<Desc/Clms Page number 1>
AKTIENGESELLSCHAFT FUR UNTERNEHMUNGEN DER EISEN - @ND STAHLINDUSTRIE, résidantESSEN (Allemagne) .
DISPOSITIF POUR LA CHARGE AUTOMATIQUE DE BATTERIES D'ACCUMULATEURS.
La présente invention se rapporte à un dispositif pour la charge automatique de batteries d'accumulateurs à partir d'une source de courant alternatif en utilisant des bobines de réactance préaimantées. L'invention a pour but d'obtenir un dispositif de ce genre, dans lequel le courant de charge est automatiquement, sans l'emploi d'un instrument de réglage électromagnétique, commandé de telle manière qu'on obtient une charge particulièrement intense et que le courant de charge devient nul lorsqu'une valeur limite, déterminée d'avance, de la tension de la batterie est atteinte. Ceci est obtenu, conformément à l'invention, principalement par le fait qu'une réactance, montée en avant du redresseur de charge (bobine de réactance), est commandée par une réactance de réglage à préaimantation différentielle.
Cette réactance de réglage comporte de préférence trois enroulements de commande, dont l'un est parcouru par un courant constant, le deuxième est alimenté par la tension variable de la batterie, et le troisième est parcouru par le courant de charge, le premier et le troisième enroulements agissant au point de vue de l'aiman- tation dans le même sens, et le deuxième agissant dans le sens opposé. La caractéristique de l'opération de charge peut être facilement influencée dans une grande mesure par des modifications du nombre des spires.
L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple en référence aux dessins ci-joints, sur lesquels les fig. 1 et 2 sont des schémas de connexions et les figo 3 à 6 sont des diagrammes.
A un réseau 1 de distribution de courant alternatif, à tension constante, est relié, par des conducteurs 2,3,le redresseur de charge 4, qui consiste de manière connue en quatre redresseurs à sec, disposés suivant un cou-
<Desc/Clms Page number 2>
plage Graetz. Au côté à courant continu du redresseur de charge 4 est reliée par les conducteurs 5,6, la batterie d'accumulateurs 7.
Dans le conducteur 3 est intercalée une réactance de charge 8 pré- aimantéeo La réactance consiste, comme représenté de façon plus détaillée sur la figo 2, en deux bobines de réactance 9,10, montées en parallèle entre elles, qui sont bobinées chacune sur un noyau annulaire 11, 12. a préaimantation a lieu par un enroulement compound 13, qui est relié au conducteur 6 et est par suite parcouru par le courant de charge, et par un enroulement d'excitation indépendante 14. Les enroulements 13 et 14 agissent dans le même sens au point de vue de 1-'aimantation.
Ils peuvent être bobinés comme enroulements communs sur les deux noyaux 11, 12.Mais il est également possible, comme le montre la fig. 2, de répartir ces deux enroulements chacun en deux enroulements dis- tincts, montés à la suite l'un de l'autre, 13a, 13b et 14a, 14b, les enrou- lements 13a, 14a étant bobinés sur le noyau 11 et les enroulements 13b, 14b sur le noyau 12.
L' enroulement d'excitation indépendante 14 est alimenté par un redresseur d'excitation 15, qui est relié par des conducteurs 16, 17 au réseau lo Dans le conducteur 17 est montée une réactance de réglage à préaimantation différentielle 18.Elle comprend trois enroulements de préaimantation9 à sa- voir, un enroulement 19, relié au conducteur 6 et ainsi parcouru par le cou-, rant de charge, un enroulement 20 parcouru par un courant constant, et un en- roulement 21, qui est monté en parallèle avec la batterie par un conducteur 22 et une résistance de réglage 23 et est par suite parcouru par un courant proportionnel à la tension de la batterie.
Les enroulements 19 et 20 agissent dans le même sens au point de vue de l'aimantation, et l'enroulement 21 agit en sens opposé des enroulements 19 et 20 au point de vue de l'aimantation. L'enroulement 20 est alimenté par un deuxième redresseur d'excitation 24, qui est relié, en passant par une ré- sistance de réglage 25 et par l'intermédiaire des conducteurs 16, 17,au réseau 1.
La réactance 18 peut, de manière analogue à celle représentée sur la fig. 2 pour la réactance 8, être divisée en deux bobines de réactance mon- tées en parallèle entre elles, les enroulements individuels 19, 20 et 21 pou- vant également être divisés de façon correspondante.
Le diagramme selon la figo 3 représente le courant alternatif I
R passant par la réactance de réglage 18, en fonction des ampères-tours de cou- rant continu résultants AW des enroulements de préaimantation. Si, dans le circuit de la réactance,la résistance ohmique pouvait être négligée par rap- port à la résistance inductive, on obtiendrait, pour une tension constante du réseau, la courbe a, qui est formée par une ligne droite dirigée vers le point zéro et par une coirte partie initiale courbe, qui coupe l'axe des or- données au niveau du petit courant d'aimantation de la réactance.Toutefois, comme, dans le circuit de la réactance 18, il existe une résistance ohmique notable, qui est formée surtout par la résistance de l'enroulement 14, on obtient la courbe b, qui, pour un nombre croissant d'ampères-tours,
suit d' abord la ligne mais s'infléchit ensuite pour se rapprocher asymptoti- quement d'une valeur maximum du courant I Les ampères-tours AW résultants sont, dans la réactance de réglage 18, R égaux à la différence entre les ampères-tours des enroulements 20 et 19 et les ampères-tours de 1''enroule- ment 21. Les ampères-tours résultants sont constitués par suite par la som- me des ampères-tours constants AW de l'enroulement 20 et des ampères-tours AW , proportionnels au courant k de charge, de l'enroulement 19, diminuée h des ampères-tours AW ,proportionnels à la tension de la batterie, de l' enroulement 21. On a v par suite AW = AW + AW - AW @
<Desc/Clms Page number 3>
Dans l'opération¯de charge d'une batterie d'accumulateurs,
la ten- sion de la batterie possède, pendant la plus grande partie du temps de charge, une valeur restant approximativement constante,qui est située un peu au-des- sus de la tension à l'état déchargée Vers la fin de l'opération de charge, la tension de la batterie augmente par exemple de 20 %, pour atteindre, lors- que la charge est terminée, une valeur à nouveau un peu diminuée.,
Dans le diagramme selon la figo 3, le point 1 se rapporte à l'opé- ration de charge pendant la partie principale du temps de chargée A la ten- sion de la batterie existant à ce moment correspondant les ampères-atours AWv1.
Il passe le courant de charge total, auquel correspondent les ampères-tours
AWh 1,2# Les ampères-tours résultants deviennent alors AWk + AWh 1,2 - AWvl#
Le point 1 correspondant à cette abscisse est situé sur la branche approxi- mativement horizontale de la courbe b. Il passe de façon correspondante par la réactance de réglage 18 un fort courant IR, et, par l'enroulement 14 de la réactance de charge, un fort courant correspondant d'aimantation.
Le diagramme de la figo 4 montre, pour la réactance de charge 8, le courant de charge IL en fonction des ampères-tours résultants AW des deux enroulements de préaimantation 14 et 13. Comme la résistance ohmique du re- dresseur de charge 4,de la batterie 7 et de la réactance 8 peut être négli- gée par rapport à leur résistance inductive, on obtient, conformément à la courbe c, une réponse linéaire du courant de charge IL relativement aux ampères-tours AW (de façon analogue à ce qui est le cas pour la courbe 1 sur la figo 3)o Les ampères-tours, devenant actifs dans l'enroulement de préaiman- tation 14 de la réactance de charge, qui proviennent du courant IR1, passant par la réactance de réglage 18,
sont désignés par AWo et sont portes sur la figo 4 sur l'axe des abscissesLes ampères-tours AWc de l'enroulement com- pound 13 sont portés à la suite des précédents. On obtient un fort courant de charge IL1 correspondant aux ampères-tours résultantso
Lorsque, vers la fin de l'opération de charge,la tension de la batterie monte, les ampères-tours de l'enroulement 21 augmentent de façon correspondante à la valeur AWv2 (Fig. 3) pour un courant de charge restant d'abord le même et de façon correspondante aux ampères-tours AWh 1.2 non modifiés de l'enroulement 19. Par conséquent, l'état de fonctionnement se déplace du point 1 au point 2, où la courbe h commence à s'infléchir vers le bas.
Mais, en pratique, d'abord le courant IR,passant par la réactance de réglage, et par suite également les ampères-tours AWo (figo 4) restent les mêmes,de sorte que le courant de charge est encore le même.
Lors d'un accroissement additionnel de la tension de la batterie et d'une augmentation correspondante des ampères-tours AW de l'enroulement 12, l'état de fonctionnement se déplace vers le bas de la courbe b. de la figo 3 sur la branche descendante,de sorte que le courant IR et les ampères- tours AWde la réactance 8 deviennent plus petits. De façon correspondant à la préaimantation:, réduite en conséquence, de la réactance de charge 8, sa réactance inductive augmente, de sorte que le courant de charge IL diminue.
Ceci a de nouveau pour conséquence une diminution des ampères-tours AW de l'enroulement 19, parcouru par le courant de charge, de la réactance de ré- glage. Il sera supposé que ces ampères-tours diminuent jusqu'à la valeur AW sur la fig. 3 et que les ampères-tours de l'enroulement 21 augmentent jusqu'à la valeur AWv3. On obtient alors l'état de fonctionnement 3 sur la branche descendante de la courbe b. La réduction correspondante du courant IR ne repose par suite pas seulement sur l'augmentation des ampères-tours Aw mais en outre sur la diminution des ampères-tours AWh, qui est provo- quee par la réduction, alors produite,du courant de charge.
De son côté, le courant de charge IL est réduit non seulement dans la mesure de la diminu- tion du courant IR, mais cette réduction est encore accélérée par le fait que les ampères-tours AW deviennent plus petits avec la diminution du courant de charge Les phénomènes se précipitent ainsi à la manière d'une sorte de
<Desc/Clms Page number 4>
réactions en chaînede sorte que le courant de charge, dès que l'état de fonctionnement est parvenu sur la branche descendante de la courbe b, sur la fig. 3, diminue de façon extraordinairement rapidea On atteint ainsi très rapidement l'état final correspondant au point 4 sur la fig. 3, dans lequel le courant de charge est pratiquement nul et par conséquent les ampères-tours AWh disparaissent.
Les ampères-tours AWv4 de l'enroulement 21 sont alors égaux aux ampères-tours constants AWk agissant en sens opposee Il ne demeure plus qu'un petit courant résiduel Ip qui ne produit plus qu'une préaimantation infiniment petite de la réactance de charge 8. On peut en cas de besoin faire disparaître pratiquement un petit courant de charge correspondant éventuel par une excitation antagoniste.
II ressort, d'autre part, du diagramme selon la fig. 3, que les am- pères-tours AW , proportionnels à la tension de la batterie, peuvent augmenter très fortement notamment à partir de la valeur AWv1 jusqu'à la valeur AWv2, avant que le courant de charge commence à diminuer. Ceci signifie que l'on peut, lors de l'opération de charge de ,la batterie, utiliser l'accroissement le plus grand possible de tension de la batterie. L'avantage qui en résulte est expliqué en référence aux diagrammes des fig. 5 et 6.
Le diagramme de la figo 5 montre, sur l'axe des abscisses, la ten- sion U de la batterie en % de la tension au repos, et, sur l'axe des ordonnées, le courant de charge IL en % du courant de charge au début de l'opération de charge. Sur le diagramme de la fig. 5, la courbe d se rapporte aux disposi- tifs de charge employés jusqu'ici, et la courbe e. se rapporte à un disposi- tif de charge selon l'invention. Comme représenté par la courbe d , on n'a pas atteint jusqu'ici la tension la plus grande possible de la batterie de 125 %, jusqu'à laquelle on peut juste encore aller sans que le liquide de la batterie commence à bouillir.
Le courant de charge I diminue rapidement, comme représenté par la courbe d , déjà après un accroissement relativement faible de la tension.Conformément à l'invention, au contraire (voir la cour- be e. ), on continue, après un fort accroissement de la tension de la batte- rie, à avoir un fort courant de charge IL, et on atteint la valeur limite de l'accroissement de tension de 125 % et le courant de charge disparait alors rapidement, de sorte qu'on obtient, conformément à l'invention, une charge extrêmement intense et par suite une accélération de l'opération de charge.
Ceci ressort de façon particulièrement claire du diagramme de la fig. 6, sur lequel le courant de charge I@ est porté en % du courant de char- ge initial pendant le temps de charge h. (en heures) en abcisseso
La courbe f de ce diagramme se rapporte à des dispositifs de char- ge selon la construction employée jusqu'ici, et la courbe g à un dispositif de charge selon l'invention. Le courant de charge descendait jusqu'ici régu- lièrement, comme représenté par la courbe f, l'opération de charge étant très longue et étant achevée seulement après plus de 6 heures.
Conformément à l' invention, au contraire, on conserve, jusque peu de temps avant la fin de l' opération de charge, un fort courant de charge, qui, vers la fin de l'opéra- tion de charge, diminue rapidement, de sorte que l'opération de charge est terminée par exemple déjà après 3,5 heures.
Au lieu du réseau à courant alternatif monophasé 1 selon la fig.
1, on peut également prévoir un réseau à courant triphasé ; onintercale alors, dans chacun des trois conducteurs de phases, une réactance de charge, chacune de ces trois réactances de charge étant influencée par une réactance de réglage selon l'invention.