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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Montage électrique pour la commande du courant continu débite par un redresseur de courant alternatif.
La présente invention a pour objet un montage électrique pour la commande du courant continu débité par un redresseur de courant alternatif au moyen d'un courant continu de commande qui est particulièrement bien utilisable en vue d'un réglage.
On sait que pour régler la tension de systèmes redresseurs on peut s'arranger pour que le circuit anodique du redresseur comporte des bobines de réactance aimantées préalablement par un enroulement excitateur à courant continu particulier.
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Pour assurer un réglage de tension il est d'usage de connecter cet enroulement excitateur à courant continu aux bornes d'une source de courant continu à travers une résistance variable. On sait aussi que pour la charge des batteries d'accumulateurs on peut obtenir un réglage auto- matique de la tension du redresseur en utilisant tout le cou- rant de charge ou une partie pour l'alimentation en courant dudit enroulement excitateur à courant continu.
La disposition était toujours telle que les bobi- nes de réactance sont excitées en même sens par l'enroule- ment principal et par l'enroulement excitateur auxiliaire.
Suivant l'invention, on peut obtenir un réglage plus efficace si l'on fait en sorte que l'enroulement prin- cipal et l'enroulement d'excitation auxiliaire excitent la bobine de réactance en sens opposas et que, dans la majeure partie de la zone de réglage, une augmentation du courant de commande détermine une diminution du courant qui doit être commandé.
Il y a grand avantage à utiliser le montage qui fait l'objet de l'invention soit pour le réglage manuel soit pour le réglage automatique de machines électriques.'
On comprendra mieux l'invention en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple.
On décrira d'abord un montage connu, avec référence aux figures 1, 2 et 3 du dessin.
Dans le montage représenta sur la figure 1, les bornes d'un réseau de distribution de courant alternatif ali- mentant un tube redresseur 5 sont désignées par 1. Le circuit qui est traversé par le courant anodique 1 du tube redresseur 5 comporte l'enroulement principal 3 d'une bobine de réactance 2. Le courant redressé est transmis à l'appareil consommateur 6.
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Un enroulement supplémentaire 4 de la bobine de réactance est alimenté par une source de courant continu 7 à travers une résistance réglable 8. Ce courant continu est désigné par ig. Les flèches qu'on voit sur la figure à côté des en- roulements de la bobine de réactance servent à indiquer que la bobine de réactance est excitée en même sens par les deux enroulements. Une variation du courant continu ig permet de modifier dans des limites déterminées l'inductance de la bobine de réactance et par suite également le courant débite par le redresseur.
La figure 3 montre la courbe de champ F de la bobine de réactance. B désigne l'intensité du champ magné- tique et AW le nombre d'ampères-tours produits par les en- roulements. AWg désigne les ampères-tours produits par la valeur maximum du courant continu pulsatoire i.
Une variation de AWg a donc pour effet de modi- fier l'intensité du courant continu pulsatoire i. La varia- tion du courant i avec le courant continu de commande ig est représentée sur la figure 3 par la courbe A.
Les courbes ci-dessus montrent que pour obtenir un effet de réglage il est nécessaire de donner à la bobine de réactance 2 des dimensions telles que lorsque 19 est très faible,elle soit déjà excitée près de son point de saturation car c'est seulement de cette manière qu'on peut s'attendre à une variation de la perméabilité du fer du fait de l'accrois- sement de l'aimantation préalable à courant continu de même sens.
Si. conformément à l'invention, on choisit un montage tel que AWg et AWi excitent la bobine de réactance en sens opposés, comme indiqué sur la Fig. 4 par la courbe de l'in- tensité du champ F, il ne se produirait pas de variation de
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l'inductance pour une faible diminution (accroissement en sens positif) de laimantation préalable à courant continu, étant donné que seule la partie droite centrale de la courbe d'aimantation est influencée par l'aimantation pulsatoire AWi.
Si, au contraire, on augmente l'aimantation AWg de la figure 4, il se produira une nouvelle variation de l'in- ductance, parce que dans ce cas il y a encore des parties de la courbe d'aimantation de courbure plus faible qui sont également influencées, de sorte que le courant princi- pal i s'accroîtra.
On pourrait donc s'attendre à une courbe de ré- glage du genre montré sur la figure 5 en C, mais il a été trouvé par la Société demanderesse que la courbe de ré- glage réelle présente une forme toute différente. La figure 6 montre en D une courbe de réglage de ce genre dont la par- tie de droite inclinée ne se confond pas directement avec la partie horizontale, mais présente d'abord une partie de courbure moins faible.
Les possibilités d'application d'un montage dont la courbe de réglage est du genre montré sur la figure 3 en A sont très limitées du moment que la variation du cou- rant principal i n'est que faible de sorte que la zone de réglage est très petite. Par contre, la courbe de réglage montrée sur la figure 5 en D comporte une zone de réglage sensiblement plus grande.
L'invention permet l'établissement et l'utilisa- tion de cette partie de plus forte courbure.
La Société demanderesse a trouvé en outre qu'on peut obtenir une grande amélioration ultérieure de la courbe de réglage par l'utilisation d'un système redresseur polyphasé..
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La figure 7 montre un montage polyphasé très avantageux appliqué à un système triphasé. Un redresseur triphasé 10 comprenant des anodes 16 et une cathode 17 est connecté aux bornes U, V, W d'un système triphasé ayant un conducteur neutre 0 à travers les enroulements principaux 11 de bobines de réactance 9 montés entre lesdites bornes U, V, W et les anodes associées. L'appareil de consomma- tion 13 est inséré entre la cathode 17 du redresseur 10 et le conducteur neutre 0. Chaque bobine de réactance 9 com- porte un enroulement excitateur auxiliaire 12 alimenté en courant continu. Les trois enroulements auxiliaires 12 sont montés en série et sont alimentés à travers une résistance variable 14.
Il y a avantage à établir le montage des .en- roulements auxiliaires dans les systèmes polyphasés de manié- re que les tensions induites dans le circuit auxiliaire par le courant continu pulsatoire dans les enroulements princi- paux et plus particulièrement leurs harmoniques fondamentaux se contrebalancent exactement l'une l'autre.
La figure 8 montre la courbe de réglage E obtenue avec le système de la figure 7. Comme le montre la figure 8, la zone de réglage c'est-à-dire la variation relative du courant principal!, est très grande.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention l'allure de la courbe de réglage est influencée favorable- ment par l'utilisation du compoundage connu en lui-même.
L'utilisation du compoundage a pour effet non seulement d'accentuer la courbure de la courbe de réglage, mais encore d'augmenter la zone de réglage. Le compoundage est exécute de préférence de manière à donner à une partie de la courbe de réglage une direction à peu près verticale.
Si la courbe de réglage d'un système sans compoundage est
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connue, on peut repérer le nombre optimum des spires des enroulements de compoundage de la manière la plus simple en se conformant aux considérations suivantes.
Dans les deux cas, c'est-à-dire sans ou avec compoundage, la valeur du courant principal i dépend de la valeur de l'aimantation préalable. Dans le premier cas, l'aimantation préalable est déterminée par les ampères-tours produits par le courant de commande continu et il équivaut par conséquent à igwg, si wg désigne le nombre des spires parcourues par le courant continu de commande. Dans ce cas on suppose que la valeur du courant principal est il.
Dans le cas où l'on utilise le compoundage, l'ai- mantation préalable à courant continu est déterminée par le courant continu de commande ig' et par le courant principal i utilisé pour le compoundage. Les ampères-tours produits par l'ensemble des deux courants équivalents à ig'.wg + i.wc, si wc désigne le nombre des spires des enroulements de compounda- ge. S'il s'agit d'obtenir dans les deux cas les mêmes condi- tions finales, c'est-à-dire un courant principal de la valeur il, l'aimantation préalable doit être identique dans chaque cas.
Nous avons donc: ig. wg = ig'.wg+i.wc
Si l'équation est différenciée suivant i. nous avons wgdig, /di = wgdig'/di + wc ou, en écrivant d'une manière différente, w@ dig@ = w@@ dig - w
EMI6.1
i i
Le quotient différentiel dig' constitue une me- d sure de la courbure de la courbe de réglage à obtenir dans le système avec compoundage. Dans un cas favorable cette courbe a une direction verticale et dig' équivaut par conséquent à 0, di
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c'est-à-dire que dans le cas optimum du compoundage on doit avoir:
EMI7.1
avoirt die - wg. ig, - wc = 0 ou wc W9. -.Zg i i
On a donc supposa que le nombre des spires des en- roulements du courant de commande continu wg est connu.
La valeur du quotient différentiel est déterminée par l'in- di clinaison de la partie centrale de courbure maximum de la courbe de réglage du système sans compoundage. Par suite, le nombre de spires des enroulements de compoundage est éga- lement connu dans le cas où il s'agit de donner à la courbe de réglage du système avec compoundage une partie de direc- tion verticale. Dans le but d'éviter des instabilités on réduit légèrement le nombre des spires des enroulements de compoundage et nous avons donc
EMI7.2
di Wo = 'g* --À @ di
La figure 9 montre le montage du système avec compoundage et la figure 10 montre la courbe de réglage G ainsi obtenue. Des chiffres de référence analogues à ceux employés dans la figure 7 sont utilises dans la figure 9 pour des parties analogues.
L'enroulement de compoundage monté en série avec l'appareil consommateur 13 est désigna par 18. Ainsi que le montre la courbe de réglage mesurée G, une variation du courant continu ig de 88 .milliampères à 89 milliampères détermine une variation du courant principal i de 0,6 ampère à 2,1 ampères. On a donc obtenu une varia- tion considérable du courant principal i ou de la tension débitée au moyen d'une variation très faible de l'excitation à courant continu. Il y a lieu de remarquer que dans ce cas la tension débitée par le redresseur était d'environ .200 volts et la tension appliquée à l'enroulement de commande était
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d'environ 60 volts.
La variation de l'énergie commandée dans la partie de courbure maximum de la courbe de réglage repré- sentée figure 10 est donc de l'ordre de 5000 fois la varia- tion de l'énergie utilisée pour le réglage. Le montage qui fait l'objet de l'invention permet donc une ample commande d'un montage redresseur de ce genre au moyen d'une énergie de commande de très faible valeur. Du moment que le système fonctionne pour ainsi dire sans inertie et possède une grande zone de réglage il est susceptible d'application universelle au réglage.
On peut obtenir une augmentation de la zone de réglage en connectant en parallèle ou en série, par exemple, deux bobines de réactance par anode.
Il va sans dire que l'utilisation d'un montage en cascade permet d'augmenter à volonté le rapport entre l'énergie de commande et l'énergie commandée. Pour la plupart des appli- cations, la zone de commande qui peut être obtenue au moyen d'une seule bobine de réactance est très suffisante, de sorte qu'on peut se passer de décrire plus en détails d'autres pos- sibilités de montage.
Pour l'utilisation du montage qui fait l'objet de l'invention on peut distinguer deux possibilités, à savoir l'utilisation dans des systèmes du genre dans lequel le re- dresseur constitue une partie essentielle du circuit princi- pal ou commandé (par exemple la commande d'une tension dans les systèmes de redressement ou de transformation, notamment dans le cas d'un fonctionnement en parallèle avec d'autres sources d'énergie, la charge de batteries d'accumulateurs ou la commande de l'intensité du courant de soudage dans les appareils de soudage à courant continu)
et l'utilisation dans
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les systèmes dans lesquels le redresseur lui-même n'est pas prévu comme partie du circuit principal et le système qui fait l'objet de l'invention peut être employé comme un sys- tème de commande (par exemple pour la commande manuelle ou automatique d'appareils électriques).
Il n'est pas nécessaire d'entrer dans les détails des possibilités d'utilisation mentionnées en premier lieu.
Le système représenté figure 9 peut être utilisé directement pour la commande d'une tension débitée par un redresseur. Il y a lieu de remarquer succinctement qu'on peut distinguer trois genres de commande différents, à savoir: a. une commande manuelle qu'on obtient en recueillant le courant de commande d'une source de courant continu spé- ciale à travers une résistance réglable à la main. b. une commande automatique de la tension à courant continu débitée par le redresseur qu'on obtient en dérivant le courant de commande de la tension à courant continu débitée par le redresseur lui-même. o. une commande automatique du courant continu débité par le redresseur qu'on obtient en dérivant le courant de commande du courant continu débité par le redresseur lui- même.
La figure 11 montre le montage d'un système de commande automatique de la tension à courant continu débitée par le redresseur. Les enroulements auxiliaires 12 sont connectés directement à travers un potentiomètre 19 aux bor- nes de l'appareil de consommation 13.
Le montage représenté figure 11 convient à la charge automatique d'une batterie d'accumulateurs. A cet effet on intercale cette dernière en tant qu'appareil con-
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sommateur en 13. On sait qu'il est désirable d'utiliser pour la charge automatique de batteries d'accumulateurs un système dont la courbe de réglage a la forme d'une boucle du genre montré sur la figure 12.
Dans le système qui fait l'objet de l'invention on peut produire cette forme de boucle de la courbe de réglage de la manière la plus simple en utili- sant le "over-compounding" ou surcompoundage qu'on obtient par exemple, en amenant wc à être supérieur ; à wg @ig/d. ou en d intercalant dans le circuit excitateur auxiliaire une résis- tance 20 ayant un coefficient de température négatif très accentué (c'est-à-dire une résistance ayant une courbe ca- ractéristique courant-tension de direction négative dans une zone déterminée).
De plus, l'utilisation d'une tôle spéciale permet en général d'élargir la zone de réglage.
On va décrire plus en détails quelques exemples de l'utilisation du système qui fait l'objet de l'invention comme système de commande d'appareils électriques.
La figure 13 est un schéma de montage d'un système permettant d'obtenir un réglage soit manuel soit automatique de la tension d'une génératrice de courant continu.
Un moteur électrique 22 qui est alimenté par un réseau triphasé 21 sert à actionner une génératrice de cou- rant continu 23. Les variations de potentiel de la généra- trice 23 occasionnées par la somme variable du réseau de distribution de courant continu 24 doivent être écartées dans la mesure du possible par modification du courant d'ex- citation de la génératrice 23. On résoud ce problème en dé- rivant le courant d'excitation du système redresseur qui fait l'objet de l'invention, la tension de commande étant dérivée à travers un potentiomètre de la tension débitée par la génératrice.
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Un redresseur 29 alimenté par l'enroulement secon- daire 26 d'un transformateur triphasé 27 avec interposition de bobines de réactance 28 est monté en série avec 1'en- roulement excitateur 30 de la génératrice 23. Le courant principal du système redresseur est donc le courant d'exci- tation de la.génératrice 23 et l'enroulement excitateur 30 constitue l'appareil de consommation. De même que dans le système représenté figure 9, chaque bobine de réactance 28 comporte un enroulement principal 31, un enroulement de com- poundage 32 et un enroulement excitateur auxiliaire 33. Les enroulements excitateurs auxiliaires 33 montés en série sont connectés aux bornes de la génératrice 23 par l'intermédiaire d'un potentiomètre 34.
Il est préférable que le circuit d'excitation au- xiliaire comporte une tension à courant continu (force contre- électromotrice) de, sens opposé à celui de la tension de commande et inférieure à cette dernière. On obtient ainsi d'une manière connue en elle-même un accroissement relatif des fluctuations de potentiel existantes. On a également déjà proposé d'uti- liser une résistance ayant un coefficient de température né- gatif; on comprendra aisément que les résistances de ce genre possèdent cependant une certaine inertie.
Du moment que le courant dans le circuit d'excitation auxiliaire est très faible (à peu près de 50 à 100 mA) il est plus simple d'uti- liser une lampe à luminescence 35 du commerce pour la pro- duction de la tension à courant continu dirigée en sens opposé , cette lampe à luminescence ayant exactement la même fonction, mais étant sensiblement moins coûteuse et sans inertie et n'ayant pas besoin d'entretien. La lampe à luminescence comporte, de préférence, une anode auxiliaire., de sorte qu'elle ne s'éteint pas dans le cas d'une pulsation de somme très brusque, ce qui entrafnerait un retard du réglage.--
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La tension de la génératrice 23 peut être réglée à la valeur voulue par déplacement de la dérivation mobile du potentiomètre 34.
Des fluctuations éventuelles de la tension réglée dues à la somme sont écartées presque complètement automatiquement et sans aucun retard.
En cas de besoin on peut maintenir constant le courant débité par la génératrice en connectant l'enroulement auxiliaire à une résistance de série intercalée dans un des conducteurs 24 au lieu de le connecter au potentiomètre 34.
Le cas échéant, il peut être nécessaire de réduire au minimum les fluctuations résiduaires de la tension. Ainsi qu'on l'a déjà expliqué, on peut atteindre ce résultat en premier lieu en utilisant un compoundage aussi élevé que possible, car la courbe de réglage du système prend ainsi un caractère de courbure maximum. Cependant, comme déjà dit plus haut, cela peut donner lieu à un manque de stabilité du processus de réglage. Surtout dans le réglage automatique de la tension, des phénomènes d'instabilité se révèlent comme très désagréables. On peut obvier à cet inconvénient en intercalant dans le circuit auxiliaire une résistance à coefficient de température négatif et en compoundant dans une mesure moins grande que par ailleurs.
Comme on le comprendra aisément, l'insertion d'une résistance de ce genre a pour résultat qu'une augmentation très faible de la tension qui existe dans le circuit auxiliaire détermine une variation du courant qui parcourt le circuit auxiliaire laquelle, relativement, est beaucoup plus grande. afin que la vitesse de réglage ne soit quand même pas influencée défavorablement, il est re- commandable d'utiliser une résistance de faible capacité thermique ou un tube à décharges (lampe luminescence) qui possède, comme on le sait, une courbe caractéristique courant- tension analogue.'
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La fig. 14 montre un autre exemple d'utilisation du système qui fait l'objet de l'invention. Une génératrice triphasée 36 alimente un réseau de distribution 37. La géné- ratrice est excitée par une machine auxiliaire 38.
Des fluc- tuations de potentiel éventuelles dans le réseau de distri- bution 37 sont compensées par une variation de l'excitation de la machine excitatrice 38. A cet effet, l'enroulement excitateur 39 d'une machine de ce genre est alimenté par un système conforme à l'invention. Le redresseur 40 est alimenté par le secondaire 44 du transformateur 42 dont le primaire 43 est connecté au circuit 37 qui est alimenté par la génératrice 36. De même que dans les exemples précédents, les circuits anodiques du redresseur 40 comportent des bobines de réactance à enroulement multiple 41. Les enroulements excitateurs au- xiliaires 45 des bobines de réactance 41 sont connectés par L'intermédiaire d'un potentiomètre, à une tension à courant continu correspondant à la tension du réseau de distribution.
Dans ce mode de réalisation cette tension à courant continu est produite par redressement de la tension secondaire du transformateur 42 au moyen de trois redresseurs 47. Il est cependant préférable de recueillir cette tension sur un trans- formateur de tension spécial qui est prévu dans le système dans la plupart des cas, étant donné que ce dernier transfor- mateur n'a pas besoin de fournir un courant de somme variable, comme on l'exige du transformateur 42.
La,fig. 15 montre comment le système qui fait l'ob- jet de l'invention peut être utilisé pour le réglage et l'en- tretien automatique de la vitesse d'une machine.
Une machine 48 alimentée par un réseau de distri- bution triphasé 49 ayant un conducteur neutre comporte un enroulement excitateur 51 qui est,connecté à un redresseur 52.
Ce dernier est alimenté directement par le réseau de distri-
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bution triphasé 49 par l'intermédiaire de bobines de réac- tance 53. Les enroulements excitateurs auxiliaires 54 sont reliés aux bornes d'un tachymètre 50 par l'intermédiaire d'un potentiomètre 55. Ce tachymètre 50 reçoit sa commande de l'arbre de la machine principale 48 et produit une tension à courant continu, qui est proportionnelle au nombre de tours par unité de temps. Le nombre de tours voulu peut être réglé par réglage de la dérivation centrale du potentiomètre 55.
Grâce à l'aimentation préalable de la bobine qui varie en fonction de la tension à courant continu produite par le tachymètre, le courant d'excitation de la machine 48 est réglé automatiquement à la valeur voulue.
Il est évident que les perfectionnements suivant l'invention ne sont aucunement limités aux exemples de réalisa- tion décrits mais sont applicables dans de nombreux autres cas.
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DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
PATENT OF INVENTION Electrical assembly for the control of the direct current delivered by an alternating current rectifier.
The present invention relates to an electrical circuit for controlling the direct current delivered by an alternating current rectifier by means of a direct control current which can be used particularly well for the purpose of adjustment.
It is known that in order to regulate the voltage of rectifier systems, it is possible to arrange for the anode circuit of the rectifier to include reactance coils previously magnetized by a particular direct current exciter winding.
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To ensure voltage regulation, it is customary to connect this DC exciter winding to the terminals of a DC current source through a variable resistor. It is also known that for the charging of the accumulator batteries it is possible to obtain an automatic adjustment of the voltage of the rectifier by using all the charging current or a part for the current supply of said exciter winding with direct current.
The arrangement was always such that the reactance coils are excited in the same direction by the main winding and by the auxiliary exciter winding.
According to the invention, a more efficient control can be obtained if one causes the main winding and the auxiliary excitation winding to energize the reactance coil in opposite directions and that, in the major part of In the setting area, an increase in the control current determines a decrease in the current that must be controlled.
There is great advantage in using the assembly which is the object of the invention either for manual adjustment or for automatic adjustment of electric machines.
The invention will be better understood by referring to the accompanying drawings, given by way of example.
We will first describe a known assembly, with reference to Figures 1, 2 and 3 of the drawing.
In the assembly shown in FIG. 1, the terminals of an alternating current distribution network supplying a rectifier tube 5 are designated by 1. The circuit which is crossed by the anode current 1 of the rectifier tube 5 comprises the winding main 3 of a reactance coil 2. The rectified current is transmitted to the consuming device 6.
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An additional winding 4 of the reactance coil is supplied by a direct current source 7 through an adjustable resistor 8. This direct current is designated by ig. The arrows shown in the figure next to the reactance coil windings are used to indicate that the reactance coil is excited in the same direction by both windings. A variation of the direct current ig makes it possible to modify within determined limits the inductance of the reactance coil and consequently also the current delivered by the rectifier.
Figure 3 shows the F field curve of the reactance coil. B denotes the strength of the magnetic field and AW the number of ampere-turns produced by the windings. AWg designates the ampere-turns produced by the maximum value of the pulsating direct current i.
A variation of AWg therefore has the effect of modifying the intensity of the pulsating direct current i. The variation of the current i with the direct control current ig is represented in figure 3 by curve A.
The above curves show that to obtain a tuning effect it is necessary to give the reactance coil 2 such dimensions that when 19 is very weak it is already excited near its saturation point because it is only In this way, a change in the permeability of the iron can be expected due to the increase in the direct current magnetization in the same direction.
If, in accordance with the invention, an arrangement is chosen such that AWg and AWi excite the reactance coil in opposite directions, as shown in FIG. 4 by the curve of the field strength F, there would be no variation of
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inductance for a small decrease (increase in positive direction) of the previous direct current magnetization, since only the central straight part of the magnetization curve is influenced by the pulsating magnetization AWi.
If, on the contrary, we increase the magnetization AWg of figure 4, a new variation of the inductance will occur, because in this case there are still parts of the magnetization curve of weaker curvature. which are also influenced, so that the main current i will increase.
One might therefore expect an adjustment curve of the kind shown in FIG. 5 at C, but it has been found by the Applicant Company that the actual adjustment curve has an entirely different shape. FIG. 6 shows at D an adjustment curve of this kind, the inclined straight line part of which does not merge directly with the horizontal part, but first of all has a part of less curvature.
The possibilities of applying an assembly whose adjustment curve is of the type shown in figure 3 at A are very limited as long as the variation of the main current i is only small so that the adjustment zone is very small. On the other hand, the adjustment curve shown in FIG. 5 at D comprises a substantially larger adjustment zone.
The invention allows the establishment and use of this portion of greater curvature.
The Applicant Company has further found that a great subsequent improvement in the adjustment curve can be obtained by the use of a polyphase rectifier system.
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Figure 7 shows a very advantageous polyphase assembly applied to a three-phase system. A three-phase rectifier 10 comprising anodes 16 and a cathode 17 is connected to the terminals U, V, W of a three-phase system having a neutral conductor 0 through the main windings 11 of reactance coils 9 mounted between said terminals U, V, W and the associated anodes. The consumption apparatus 13 is inserted between the cathode 17 of the rectifier 10 and the neutral conductor 0. Each reactance coil 9 comprises an auxiliary exciter winding 12 supplied with direct current. The three auxiliary windings 12 are connected in series and are fed through a variable resistor 14.
It is advantageous to establish the assembly of the auxiliary bearings in the polyphase systems so that the voltages induced in the auxiliary circuit by the pulsating direct current in the main windings and more particularly their fundamental harmonics counterbalance exactly. each other.
FIG. 8 shows the adjustment curve E obtained with the system of FIG. 7. As shown in FIG. 8, the adjustment zone, that is to say the relative variation of the main current !, is very large.
According to another embodiment of the invention, the shape of the adjustment curve is favorably influenced by the use of compounding known per se.
The use of compounding not only increases the curvature of the adjustment curve, but also increases the adjustment area. Compounding is preferably carried out so as to give part of the adjustment curve an approximately vertical direction.
If the adjustment curve of a system without compounding is
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Known, the optimum number of turns of the compounding windings can be identified in the simplest manner by complying with the following considerations.
In both cases, that is to say without or with compounding, the value of the main current i depends on the value of the prior magnetization. In the first case, the prior magnetization is determined by the ampere-turns produced by the direct control current and it is consequently equivalent to igwg, if wg denotes the number of turns traversed by the direct control current. In this case it is assumed that the value of the main current is il.
In the case where compounding is used, the prior direct current magnetization is determined by the direct control current ig 'and by the main current i used for the compounding. The ampere-turns produced by the set of the two currents equivalent to ig'.wg + i.wc, if wc denotes the number of turns of the compounding windings. If it is a question of obtaining in both cases the same final conditions, that is to say a main current of the value il, the prior magnetization must be identical in each case.
So we have: ig. wg = ig'.wg + i.wc
If the equation is differentiated according to i. we have wgdig, / di = wgdig '/ di + wc or, writing in a different way, w @ dig @ = w @@ dig - w
EMI6.1
i i
The differential quotient dig 'is a measure of the curvature of the control curve to be obtained in the system with compounding. In a favorable case this curve has a vertical direction and dig 'is therefore equivalent to 0, di
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that is to say that in the optimum case of compounding we must have:
EMI7.1
have die - wg. ig, - wc = 0 or wc W9. -.Zg i i
It was therefore assumed that the number of turns of the windings of the direct control current wg is known.
The value of the differential quotient is determined by the inclination of the central part of maximum curvature of the adjustment curve of the system without compounding. Consequently, the number of turns of the compounding windings is also known in the case where it is a question of giving the adjustment curve of the system with compounding a part of vertical direction. In order to avoid instabilities, we slightly reduce the number of turns of the compounding windings and we therefore have
EMI7.2
di Wo = 'g * --À @ di
FIG. 9 shows the assembly of the system with compounding and FIG. 10 shows the adjustment curve G thus obtained. Reference numerals analogous to those employed in Figure 7 are used in Figure 9 for like parts.
The compounding winding mounted in series with the consuming device 13 is designated by 18. As shown by the measured adjustment curve G, a variation of the direct current ig from 88 milliamps to 89 milliamps determines a variation of the main current i from 0.6 amps to 2.1 amps. A considerable variation of the main current i or of the voltage output has therefore been obtained by means of a very small variation of the direct current excitation. It should be noted that in this case the voltage supplied by the rectifier was approximately .200 volts and the voltage applied to the control winding was
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of about 60 volts.
The variation of the energy commanded in the part of maximum curvature of the adjustment curve shown in FIG. 10 is therefore of the order of 5000 times the variation of the energy used for the adjustment. The assembly which is the subject of the invention therefore allows ample control of a rectifier assembly of this type by means of a control energy of very low value. As long as the system operates virtually without inertia and has a large adjustment area, it is capable of universal application in adjustment.
An increase in the adjustment area can be achieved by connecting in parallel or in series, for example, two reactance coils per anode.
It goes without saying that the use of a cascade arrangement makes it possible to increase at will the ratio between the control energy and the controlled energy. For most applications, the control area which can be achieved by means of a single reactance coil is very sufficient, so that it is unnecessary to describe in more detail other mounting possibilities. .
For the use of the assembly which is the object of the invention, two possibilities can be distinguished, namely the use in systems of the type in which the rectifier constitutes an essential part of the main or controlled circuit (by example the control of a voltage in rectifier or transformation systems, in particular in the case of operation in parallel with other energy sources, the charging of accumulator batteries or the control of the current of the welding current in direct current welding devices)
and use in
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systems in which the rectifier itself is not provided as part of the main circuit and the system which is the object of the invention can be employed as a control system (eg for manual or automatic control electrical appliances).
It is not necessary to go into the details of the possibilities of use mentioned in the first place.
The system shown in FIG. 9 can be used directly for the control of a voltage supplied by a rectifier. It should be noted succinctly that one can distinguish three different kinds of control, namely: a. manual control obtained by collecting the control current from a special direct current source through a manually adjustable resistor. b. automatic control of the direct current voltage supplied by the rectifier which is obtained by deriving the control current from the direct current voltage supplied by the rectifier itself. o. automatic control of the direct current supplied by the rectifier, which is obtained by deriving the control current from the direct current supplied by the rectifier itself.
FIG. 11 shows the assembly of an automatic control system for the direct current voltage supplied by the rectifier. The auxiliary windings 12 are connected directly through a potentiometer 19 to the terminals of the consumption device 13.
The assembly shown in FIG. 11 is suitable for the automatic charging of an accumulator battery. For this purpose, the latter is inserted as a suitable device.
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adder at 13. It is known that it is desirable to use for the automatic charging of accumulator batteries a system whose adjustment curve has the shape of a loop of the kind shown in FIG. 12.
In the system which is the object of the invention, this form of loop of the control curve can be produced in the simplest way by using the "over-compounding" or over-compounding which is obtained for example, by leading wc to be superior; to wg @ ig / d. or by interposing in the auxiliary exciter circuit a resistor 20 having a very accentuated negative temperature coefficient (that is to say a resistor having a current-voltage characteristic curve of negative direction in a determined zone).
In addition, the use of a special sheet generally makes it possible to widen the adjustment zone.
A few examples of the use of the system which is the subject of the invention as a control system for electrical appliances will be described in more detail.
FIG. 13 is a circuit diagram of a system for obtaining either manual or automatic adjustment of the voltage of a direct current generator.
An electric motor 22 which is supplied by a three-phase network 21 is used to drive a direct current generator 23. The variations in potential of the generator 23 caused by the variable sum of the direct current distribution network 24 must be avoided. as far as possible by modifying the excitation current of the generator 23. This problem is solved by deriving the excitation current of the rectifier system which is the object of the invention, the control voltage being derived through a potentiometer of the voltage delivered by the generator.
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A rectifier 29 supplied by the secondary winding 26 of a three-phase transformer 27 with interposition of reactance coils 28 is mounted in series with the exciter winding 30 of the generator 23. The main current of the rectifier system is therefore the energizing current of the generator 23 and the energizing winding 30 constitute the consumption apparatus. As in the system shown in Figure 9, each reactance coil 28 has a main winding 31, a compound winding 32 and an auxiliary exciter winding 33. The auxiliary exciter windings 33 connected in series are connected to the terminals of the generator. 23 via a potentiometer 34.
It is preferable that the auxiliary excitation circuit comprises a direct current voltage (back electromotive force) in the direction opposite to that of the control voltage and less than the latter. In a manner known per se, a relative increase in the existing potential fluctuations is thus obtained. It has also already been proposed to use a resistor having a negative temperature coefficient; it will easily be understood that resistors of this kind nevertheless have a certain inertia.
As long as the current in the auxiliary excitation circuit is very low (about 50 to 100 mA) it is simpler to use a commercial luminescence lamp 35 to generate the voltage at. direct current directed in the opposite direction, this luminescence lamp having exactly the same function, but being appreciably less expensive and without inertia and requiring no maintenance. The luminescence lamp preferably has an auxiliary anode, so that it does not go out in the event of a very sudden sum pulsation, which would cause a delay in the adjustment.
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The voltage of the generator 23 can be adjusted to the desired value by moving the movable bypass of the potentiometer 34.
Any fluctuations in the set voltage due to the sum are ruled out almost completely automatically and without any delay.
If necessary, the current delivered by the generator can be kept constant by connecting the auxiliary winding to a series resistance interposed in one of the conductors 24 instead of connecting it to the potentiometer 34.
Where applicable, it may be necessary to minimize residual voltage fluctuations. As has already been explained, this result can be achieved in the first place by using as high a compounding as possible, since the adjustment curve of the system thus takes on a maximum curvature character. However, as already said above, this can lead to a lack of stability in the tuning process. Especially in the automatic adjustment of the tension, phenomena of instability turn out to be very unpleasant. This drawback can be avoided by inserting a resistor with a negative temperature coefficient in the auxiliary circuit and by compounding to a lesser extent than elsewhere.
As will easily be understood, the insertion of a resistor of this kind results in that a very small increase in the voltage which exists in the auxiliary circuit determines a variation in the current flowing through the auxiliary circuit which, relatively, is very much. bigger. In order that the adjustment speed is not nevertheless adversely affected, it is advisable to use a resistor with low thermal capacity or a discharge tube (luminescence lamp) which has, as is known, a current characteristic curve. analog voltage. '
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Fig. 14 shows another example of use of the system which is the subject of the invention. A three-phase generator 36 supplies a distribution network 37. The generator is energized by an auxiliary machine 38.
Any potential fluctuations in the distribution network 37 are compensated for by a variation in the excitation of the exciter machine 38. For this purpose, the exciter winding 39 of a machine of this type is supplied by a system according to the invention. The rectifier 40 is supplied by the secondary 44 of the transformer 42, the primary 43 of which is connected to the circuit 37 which is supplied by the generator 36. As in the previous examples, the anode circuits of the rectifier 40 comprise winding reactance coils. multiple 41. The auxiliary exciter windings 45 of the reactance coils 41 are connected by means of a potentiometer, to a direct current voltage corresponding to the voltage of the distribution network.
In this embodiment this direct current voltage is produced by rectifying the secondary voltage of transformer 42 by means of three rectifiers 47. However, it is preferable to collect this voltage on a special voltage transformer which is provided in the system. in most cases, since this latter transformer does not need to provide a variable sum current as required from transformer 42.
The, fig. 15 shows how the system which is the subject of the invention can be used for the automatic adjustment and maintenance of the speed of a machine.
A machine 48 supplied by a three-phase distribution network 49 having a neutral conductor has an exciter winding 51 which is connected to a rectifier 52.
The latter is supplied directly by the distribution network.
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Three-phase bution 49 via reactance coils 53. The auxiliary exciter windings 54 are connected to the terminals of a tachometer 50 via a potentiometer 55. This tachometer 50 receives its control from the drive shaft. the main machine 48 and produces a direct current voltage, which is proportional to the number of revolutions per unit of time. The desired number of turns can be set by adjusting the central bypass of potentiometer 55.
Thanks to the prior supply of the coil which varies as a function of the direct current voltage produced by the tachometer, the excitation current of the machine 48 is automatically adjusted to the desired value.
It is obvious that the improvements according to the invention are in no way limited to the embodiments described but are applicable in many other cases.