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Dispositif régulateur de tension électromagnétique pour génératrices de courant actionnées à vitesse variable, notamment dans les installations sur véhicules.
L'invention concerne un dispositif régulateur de tension .électromagnétique pour génératrices de courant actionnées à vitesse variable, notamment dans les-installations sur véhicules, qui règle la tension sur une valeur sensiblement constante en influen- çant le courant d'excitation de la génératrice, et sur une valeur moindre en influençant le régulateur de tension quand le courant de la génératrice dépasse une intensité déterminée.
Dans les dispositifs régulateurs de tension de ce genre connus jusqu'à présent, l'excitation du régulateur de tension est influencée par un régulateur de contrôle électromagnétique qui entre en action lorsque l'intensité déterminée est dépassée et qui contrôle un enroulement auxiliaire du régulateur de tension, tel qu'un enroulement de tension ou d'intensité, ou encore une résistance montée en série avec l'enroulement de tension du régulateur de tension.
Le régulateur de contrôle comporte un enroulement parcouru par le courant de la génératrice. Dès que l'intensité du courant dépasse la valeur à laquelle le régulateur de contrôle a été réglé., ce dernier se met à actionner à cadence rapide ses contacts et ainsi contrôle ou fait agir le moyen qui influence le régulateur de tension. La tension de la génératrice est, de ce fait, réglée à une ou des valeurs plus basses.
Ces dispositifs connus ont l'inconvénient que, dès que le régulateur de contrôle est entre en action, la. génératrice ne maintient pas l'intensité à laquelle répond le régulateur de contr8le mais son débit de courant baisse fortement. La génératrice subit donc une baisse de rendement. Celle-ci provient de ce que, par suite des brusques mises en et hors circuit du moyen influen- çant l'excitation du régulateur de tension, ce dernier subit de même de brusques modifications de son excitation;. les forces qui s'exercent en conséquence sur son armature attirent celle-ci trop fortement, de sorte que tout le processus de réglage du régulateur de tension s'effectue paresseusement. Le régulateur de tension règle à de trop longs intervalles, ce qui fait osciller avec une trop grande amplitude la tension de la génératrice.
La baisse de rendementprécitée peut atteindre des valeurs considérables. Dans certaines conditions l'intensité peut tomber de 30% et davantage.
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Suivant l'invention, on évite cet inconvénient en retardant la mise en action du moyen servant à influencer le régulateur de tension, qui entre en action lorsque le courant dépasse l'in- tensité déterminée. De cette façon, les forces engendrées par le fonctionnement du régulateur de contrôle et agissant sur l'arma- ture du régulateur de tension sont égalisées, elles n'agissent plus brusquement, mais croissent progressivement et lentement.
En conséquence, le régulateur de tension n'attire plus son armature trop loin, la paresse du régulateur de tension lors du fonctionnement du régulateur de contrôle est surmontée et de ce fait la baisse de rendement de la génératrice est évitée.
Les dessins annexés représentent plusieurs exemples d'exécution de l'invention.
Fig. 1 est le schéma de montage d'une installation électrique de véhicule, dont le régulateur de tension est in- fluencé par un enroulement auxiliaire,
Fig. 2 le schéma de montage d'une autre installation électrique comportant une résistance en série avec l'enroulement de tension du régulateur de tension, et
Fig. 3 le schéma de montage d'une installation electri- que dont le régulateur de tension est équipé d'un servo-moteur.
Dans le schéma représenté sur la fig.l, 1 désigne une génératrice de courant qui est actionnée par le moteur du véhi- cule. Son enroulement de champ 2 est en série avec une résistance
3. Un régulateur de tension 4 comprend un enroulement de tension 51 branché sur la tension de la génératrice 1 et un enroulement au- xiliaire 6. L'armature 7 du regulateur 4 porte un contact 8 qui, au repos, porte contre un contact fixe 9. Dans cette position, les contacts 8, 9 court-circuitent la résistance 3. L'enroulement auxiliaire 6 du régulateur 4, qui agit en sens inverse de l'en- roulement de tension 5, est connecté au contact fixe 10, contre lequel porte au repos un contact 11 monté sur l'armature 12 d'un régulateur de contrôle 13.
Ce dernier comporte un enroulement 14 qui est inclus dans le conducteur allant de la génératrice 1 à une batterie 15 et aux appareils consommateurs de courant 16.
La batterie 15 et les consommateurs 16 peuvent être raccordés à la génératrice 1 par un disjoncteur automatique 17 figuré schématiquement.
En parallèle avec l'enroulement auxiliaire 6 est monté un condensateur 18; au-delà de la dérivation du condensateur 18, une résistance 19 se trouve en série avec l'enroulement 6.
Quand la génératrice 1 est mise en rotation, le dis- joncteur automatique 17 se ferme lorsqu'une certaine tension, la tension d'enclenchement, est atteinte, et il connecte ainsi la batterie 15 et les consommateurs 16 à la génératrice. Une fois que la génératrice atteint la tension voulue, pour laquelle le réglage doit avoir lieu, le régulateur de tension 4 commence à fonctionner c'est-à-dire qu'il ouvre et ferme en succession rapide les contacts 8,9, ce qui a pour effet de brancher et court- circuiter à la même cadence rapide la résistance 3 et de maintenir ainsi la tension de la génératrice à la valeur voulue par contrôle du courant d'excitation dans l'enroulement de champ 2.
Si l'intensité du courant fourni par la génératrice 1 dépasse une valeur déterminée, le régulateur de contrôle 13 entre en action et, à son tour, ouvre et ferme en succession. rapide ses contacts 10, 11. De ce fait, l'enroulement auxiliaire 6 du
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régulateur de tension 4 est mis en et hors circuit à la même cadence rapide. Dès qu'il est mis hors circuit, son action antagoniste de celle de l'enroulement de tension 5 cesse, de sorte que ce dernier reste seul en action. Par suite, l'armature 7 est attirée déjà pour une tension plus basse et le régulateur de tension règle à une valeur moindre.
Sans l'emploi de moyens spéciaux, le courant dans l'en... roulement auxiliaire 6 diminuerait et augmenterait brusquement chaque fois que les contacts 10, 11 s'ouvrent et se ferment.
L'excitation du régulateur de tension 4 s'en trouverait de même brusquement modifié, l'amortissement causé par l'enroulement 6 lui-même étant très faible. Il s'ensuivrait que l'armature 7 se- rait chaque fois trop fortement attirée, le régulateur 4 fonc- tionnerait paresseusement, de fortes fluctuations de tension se produiraient à la génératrice 1 et, partant, occasionneraient une forte baisse du rendement. Pour éviter cela, on a prévu le condensateur 18 en parallèle à l'enroulement auxiliaire 6. Ce condensateur agit de façon que, à l'ouverture des contacts 10, 11 du régulateur de contrôle 13, le courant dans l'enroulement 6 diminue non pas brusquement mais lentement et progressivement.
De même, lorsque les contacts 10, 11 se referment, le courant dans , l'enroulement 6 ne reprend pas brusquement sa pleine valeur, mais y revient lentement et avec retard. Par conséquent, l'armature 7 du régulateur de tension 4 n'est plus attirée plus fortement qu'il ne le faut pour que l'action de réglage se poursuive sans pertur- bations, et la tension de la génératrice est abaissée à une valeur moindre sans grandes fluctuations pouvant occasionner une baisse du rendement.
La résistance 19 est prévue pour que le condensateur 18 ne se décharge pas à travers les contacts 10, 11, ce qui pourrait les endommager, mais à travers l'enroulement 6. En se chargeant et se déchargeant, le condensateur retarde de la façon désirée l'accroissement et le décroissement du courant dans l'enroulement 6 lorsque les contacts 10, 11 se ferment et s'ouvrent. De plus, la résistance 19 peut servir à retarder dans une mesure différente l'accroissement et-le décroissement du courant dans l'enroulement 6. Comme le condensateur se charge à travers la résistance 19 tandis qu'il se décharge à travers l'enroulement 6, on peut obte- nir en dimensionnant convenablement la résistance 19, que le dé- croissement du courant dans l'enroulement 6 soit plus fortement retardé que l'accroissement.
Ceci est avantageux dans certains cas, par exemple quand des génératrices travaillent en parallèle.
L'effet atteint au moyen du condensateur 18 peut aussi être obtenu par d'autres moyens, par exemple inductivement. La pratique montre toutefois que ce moyen, n'est pas de grande appli- cation. Un autre moyen d'obtenir un retard dans l'action de l'en- roulement contrôlé par le régulateur de contrôle, qui peut aussi être utilisé généralement et est connu en soi, consiste à placer sur le noyau du régulateur de tension 4 un anneau de cuivre courtcircuité sur lui-meme.
Cet anneau amortit l'action de l'enroule- ment 6 dans une telle mesure que lessuites désavantageuses des brusques mises en et hors circuit de l'enroulement sont évitées*
Un autre moyen d'influencer l'excitation du régulateur de tension en vue d'abaisser la tension lorsque le courant dé- passe une intensité déterminée, se trouve inclus dans l'exemple d'exécution suivant la fig.. Dans celui-ci, une résistance'est montée en série avec l'enroulement de tension du régulateur de tension.-
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Les organes de l'installation suivant la fig.2 qui cor- respondent à ceux de l'installation suivant la fig.l, sont àési- gnés par les mêmes chiffres de reférence. Ici également, lorsque sa tension d'enclenchement est atteinte,
le disjoncteur automa- tique 17 connecte la batterie 15 et les consommateurs de courant 16 à la génératrice 1 dont la tension est maintenue à une valeur déterminee voulue par le régulateur de tension 4 ouvrant et fer- mant périodiquement ses contacts 8, 9 et mettant ainsi en circuit et en court-circuit la résistance 3 montée en série avec l'enrou- lement de champ .
Dans l'installation suivant la fig.2, l'enroulement de tension 5 du régulateur de tension 4 est en série avec une résis- tance 20. Celle-ci est constituée par ce que l'on appelle un con- ducteur à chaud, c'est-à-dire un corps dont la résistance élec- trique décroît fortement quand sa température augmente. Cette ré- sistance 20 est entourée d'un enroulement chauffant 21 dont une extrémité est connectée directement à l'une des bornes de la gé- nératrice 1 et l'autre extrémité à un contact 22 d'un relais à maximum 23. Avec le contact 22 peut coopérer un contact 4 mon- té sur l'armature 25 du relais 23 et connecté à l'autre borne de la génératrice 1.
Le relais 23 comporte un enroulement 26 par- couru par le courant de la génératrice* Quand une intensité dé- terminée, pour laquelle est réglé le relais 25, est dépassée, celui-ci attire son armature 25 ce qui ferme les contacts 22, 24.
L'enroulement chauffant 21 de la résistance 20 est ainsi mis en circuit et chauffe la résistance. Celle-ci devient moins résis- tante en s'échauffant. Il s'ensuit que le régulateur de tension 4 règle sur une tension moindre. Le courant baisse avec la tension, jusqu'à ce que le relais 23 relâche l'armature 25 et que l'enrou- lement chauffant soit remis hors circuit. La résistance 20 se re- froidit de nouveau, elle redevient normalement résistante et le régulateur de tension règle de nouveau sur la tension initiale.
Ce jeu se répète en succession plus ou moins rapide selon le dimensionnement de l'enroulement chauffant 21.
Dans cet exemple d'exécution aussi, le moyen d'influen- cer l'excitation du régulateur de tension lorsqu'une intensité dé- terminée est dépassée, en l'occurrence la résistance chauffable 20 qui est en série avec l'enroulement de tension du régulateur 4, agit avec retard puisque la conductibilité de la résistance 20, lorsqu'elle est chauffée, n'augmente pas brusquement mais avec un retard déterminé, de sorte que les inconvénients qu'entra.1- nerait une action brusque de ce moyen sont egalement évités.
Pour compenser dans ce dispositif l'influence de la température ambiante, il est prévu sur le régulateur de tension 4 un enrou- lement compensateur 27 qui est en série avec une résistance com- pensatrice 28. Celle-ci est constituée comme la résistance 20, d'un corps conducteur à chaud. L'action de l'enroulement 27 est antagoniste de celle de l'enroulement de tension 5.
Les résistances 20 et 28 peuvent aussi être réunies dans un montage en pont avec des résistances invariables l'enroulement de tension 5 étant alors monte dans la diagonale du pont.
En outre de l'avantage qu'il présente en commun avec le dispositif selon la fig.1, a savoir d'empêcher la baisse du ren- dement au réglage sur des tensions plus basses en cas de dépasse,, ment d'une intensité déterminée, le dispositif suivant la fig.2. offre encore un autre avantage lorsque la génératrice est surchar- gée par à-coups brefs. Si l'on a adopté comme intensité au dé- passement de laquelle doit repondre le relais 23, l'intensité permanente la plus élevée admissible pour la génératrice, celle-
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ci est protégée contre les dommages pouvant résulter de surcharges plus durables, car lors de ces surcharges la résistance 20 est échauffée et par suite, la tension de la génératrice baisse.
Dans le cas de génératrices travaillant en parallèle sur un réseau, dont les régulateurs de tension, réglait sur des tensions sensiblement de mêmes valeurs, règlent inévitablement avec certaines tolérances dont les unes sont à la limite supérieure et les autres à la li- mite intérieure de la tolérance, la génératrice travaillant avec la tolérance supérieure sera amenée, par exemple quand sa tension baisse lorsqu'il y a surcharge des génératrices, à débiter du cou- rant aux autres génératrices dont la tension est éventuellement réglée avec la tolérance inférieure.
D'autre part, toutefois, comme le montage de la rsis- tance 20 en série avec l'enroulement de tension 5 du régulateur de tension 4 ne produit, en raison du chauffage non pas brusque mais progressif de cette résistance, aucune chute brusque de tension lors de brèves surcharges, celles-ci sont reçues par la génératrice à la tension initiale. De telles surcharges brèves se produisent par exemple quand on met en circuit des moteurs.
Elles n'ont donc pas pour conséquence, dans le nouveau dispo- sitif suivant la fig.2, une chute de tension; bien plus, la pleine tension initiale de la génératrice reste disponible lors- qu'elles se produisent.
Comme résistance variable montée en série avec l'en- roulement de tension du régulateur de tension, on peut aussi utiliser une résistance à colonne de charbon constituée de ron- delles de charbon, qui est comprimé par l'armature du régulateur de contrôle lorsque celui-ci répond a une sollicitation. Cette résistance ne se modifie pas non plus brusquement, mais relati- vement lentement, de sorte que l'on obtient le retard désiré dans le fonctionnement du régulateur de contrôle.
Un troisième exemple de réalisation qui, dans son ap- plication générale, convient particulièrement pour de très pe- tites tensions, est représenté sur la fig.3. Sur cette figure, les organes correspondant à ceux de la fig.2 sont désignés par les mêmes références. Seulement, le régulateur de tension 4 y est représenté schématiquement sous la forme d'un appareil. Son fonctionnement est à peu près le même que celui décrit à propos des figs. 1 et 2. Toutefois, dans ce cas, le moyen d'influencer le régulateur de tension lorsque le courant déterminé est dé- passé, est un servo-moteur, c'est-à-dire un dispositif qui est mis en action en dépendance d'une grandeur de service et qui, de son côté influence d'autres dispositifs, ou agit sur ceux-ci par ses propres forces.
Suivant l'exemple de la fig.3, le servo- moteur consiste en une lame bimétallique 29 qui est entourée d'un enroulement chauffant 30. Cet enroulement 30 est mis en circuit de la même manière que l'enroulement chauffant 21 de la fig.2 par le relais 23 dépendant de l'intensité, lorsque l'intensité déterminée est dépassée. Il chauffe alors la lame bimétallique 29 qui se courbe de ce fait dans la direction de l'armature 7 du régulateur de tension 4 et finalement appuie sur l'armature.
La lame 29 agit ainsi à l'encontre d'un ressort 31, par lequel l'armature 7 est suspendue au bâti magnétique 32 du régulateur 4.
En conséquence, il faut moins de spires d'ampérage qu'auparavant pour attirer l'armature 7, c'est-à-dire que le régulateur 4 rè- gle sur une plus basse tension.
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L'actionnement de l'armature 7 de la manière décrite a spécialement pour avantage que le circuit magnétique du régulateur de tension est magnétisé lors du fonctionnement du servo-moteur, non pas plus fort mais moins fort. L'excès de magnétisation du régulateur entraine l'inconvénient que, par suite de carence due à l'hystérésis, le régulateur surmagnétisé provoque un défaut dans le réglage de la tension.
Comme la surmagnetisation est évitée par la disposition du servo-moteur, cet inconvénient est aussi écarté, de sorte que la quantité dont la tension doit être abais- sée par réglage lorsque l'intensité déterminée est dépassée, peut être de grandeur quelconque. On tire particulièrement avantage de ce fait lorsqu'un réglage entre de larges limites est néces- saire, par exemple lors de la charge de la batterie par températures très variables, notamment très basses.
Ainsi qu'on l'a déjà fait ressortir, la disposition du servo-moteur est utilisable aussi dans le cas de très faibles tensions, sous lesquelles doit fonctionner l'installation élec- trique.
Un avantage encore du servo-moteur réside en ce que, quoiqu'une lame bimétallique serve de servo-moteur, une compen- sation de la température ambiante n'est pas nécessaire, car l'action de la lame sur l'armature du régulateur ne dépend que du chauffage qui, de son côté, est contrôlé par le relais 23 dépen- dant de l'intensité. Afin d'éviter que la lame non chauffée agis- se sur l'armature à la suite d'un échauffement de la température ambiante, la lame 29 est disposée de façon à ne pas être en con- tact avec l'armature mais à rester écartée de celle-ci d'une pe- tite distance a lorsque l'enroulement de chauffage 30 n'est pas en circuit.
REVENDICATIONS l.- Dispositif régulateur de tension électromagnétique pour génératrices actionnées à vitesse variable, notamment dans des installations sur véhicules, réglant la tension sur une va- leur sensiblement constante en influençant le courant d'excitation de la génératrice, et sur une valeur moindre en influençant le régulateur de tension lorsque le courant de la génératrice dépasse une intensité déterminée, caractérisé en ce que la mise en action du moyeu qui sert à -inciuencer le régulateur de tension et entre en .action quand le courant dépasse l'intensité déterminée, est re- tardée.