une bobine d'inductance à noyau de fer qui est plus ou moine saturé par un aimantage superpose de courant continu que modifie son inductance. Un a aussi proposé de créer le courant continu nécessaire pour ce réglage en redressant une partie du courant alternatif,ge qui rend le réglage plus ou moins automatique.
D'après la présente invention on combine, dans le but de rendre un tel dispositif utile pour un réglage
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'lU8 exact, l'aimantée par la ::?n"!',9 rec?xséo du. entrant
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1 proportion entre le courant redressé d'aimantation et le cau- rant alternatif traversant l'inductance de telle façon que la dernière opère dans la région de sensibilité maximum pour les ampèretours additionnels,ce qui donne une exactitude encore plus granda tout en employant une petite puissance de courant continu. Pour mieux éclaircir le sens donné à cette région de sensibilité maximum, il est fait appel a quelques définitions.
La ligne droite bien définie de laquelle l'induction magnétique s'approche pour deshautes valeurs de la force magnétomotrice est désignée comme l'asymptote de saturation.
La tangente de la courbe d'aimantation dans le point de per- méabilité maximum coupant ladite asymptote dans un point dé- fini,la valeur de la force magnétomotrice (H) correspondant à ce point est désignée comme la "Valeur de genou" de la force magnétomotrice. De cette façon ladite valeur est exactement définie, tandis que l'expression souvent employée du "genou de la courbe d'aimantation" représente une notion assez vague.
Or, pour faire opérer l'inductance dans la région de sa sensibilité maximum,pour des ampèretours ultérieurs, il est d'abord nécessaire que l'amplitude des ampèretours du courant alternatif dépasse plusieurs fois la "valeur de genou" de H ainsi définie, et il faut, de plus, que lesdits ampère-tours et ceux du courant continu soient à peu près égaux.
Si ,dans ce cas, l'aimantation de courant continu n'est élevée que de très peu, l'aimantation totale du fer ne dépasse jamais le genou dans le sens vers zéro, et l'inductance de l'enroulement obtient donc une valeur très réduite, Si, au contraire, l'aiman- tation par le courant continu est unpeu abaissée, le courant alternatif va réduire l'aimantation jusqu'à ou même au delà de zéro, et l'inductance obtiendra donc sa valeur maximum.
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au courant continu superposé et, comme le dernier forme à son tour une partie définie du courant alternatif, la manière d'opération est,d'une certaine façon, comparable à celle d'une génératrice shunt à courant continu dont la ligne de résistance forme une tangente à la partie droite de la courbe d'aimantation,de façon que la machine opère en équilibre indéterminé (équilibre neutre), c'est-à-dire que sa tension puisse être variée entre amples limites par une petite aimantation superposée et qu'elle soit donc capable de fournir un courant constant à une tension très variable (machine Kraemer).
Il n'est pas nécessaire que l'inductance employée forme une unité de construction indépendante; elle peut aussi être représentée par une voie de fuite s magnétiques dans un transe formateur dont la reluctance peut être modifiée au moyen du courant continu.
Dans le dessin annexé,les figures 1,2 et 4 représentent trois différentes formes de l'invention,tandis que la figure 3 représente un détail.
La forme représentée dans la figure 1 est destinée au réglage de la tension d'une génératrice de courant continu dont l'induit est désigné par 1 et l'enroulement excitateur par 2. Ce dernier est alimenté par une combinaison de redresseurs, préférablement des redresseurs à sec, en connexion carrée (connexion Graatz) 3 qui est, à son tour, alimentée par du courant alternatif pris aux bornes 4.
Un condensateur 12 peut être relié en parallèle à l'enroulement 2 pour absorber la plupart des pulsations du courant redressé de telle façon que ces dernières ne provoquant des tensions trop grandes entre les bornes de l'enroulement 2, Une inductance 5, réglée par du courant continu suivant le principe de l'invention, est reliée en série avea le groupe de redresseurs dans le circuit de courant alternatif. La relation géométrique entre les enroulements à courant continu et à courant alternatif de l'inductance n'est
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représentée que d'une façon purement schématique, vu qu'elle peut étra de différents caractères et que plusieurs dispositifs de ce genre sont généralement connus.
Il est commun,pour tous, que l'enroulement à courant alternatif est disposé sur un noyau de fer,qui est aussi muni d'un enroulement à Gourant continu, Dans la figure 1, il y a,dans ce but,trois enroulemants de courant continu 6,7,8, qui agissent sur le marne circuit ferré,bien qu'ils soient représentés l'un à côté de l'autre pour rendre le @ diagramme plus clair. Un de ces enroulements 6 est relié aux mêmes bornes que la charge de courant continu 2 de la combinaison de redresseurs,de façon à être traversé par un courant proportionnel au courant de ladite charge et ainsi au courant alternatif traversant l'inductance.
La proportion entre les deux courants peut être réglée au moyen d'une résistance réglable 9, da façon à obtenir l'équilibre indifférent (neutre) entre le courant continu et le courant alternatif.
L'un, 7, des deux autres enroulements est traversé par un cou- rant pris à une source arbitraire et maintenu constant au moyen d'une résistance de fer 10 ; l'autre, 8, est traversé par un oourant proportionnel à la tension à régler, c'est-à-dire la tension sur l'induit 1 de la génératrice de courant continu.
La proportion entre les deux enroulements peut être réglée au moyen d'une résistance 11. Aussitôt que les ampèretours aimanté de l'enroulement 8 diffèrent,même très peu, des ampèretours con- stants de l'enroulement 7, il résulte, à cause de l'équilibre neutre, une grande variation de la valeur de l'inductance 5, qui cause un retour à la valeur normale du courant.
Tour empêcher des oscillations dans le réglage, on peut se dispenser un peu de la stricte proportionalité entre le courant continu dans 6 et le courant alternatif dans 5, correspondant à une faible stabilisation de l'équilibre. La valeur désirée de la tension de la génératrice de courant continu peut être ajustée par la
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La disposition représentée dans la figure est destinée à régler la tension dans une partie d'un réseau à courant alternatif. Au delà des différences,par rapport à la figure 1 dépen dent de ce fait,la figure 2 contient plusieurs autres modifica- tions indépendantes l'une de l'autre.
Une variable tension de courant alternatif est introduite aux bornes 32, tandis que la tension aux bornes 13 est destinée à être maintenue constan- te par l'inductance intercalée 14, Dans cette forme, deux enroulements à courant continu agissent sur l'inductance 14, l'un,15, de oes enroulements étant alimenté par le cirouit principal par l'intermédiaire d'un transformateur de courant 16 et un groupe redresseur 17, c'est-à-dire avec un courant proportionnel à la charge de la partie du réseau en question.
Oe courant est aussi,d'après la présente invention, mesuré par rapport au courant alternatif traversant la bobine 14, de telle sorte que l'inductance opère dans la région de sa sensibilité maximum pour une aimantation additionnelle à courant continu.
Une telle aimantati on additionnelle est produite par l'autre enroulement à courant continu 18 qui est, à son tour,alimenté par un courant réglé d'après la présente invention. Cette régulation s'achève au moyen d'une inductance sous la forme d'une voie de fuite magnétique 19 d'un transformateur 20. L'enroulement primaire 21 de ce dernier est alimenté par une source de courant alternatif quelconque, tandis que son enroulement secon- daire 22 est relié, à travers un groupe redresseur 23, à l'enroulement 18 déjà mentionné et aussi à un enroulement 24 sur la voie de fuite,déterminant ainsi l'équilibre indifférent qui peut être ajusté au moyen d'une résistance en parallèle 25.
Un autre enroulement 26 sur la voie de fuite est alimenté par un courant proportionnel à la différence entre la tension aux bornes 13 et une tension-étalon prise à une batterie 27. La tension entre les bornes 13 est redressée au moyen d'un groupe redresseur 88 et délivrée, au moyen d'un circuit filtrant contenant une in-
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ductance 29 et une capacité 30,de la plupart de ses harmoniques supérieures.
11 résulte du montage décrit, qu'une petite différence entre la tension aux bornes 13 et la tension-étalon donne un courant relativement fort à. travers l'enroulement 18. L'action de ce courant est renforcée par le fait que l' inductance opère, de la manière déjà décrite, dans la région de sensibilité maximum pour le courant de l'enroulement 18, grâce à la combinaison avec la bobine 15 susmentionnée. Un relai 31, servant à. couper le courant à travers la bobine 18, est actionné et par ce courant lui-même et par le courant à travers la bobine 26. Ainsi on prévient le renversement de polarité du noyau de fer 19, ce qui rendrait le réglage instable.
Si la batterie 27 est remplacée par une lampe à effluves, le'risque d'un tel renversement de polarité est écarté. uand l'inductance-, opérant en équilibre indifférent, consiste en une bobine ayant un circuit ferré indépendant, elle est de préférence arrangée d'âpres la figure 3, c'est-à-dire avec deux enroulements à courant alternatif 35,36 reliés en parallèle et disposés chacun sur son noyau 33, et avec deux enroulements à oourant continu 37, 38 relias en série et disposés près des premiers,de préférence de manière à laisser des fuites magnétiques très réduites.
-Les enroulements à courant alternatif forment,par la connexion en parallèle, un court-circuit industivement relié au circuit à courant continu en supprimant ainsi, par sa résistance réduite,destensions appréciables dans le dernier circuit. En marne temps,la courbure de la tension alter native engendrée dans l'inductance est rendue plus régulière.
La figure 4 représente, enfin, un montage pour le réglage d'un courant continu obtenu directement par redressage et destiné,par exemple,pour le ahargement d'une batterie ou pour la soudure. Dans tous lesdeux cas il est d'importance de tenir
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directement sur le courant principal consiste, ici, en deux inductances 42,45 montées ensemble et intercalées dans les conducteurs d'anodes du redresseur principale Un enroulement 45 traversé par un courant continu, à savoir'le courant d'entretien du redresseur, influe ces inductances. Le courant d'entretien traverse aussi un enroulement 46 sur un noyau d'inductance 47, qui porte aussi un enroulement à courant al- ternatif 48 ,relié en série avec l'enroulement primaire du transformateur d'entretien 49.
Le courant continu dans 46 est ajusté au moyen de la résistance 50,de façon à être en équilibre indifférent avec le courant alternatif dans 48. Deux autres enroulements à courant continu 51 et 52 sur le noyau 47 sont traversés,l'un par le courant principal et l'autre par un Courant-étalon pris à la batterie 55 à travers une résistance de fer 53. Le courant, dans l'enroulement 52, peut être réglé au moyen d'une résistance en parallèle 54. Une action subsi- diaire obtenue par le montage décrit est qu'un abaissement temporaire du courant principal cause un accroissement du courant d'entretien et ainsi une sûreté accrue contre l'extinction du redresseur. La valeur moyenne du courant d'entretien peut donc être réduite,ce qui implique une économie d'énergie.
REVENDICATIONS.
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"Electric adjustment device".
Often used for the regulation of an alternating current, an inductance coil with an iron core which is more or less saturated by a superimposed magnet of direct current which modifies its inductance. One has also proposed to create the direct current necessary for this adjustment by rectifying part of the alternating current, which makes the adjustment more or less automatic.
According to the present invention, in order to make such a device useful for an adjustment
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'lU8 exact, magnetized by the ::? n "!', 9 rec? xseo of the incoming.
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1 proportion between the rectified magnetizing current and the alternating current flowing through the inductor so that the latter operates in the region of maximum sensitivity for the additional amps, which gives even greater accuracya while employing a small direct current power. To better clarify the meaning given to this region of maximum sensitivity, a few definitions are used.
The well-defined straight line to which the magnetic induction approaches for high values of the magnetomotive force is referred to as the saturation asymptote.
The tangent of the magnetization curve in the point of maximum permeability intersecting said asymptote in a defined point, the value of the magnetomotive force (H) corresponding to this point is designated as the "Knee value" of the magnetomotive force. In this way said value is exactly defined, while the often used expression of "knee of the magnetization curve" represents a rather vague notion.
Now, to operate the inductance in the region of its maximum sensitivity, for subsequent amps, it is first necessary that the amplitude of the amps of the alternating current exceeds several times the "knee value" of H thus defined, and it is necessary, moreover, that the said ampere-turns and those of the direct current be approximately equal.
If, in this case, the direct current magnetization is only very slightly high, the total magnetization of the iron never exceeds the knee in the direction towards zero, and the inductance of the winding therefore obtains a value very reduced. If, on the contrary, the magnetization by the direct current is slightly lowered, the alternating current will reduce the magnetization up to or even beyond zero, and the inductance will therefore obtain its maximum value.
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to the superimposed direct current and, as the latter in turn forms a definite part of the alternating current, the manner of operation is, in a way, comparable to that of a shunt generator with direct current whose line of resistance forms a tangent to the right part of the magnetization curve, so that the machine operates in indeterminate equilibrium (neutral equilibrium), that is to say that its voltage can be varied between wide limits by a small superimposed magnetization and that 'it is therefore capable of supplying a constant current at a very variable voltage (Kraemer machine).
It is not necessary that the inductor employed form an independent building unit; it can also be represented by a magnetic leakage path s in a formative trance whose reluctance can be modified by means of direct current.
In the accompanying drawing, Figures 1, 2 and 4 show three different forms of the invention, while Figure 3 shows a detail.
The form shown in figure 1 is intended for adjusting the voltage of a direct current generator whose armature is designated by 1 and the exciter winding by 2. The latter is fed by a combination of rectifiers, preferably rectifiers. dry, in square connection (Graatz connection) 3 which is, in turn, supplied by alternating current taken from terminals 4.
A capacitor 12 can be connected in parallel to the winding 2 to absorb most of the pulses of the rectified current in such a way that the latter do not cause excessively high voltages between the terminals of the winding 2, An inductor 5, regulated by direct current according to the principle of the invention, is connected in series with the group of rectifiers in the alternating current circuit. The geometric relationship between the DC and AC windings of the inductor is not
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shown only in a purely schematic way, since it can be of different characters and that several devices of this kind are generally known.
It is common, for all, that the alternating current winding is arranged on an iron core, which is also provided with a continuous Gourant winding, In figure 1 there are, for this purpose, three windings of direct current 6,7,8, which act on the iron circuit, although they are shown next to each other to make the diagram clearer. One of these windings 6 is connected to the same terminals as the direct current load 2 of the combination of rectifiers, so as to be crossed by a current proportional to the current of said load and thus to the alternating current passing through the inductor.
The proportion between the two currents can be regulated by means of an adjustable resistor 9, so as to obtain the indifferent balance (neutral) between the direct current and the alternating current.
One, 7, of the other two windings is crossed by a current taken from an arbitrary source and kept constant by means of an iron resistance 10; the other, 8, is crossed by an oourant proportional to the voltage to be adjusted, that is to say the voltage on armature 1 of the direct current generator.
The proportion between the two windings can be adjusted by means of a resistor 11. As soon as the magnetic amps of winding 8 differ, even slightly, from the constant amps of winding 7, it results, due to neutral equilibrium, a large variation in the value of inductance 5, which causes a return to the normal value of the current.
In order to prevent oscillations in the regulation, one can dispense a little of the strict proportionality between the direct current in 6 and the alternating current in 5, corresponding to a weak stabilization of the equilibrium. The desired value of the voltage of the DC generator can be adjusted by the
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The arrangement shown in the figure is intended to regulate the voltage in a part of an AC network. Beyond the differences, with respect to Figure 1 depending on this fact, Figure 2 contains several other modifications independent of each other.
A variable alternating current voltage is introduced at terminals 32, while the voltage at terminals 13 is intended to be kept constant by the interposed inductor 14. In this form, two direct current windings act on the inductor 14, one, 15, of these windings being supplied by the main circuit via a current transformer 16 and a rectifier group 17, that is to say with a current proportional to the load of the part of the network in question.
The current is also according to the present invention measured with respect to the alternating current passing through the coil 14, so that the inductance operates in the region of its maximum sensitivity for additional direct current magnetization.
Such additional magnetization is produced by the other direct current winding 18 which in turn is supplied with a current regulated in accordance with the present invention. This regulation is completed by means of an inductance in the form of a magnetic leakage path 19 of a transformer 20. The primary winding 21 of the latter is supplied by any source of alternating current, while its winding secondary 22 is connected, through a rectifier group 23, to the already mentioned winding 18 and also to a winding 24 on the escape path, thus determining the indifferent equilibrium which can be adjusted by means of a resistance in parallel 25.
Another winding 26 on the leakage path is supplied with a current proportional to the difference between the voltage at terminals 13 and a standard voltage taken from a battery 27. The voltage between terminals 13 is rectified by means of a rectifier group. 88 and delivered by means of a filter circuit containing an
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ductance 29 and capacitance 30, of most of its upper harmonics.
11 results from the assembly described, that a small difference between the voltage at terminals 13 and the standard voltage gives a relatively high current to. through the winding 18. The action of this current is enhanced by the fact that the inductance operates, as already described, in the region of maximum sensitivity for the current of the winding 18, thanks to the combination with the. coil 15 mentioned above. A relay 31, used for. cutting the current through the coil 18, is actuated both by this current itself and by the current through the coil 26. Thus the reverse polarity of the iron core 19 is prevented, which would make the setting unstable.
If the battery 27 is replaced by a corona lamp, the risk of such a reverse polarity is eliminated. When the inductor, operating in indifferent equilibrium, consists of a coil having an independent iron circuit, it is preferably arranged according to Figure 3, i.e. with two alternating current windings 35,36 connected in parallel and each arranged on its core 33, and with two DC-current windings 37, 38 connected in series and arranged near the first, preferably so as to leave very small magnetic leaks.
- The alternating current windings form, by connection in parallel, a short circuit industically connected to the direct current circuit, thus eliminating, by its reduced resistance, appreciable voltages in the last circuit. In time, the curvature of the alternating native voltage generated in the inductance is made more regular.
FIG. 4 shows, finally, an assembly for adjusting a direct current obtained directly by rectifying and intended, for example, for recharging a battery or for welding. In both cases it is important to keep
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directly on the main current consists, here, of two inductors 42,45 mounted together and interposed in the anode conductors of the main rectifier A winding 45 traversed by a direct current, namely the maintenance current of the rectifier, influences these inductors. The float current also passes through a winding 46 on an inductor core 47, which also carries an alternating current winding 48, connected in series with the primary winding of the float transformer 49.
The direct current in 46 is adjusted by means of the resistor 50, so as to be in indifferent equilibrium with the alternating current in 48. Two other direct current windings 51 and 52 on the core 47 are crossed, one by the current. main and the other by a standard current taken from the battery 55 through an iron resistor 53. The current in the winding 52 can be regulated by means of a parallel resistor 54. A secondary action obtained by the assembly described is that a temporary reduction of the main current causes an increase in the float current and thus an increased safety against the extinction of the rectifier. The average value of the float current can therefore be reduced, which implies energy saving.
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