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Les régulateurs de pension habituellement utilisés avec les génératrices à courent continu ou les alternateurs, utilisés en particulier pour la charge des batteries d'accu- mulateurs, et les dispositifs appelés relais de tension, sont généralement des appareils à fonctionnement électro--magnétique dont la précision dépend : - du ressort de rappel opposant la force antago- niste à celle de l'électro-aimant de commande, - du réglage mécanique des appareils, en parti- culier de l'entrefer des pièces magnétiques, qui varie avec l'usure des contacts,
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- des variations de résistivité des bobinages en fonction de la température.
Ces divers facteurs font que ces appareils sont généralement peu précis et instables dans le temps.
La présente invention concerne un dispositif de régulation dans lequel la tension à contrôler est comparée à une tension de référence
Une caractéristique de ce dispositif consiste en ce que la tension de référence est prise sur un élément tel quune cellule électrolytique, adapté pour fournir.à ses bor- nes une tension constante et stable, même lorsque le courant qui le traverse varie dans d'assez larges limites, des moyens étant prévus pour agir sur la tension de la source en fonction de la différence positive ou négative entre la tension prise aur ledit élément et une tension prise sur la source avec un coefficient de proportionnalité convenable.
On connaît déjà des accumulateurs alcalins dans lesquels il n'y a pas de consommation de l'électrolyte au cours de l'usage, lesdits accumulateurs pouvant être enfermés dans une boite étanche. Une cellule constituée à la manière d'un tel accumulateur et dont les plaques peuvent être en métal fritté ou non et peuvent contenir ou non de la matière active, est utilisable avec avantage pour fournir la tension de référence dans le dispositif de l'invention.
Les caractéristiques électriques d'une telle cellule présentent toutes les conditions requises : tension de charge stable et pratiquement constante, même si le cou- rant varie dans d'assez larges proportions. Sa robustesse électrique et sa complète étanchéité donnent, de plus, une très grande stabilité de caractéristiques dans le temps.
Plus généralement, on peut aussi utiliser,pour fournir la tension de référence une cellule d'accumulateur de type quelconque, en prenant des dispositions pour y main-
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tenir un niveau d'électrolyte constant, par exemple en prévoyant une nourrice remplie d'électrolyte et dont la commu- nication avec la cellule est contrôlée en fonction du ni- veau dans celle-ci.
Un avantage particulier de la cellule électro- lytique est que sa tension varie en fonction de la températu- re comme celle de la batterie qu'il s'agit de charger, ce qui permet de compenser l'effet des variations de température sur la charge de la batterie,,sans recourir aux systèmes de compensation par bilames ou autres qui sont souvent prévus sur les régulateurs de charge,
A ce point de vue, il y a intérêt à monter la cellule à proximité immédiate de la batterie, de manière qu'elle soit soumise aux mêmes conditions thermiques.
Une réalisation avantageuse consiste à placer la cellule entre les bacs de deux éléments de la batterie ou même dans l'un de ces bacs.
,Avec une cellule électrolytique constituée comme un accumulateur, il y a avantage à ce que la cellule ait une très faible capacité, de manière à être rapidement chargée et stabilisée.
La puissance mise en jeu dans la comparaison de la tension aux bornes de la batterie à la tension de ré- @ férence étant généralement très faible par rapport à la puis- sance à contrôler dans le circuit de charge, il convient d'ad- joindre à la cellule électrolytique un système d'amplification @
Si le courant de charge provient du redresse- ment d'un courant alternatif, on pourra utiliser, avec avari- tage, un amplificateur du type électromagnétique comportant, dans le circuit alternatif, '.une self à noyau magnétique dans lequel est entretenu, un flux qui varie en fonctionne la différence entre la tension de référence et la tension prise sur la batterie à charger.
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On peut aussi utiliser un amplificateur électro- nique à tubes thermoioniques ou triodes au germanium (transis- tors).
D'autres particularités de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, étant entendu que l'invention s'étend aussi bien aux particularités mentionnées dans la description qu'à celles représentées sur le dessin.
Les figures 1 et 2 sont des schémas de deux modes de réalisation de l'invention utilisables pour la régula- tion d'une source alternative.
La figure 3 montre un schéma d'un autre mode de réalisation appliqué à un relais de tensiono
La figure 4 illustre un mode de réalisation à amplificateur électronique.
La figure 5 est un schéma de montage d'une variante.
La figure 6 montre la courbe de variation du courant de charge en fonction du courant de commande.
Dans le mode de réalis.ation représenté sur la figure 1, la tension de charge de la batterie d'accumula- teurs a est prise sur un redresseur b qui reçoit la tension alternative du secondaire ± d'un transformateur, dont le primaire d est alimenté par une source alternative convenable.
La batterie alimente un circuit d'utilisation qui est raccordé aux bornes e
Une cellule électrolytique f fournissant la tension constante de référence est montée en parallèle aux bornes de la batterie a par l'intermédiaire d'une résistance R, de manière à recevoir un courant de charge du redresseur b, à travers cette résistance qui sert à
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absorber l'excédent de la tension fournie par le redresseur b. La cellule f peut être constituée, avec avantage, comme une cellule d'accumulateur alcalin étanche comportant une plaque positive à base de nickel et une plaque négative à base de cadmium pressée contre la précédente avec interposition d'un séparateur mince perméable, le tout étant imprégné d'une solution de potasse et étant enfermé dans une enveloppe her- médtiquement close.
Une telle cellule donne une tension cons- tante pour une large variation de l'intensité qui la traverse.
Un amplificateur magnétique comporte sur un circuit magnétique commun :
1) un enroulement 1 connecté aux bornes de la cellule f.
2) un enroulement 2 connecté aux bornes de la batterie a (tension à contrôler) dans un sens tel que ses ampères-tours s'opposent à ceux de l'enroulement 1, les en- roulements 1 et 2 donnant dans le circuit magnétique un flux résultant nul quand la tension aux bornes de la batterie est correcte.
3) un enroulement 3 donnant l'auto-excitation de l'amplificateur magnétique. Les ampères-tours de cet enroulement sont -tels qu'ils engendrent dans le. circuit magné- tique un flux inférieur au flux de saturation pour la tension correcte aux bornes de la batterie et de signe opposé à celui du flux engendré par 1'enroulement 2.
4) un enroulement 4 traversé par le courant alternatif alimentant le redresseur et opposant à ce courant une impédance fonction de l'excitation du circuit magnétique.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: si la tension aux bornes'de la batterie augmente, le courant circulant dans l'enroulement 2 augmente et le flux'de signe opposé à celui de l'enroulement 1, qu'il
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engendre dans le circuit magnétique, devient prépondérant.
Le flux qui était engendré dans le circuit Magnétique par le seul enroulement 3, quand la batterie avait la tension correcte, diminue donc, ce qui a pour effet d'augmenter l'im- pédance de l'enroulement 4 en diminuant ainsi la tension four- nie au redresseur b. Le débit de ce redresseur diminue donc, tendant ainsi à ramener la tension de la batterie à la ten- sion de réglage. Des phénomènes inverses se produisent si la tension aux cornes de la batterie diminue.
Le dispositif, représenté sur la figure 2, dérive du précédente mais est adapté pour permettre le régla- ge direct de la tension fournie par un alternateur. Sur le dessin, cet alternateur est du type à induit fixe et induc- teur tournant 11..- Le courant alimentait- cet inducteur est pris aux bornes de l'induit à travers l'enroulement 4 à impédance variable de 1 'amplificateur magn ''tique sus-décrit Ce courant est ensuite redressa dans le redresseur j L'enroulement d'excitation 3 de l'emplificateur magnétique est placé dans le circuit à courant continu de
1'inducteur. le fonctionnement est le même que précédemment en cas de variation de la ten sion aux bornes d'utilisation e.
Sur le schéma, le dispositif est supposé appliqué à la charge d'une batterie d'accumulateurs a dont le courant de charge est ainsi réglé, mais il pourrait être utillisé dans d'autres buts.
Il convient de nater que dans le cas où. l'alter- nateur est entraîné à vitesse variable (cas d'un équipement d'automobiles par exemple), il se produit une auto-régulation due au fait que, si la vitesse d'entraînement de l'alterna- teur augmente; la fréquence et la tension de l'alternateur augmentent proportionnellement.
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Or, l'impédance d'une self est proportionnelle à la fréquence.
De ce fait, l'enroulement 4 diminuera automati quement le courant d'excitati il lorsque la vitesse de l'al- ternateur augmentera.
Cet enroulement peut être déterminé pour que l'alternateur conserve des caractéristiques sensiblement constantes dans une certaine plage de vitesses indépendam- ment de toute autre régulation.
La figure 3 illustre l'application de l'inven tion à un relais de tension différentiel. Ce relais compor- te les bobinages 1 et 2 enroulés en opposition et dont le flux résultant agit sur une armature non figurée reliée à l'interrupteur k qui est soumis d'autre part à l'action du ressort antagoniste l La tension à régler fournie par la source continuer qui sert à charger la batterie d'accu- mulateurs a est appliquée à l'enroulement 2. Elle est appla quée également à la cellule électrolytique de référence à travers la résistance R. La tension aux bornes de cette cellule est appliquée à l'enroulement 1.
Les enroulements 1 et 2 sont tels que le flux résultant dans le circuit magné- tique commun de ces enroulements soit nul quand la tension de la source m est correcte. L'effort du ressort 1 est alors prépondérant et ce ressort ferme 1'interrupteur k qui court-circuite la résistance n placée en série avec la source a. Si la tension aux bornes de la batterie augmerte, le flux engendré par 1'enroulement 2, qui augmente corrélative- ment, détermine l'ouverture de l'interrupteur k De ce fa la résistance n est mise en circuit et réduit le courant fourni à la batterie dont la tension diminue.
Par un choix judicieux de la sensibilité du relais et des enroulements 1 et 2, le relais peut fonction- ner lorsque la tension du circuit à contrôler augmente d'une
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valeur ¯ U faible par rapport à U ¯ U = 5% de U par exemple)
La tension de fonctionnement du relais est donc U +AU.
La qualité essentielle du dispositif décrit ci- dessus est d'être pratiquement insensible aux déréglages (d'ordre mécanique par exemple) du relais proprement dit :
En effet, si le relais se dérègle de 10% cela revient à dire que ¯ U va varier de 10% si¯U = 5% de U, par exemple,l'incidence de ce déréglage sur la tension de fonctionnement ne sera que de
10% x ¯U soit 0,476%
U+¯U
Pratiquement, la précision du relais sera donc celle de la tension de la cellule électrolytique de référence.
Un deuxième avantage de ce dispositif est d'être insensible aux variations de la résistivité des enroulements en fonction de la température, ces variations entraînant habituellement des déréglages des appareils.
Dans la variante de réalisation de la figure 4, la tension de référence, prise aux bornes de la cellule électrolytique f, est montée en opposition avec la tension créée entre les points o et P d'une résistance g dont les extrémités sont connectées aux bornes de la source continue m, cette résistance et les points o et p étant choisis de telle manière que la tension entre o et p soit égale et opposée à la tension de référence quand la tension aux bornes de la batterie o a sa valeur normale. Le courant dans la résistance s, reliant le point o à la borne correspondante de la cellule f est alors nul.Un courant de déséquilibre circule au contraire dans la résistances si la tension dans la batterie augmente ou diminue par rapport à la valeur normale.
L'importance de ce courant dépend de la
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variation de tension et son signe de celui de cette variation.
La différence de potentiel aux bornes de la résistance s est appliquée aux bornes d'entrée d'un amplificateur t qui déplace, dans un sens ou dans l'autre, le curseur d'un rhéostat u ramenant la tension de la batterie à la valeur normale.
Le dispositif représenté sur la figure 5 est en partie analogue à celui de la figure 1. On y retrouve le transformateur d'alimentation dont le primaire d reçoit la tension alternative du réseau et dont le secondaire c est branché sur un montage redresseur b qui fournit la ten- sion de charge à la batterie d' accumulateurs a alimentant une source d'utilisation raccordée aux bornes e On y retrou-
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ve également l P amplificate ur manét iq uu o u transducteur dont l'enroulement 4 est traversé par le courant alternatif ali- mentant le redresseur et oppose à ce courant une impédance variable en fonction du flux engendré par l'enroulement de commande 2, l' auto-excitation étant fournie par l'enrou-- le;
ment 3
Comme précédemment, l'impédance variable 4 per- met de faire varier le courant redressé IR depuis une très faible valeur jusqu'à la valeur maximum admissible IRm en fonction de l'état de saturation du circuit magnétique, lorsque le courant de commande 10 parcourant l'enroulement 2 passe d'une valeur nulle ou négligeable à une valour ICm.
La figure 6 montre l'allure de cette variation.
Toutefois, dans le cas de la figure 5, le courant de commande IC est fourni par un préamplificateur à deux étages constitués par des transistors Tl et T2 Ce préam- plificateur est agencé de manière à détecter et amplifier les écarts entre une fraction de la tension de sortie du redresseur b et la tension de référence fournie par un petit élément d'accumulateur A1
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A cet effet,l'émetteur E1 et le collecteur Ci du transistor T1 sont montés en série avec l'élément de référence Ai et 'avec une résistance R3 aux bornes du circuit de charge de la batterie a La base B1 du transistor est soumise à la tension de charge,
selon un coefficient de pro- portionnalitédf déterminé par un diviseur de tension R1-R2
Un second transistor T2 coopère de façon analogue avec un second élément d'accumulateur A2, la base B2 de ce transistor étant reliée au collecteur CI du pre- mier tandis que son collecteur C1 est connecté à l'enrou- lement de commande 2 du transducteur.
Les éléments d'accumulateurs A1 et A2 sont chargés à travers des résistances R4 et R5 respectivement.
La résistance Ri du diviseur de tension est calibrée de telle sorte que la tension à ses bornes soit supérieure de 0,2 à 0,3 volt à la tension fournie par l'élé- ment A1 Le transistor T1 est donc polarisé (entre son émetteur El et sa base B1) de telle sorte que la résistance de son circuit émetteur-collecteur El-Cl soit faible par rapport à R3 : la tension entre E1 et C1 est de quelques dixièmes de volts. Le transistor T2 est polarisé par la dif férence de tension entre l'élément A2 et la tension en CI.
Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante :
Dans le cas où la tension de sortie du redres- seur b vient à diminuer, la tension aux bornes de la résis- tance B1 diminue. La différence de tension entre E1 et B1 diminuant, la résistance du- circuit E1-C1 du transistor T . augmente. De ce fait, la tension entre E1 et C1 augmente de même que la polarisation du transistor T2 entre E2 et B2 ce qui diminue la résistance du circuit E2-C2 de ce transis- tor T2. Cette dernière résistance qui est en série avec l'en-
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roulement de commande 2 du transducteur, diminuant, le courant de commande IC augmente, ce qui entraîne une augmen- tation du courant IR débité par le redresseur. Ainsi la tension de sortie de celui-ci tend à augmenter.
En d'autres termes, si la tension de sortie du redresseur diminue, le courant de commande IC augmente, entraînant une augmentation du courant IR et par suite de la tension de sortie du redresseur.
Quant au contraire cette tension tend à augmenter, les phénomènes inverses se produisent : la tension E1-B1 augmente, la tension E1-C1 diminue, la résistance entre E2 et C2 augmente, ce qui a pour effet de diminuer le courant de commande 1C IC diminuant IR diminue, ce qui abaisse la tension fournie par le redresseur b
Le dispositif de régulation est donc stable puisqu 1 il tend à ramener la tension de sortie du redresseur b à sa valeur prescrite lorsqu'elle s'en écarte dans un sens ou dans 1'autre.
Ce dispositif, d'une protide sensibilité, est néanmoins soumis aux effets des variations de températu- re sur le transistor T1 Ainsi une augmentation de tempéra- ture a sur T1 les effets suivants : - la tension de polarisation E1-B1 nécessaire pour obtenir une résistance E1-C1 déterminée s'abaisse, - le courant inverse circulant de B1 vers Ci augmente.
La présente invention prévoit les moyens suivants pour remédier à cet inconvénient en compensant les variations de la tension E1-B1
On dispose en série avec la résistance R1 (en diminuant R1 en conséquence) une diode au germanium (non représentée) ayant les mêmes caractéristiques que le
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couple El-Bl assimilable à une diode. La tension 'aux bornes de la dicde de compensation varie alors exactement comme la tension entre E1 et B1
En variante, la résistance R2 peut être constituée par un métal dont la résistivité augmente avec la température, par exemple-dû cuivre.
La variation du courant inverse circulant de B1 à CI peut être compensée en donnant à R1 et R2 des valeurs assez faibles, le courant circulant dans ces résis- tances pouvant être suffisamment élevé pour produire une atténuation très satisfaisante du phénomène.
Le dispositif décrit ci-dessus présente un grand intérêt pour la régulation d'un alternateur entraîné à vites- se variable tel que celui qui a été décrit en regard de la figure 2. Le préamplificateur à transistors étant insensible aux variations de la fréquence, le dispositif de la figure 5 constitue un excellent régulateur.
Les éléments Al et A2 peuvent être, comme l'élé- ment f des figures précédentes, des accumulateurs à très fai- ble capacité comportant des moyens permettant de maintenir constant le niveau de l'électrolyte ou des accumulateurs alca- lins étanches dont les plaques comportent ou non de la ma- tière active. Ils pourraient être d'ailleurs constitués par tout autre élément fournissant une tension constante et stable dans d'assez larges limites du courant qui le tra- verse, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention.
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The pension regulators usually used with direct current generators or alternators, used in particular for the charging of accumulator batteries, and devices called voltage relays, are generally electromagnetic operated devices whose accuracy depends on: - the return spring opposing the antagonistic force to that of the control electromagnet, - the mechanical adjustment of the devices, in particular the air gap of the magnetic parts, which varies with wear contacts,
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- variations in the resistivity of the windings as a function of the temperature.
These various factors mean that these devices are generally imprecise and unstable over time.
The present invention relates to a regulation device in which the voltage to be checked is compared with a reference voltage.
A feature of this device is that the reference voltage is taken from an element such as an electrolytic cell, adapted to supply at its terminals a constant and stable voltage, even when the current flowing through it varies sufficiently. wide limits, means being provided to act on the voltage of the source as a function of the positive or negative difference between the voltage taken from said element and a voltage taken from the source with a suitable coefficient of proportionality.
Alkaline accumulators are already known in which there is no consumption of the electrolyte during use, said accumulators being able to be enclosed in a sealed box. A cell formed in the manner of such an accumulator and the plates of which may or may not be made of sintered metal and may or may not contain active material, can be used with advantage to provide the reference voltage in the device of the invention.
The electrical characteristics of such a cell have all the required conditions: stable and practically constant charging voltage, even if the current varies in fairly large proportions. Its electrical robustness and its complete sealing give, moreover, a very great stability of characteristics over time.
More generally, it is also possible to use, in order to supply the reference voltage, an accumulator cell of any type, by taking steps to maintain it.
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maintain a constant level of electrolyte, for example by providing a nurse filled with electrolyte and whose communication with the cell is controlled according to the level in the latter.
A particular advantage of the electrolytic cell is that its voltage varies according to the temperature like that of the battery to be charged, which makes it possible to compensate for the effect of temperature variations on the load. battery, without resorting to bimetallic or other compensation systems which are often provided on charge regulators,
From this point of view, it is advantageous to mount the cell in the immediate vicinity of the battery, so that it is subjected to the same thermal conditions.
An advantageous embodiment consists in placing the cell between the bins of two elements of the battery or even in one of these bins.
, With an electrolytic cell constituted as an accumulator, it is advantageous that the cell has a very low capacity, so as to be rapidly charged and stabilized.
Since the power involved in comparing the voltage at the battery terminals with the reference voltage is generally very low compared to the power to be checked in the charging circuit, it is advisable to add to the electrolytic cell an amplification system @
If the load current comes from the rectification of an alternating current, an amplifier of the electromagnetic type can be used, with accident, comprising, in the alternating circuit, an inductor with a magnetic core in which a magnetic core is maintained. flux which varies in operation the difference between the reference voltage and the voltage taken from the battery to be charged.
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It is also possible to use an electronic amplifier with thermionic tubes or germanium triodes (transistors).
Other features of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawing given by way of example, it being understood that the invention extends both to the features mentioned in the description and to those. shown in the drawing.
Figures 1 and 2 are diagrams of two embodiments of the invention which can be used for the regulation of an AC source.
Figure 3 shows a diagram of another embodiment applied to a voltage relay
FIG. 4 illustrates an embodiment with an electronic amplifier.
FIG. 5 is a circuit diagram of a variant.
FIG. 6 shows the variation curve of the charging current as a function of the control current.
In the embodiment shown in figure 1, the charge voltage of the accumulator battery a is taken from a rectifier b which receives the alternating voltage of the secondary ± of a transformer, the primary of which d is powered by a suitable alternating source.
The battery supplies a user circuit which is connected to terminals e
An electrolytic cell f providing the constant reference voltage is connected in parallel to the terminals of the battery a via a resistor R, so as to receive a charging current from the rectifier b, through this resistor which is used to
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absorb the excess voltage supplied by the rectifier b. The cell f can be constituted, with advantage, as a sealed alkaline accumulator cell comprising a positive nickel-based plate and a negative cadmium-based plate pressed against the previous one with the interposition of a thin permeable separator, the whole being impregnated with a solution of potash and being enclosed in a hermetically sealed envelope.
Such a cell gives a constant voltage for a large variation in the current passing through it.
A magnetic amplifier has on a common magnetic circuit:
1) a winding 1 connected to the terminals of cell f.
2) a winding 2 connected to the terminals of battery a (voltage to be checked) in a direction such that its ampere-turns oppose those of winding 1, windings 1 and 2 giving in the magnetic circuit a resulting flux zero when the voltage across the battery is correct.
3) a winding 3 giving the self-excitation of the magnetic amplifier. The ampere-turns of this winding are -as they generate in the. magnetic circuit a flux lower than the saturation flux for the correct voltage across the battery terminals and of opposite sign to that of the flux generated by winding 2.
4) a winding 4 traversed by the alternating current supplying the rectifier and opposing to this current an impedance which is a function of the excitation of the magnetic circuit.
The operation of the device is as follows: if the voltage at the battery terminals increases, the current flowing in winding 2 increases and the flux 'of opposite sign to that of winding 1, which
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generated in the magnetic circuit, becomes predominant.
The flux which was generated in the Magnetic circuit by only winding 3, when the battery had the correct voltage, therefore decreases, which has the effect of increasing the impedance of winding 4, thus reducing the voltage to the oven. - denies to rectifier b. The output of this rectifier therefore decreases, thus tending to bring the battery voltage back to the adjustment voltage. The opposite occurs if the voltage at the horns of the battery decreases.
The device, shown in FIG. 2, derives from the previous one but is adapted to allow direct adjustment of the voltage supplied by an alternator. In the drawing, this alternator is of the type with fixed armature and rotating inductor 11. The current supplied to this inductor is taken at the terminals of the armature through the variable impedance winding 4 of the 'magnetic amplifier'. 'tick described above This current is then rectified in the rectifier j The excitation winding 3 of the magnetic employer is placed in the direct current circuit of
The inductor. the operation is the same as above in the event of a variation in the voltage at the use terminals e.
In the diagram, the device is assumed to be applied to the charging of a storage battery α whose charge current is so set, but it could be used for other purposes.
It should be noted that in the case where. the alternator is driven at variable speed (in the case of automotive equipment for example), self-regulation occurs due to the fact that, if the drive speed of the alternator increases; the frequency and voltage of the alternator increase proportionally.
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However, the impedance of an inductor is proportional to the frequency.
Therefore, winding 4 will automatically decrease the excitation current as the speed of the alternator increases.
This winding can be determined so that the alternator maintains substantially constant characteristics over a certain speed range independent of any other regulation.
FIG. 3 illustrates the application of the invention to a differential voltage relay. This relay comprises the coils 1 and 2 wound in opposition and whose resulting flux acts on an armature not shown connected to the switch k which is also subjected to the action of the antagonist spring l The voltage to be adjusted supplied by the continue source which is used to charge the accumulator battery a is applied to winding 2. It is also applied to the reference electrolytic cell through resistor R. The voltage across this cell is applied to winding 1.
The windings 1 and 2 are such that the resulting flux in the common magnetic circuit of these windings is zero when the voltage of the source m is correct. The force of the spring 1 is then preponderant and this spring closes the switch k which short-circuits the resistor n placed in series with the source a. If the voltage at the battery terminals increases, the flux generated by winding 2, which increases correspondingly, determines the opening of the switch k In this way resistor n is switched on and reduces the current supplied to the battery whose voltage decreases.
By a judicious choice of the sensitivity of the relay and of windings 1 and 2, the relay can operate when the voltage of the circuit to be controlled increases by one.
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value ¯ U low compared to U ¯ U = 5% of U for example)
The operating voltage of the relay is therefore U + AU.
The essential quality of the device described above is to be practically insensitive to maladjustments (of a mechanical order for example) of the relay itself:
Indeed, if the relay drifts by 10% this amounts to saying that ¯ U will vary by 10% sīU = 5% of U, for example, the incidence of this misadjustment on the operating voltage will only be
10% x ¯U or 0.476%
U + ¯U
In practice, the accuracy of the relay will therefore be that of the voltage of the reference electrolytic cell.
A second advantage of this device is that it is insensitive to variations in the resistivity of the windings as a function of temperature, these variations usually leading to maladjustments of the devices.
In the variant embodiment of FIG. 4, the reference voltage, taken at the terminals of the electrolytic cell f, is mounted in opposition to the voltage created between the points o and P of a resistor g whose ends are connected to the terminals of the DC source m, this resistance and the points o and p being chosen such that the voltage between o and p is equal and opposite to the reference voltage when the voltage at the terminals of the battery o has its normal value. The current in the resistor s, connecting the point o to the corresponding terminal of the cell f is then zero. An unbalance current flows on the contrary in the resistors if the voltage in the battery increases or decreases compared to the normal value.
The importance of this current depends on the
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voltage variation and its sign of that of this variation.
The potential difference at the terminals of resistor s is applied to the input terminals of an amplifier t which moves, in one direction or the other, the cursor of a rheostat u bringing the battery voltage back to the value normal.
The device shown in Figure 5 is in part similar to that of Figure 1. We find there the power transformer whose primary d receives the AC voltage from the network and whose secondary c is connected to a rectifier assembly b which provides the charging voltage at the accumulator battery a supplying a source of use connected to the terminals e.
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ve also l P amplificate ur manét iq uu or transducer of which the winding 4 is crossed by the alternating current supplying the rectifier and opposes to this current a variable impedance according to the flux generated by the control winding 2, the self-excitation being provided by the coil;
ment 3
As previously, the variable impedance 4 makes it possible to vary the rectified current IR from a very low value to the maximum admissible value IRm as a function of the saturation state of the magnetic circuit, when the control current 10 flowing through winding 2 goes from a zero or negligible value to a value ICm.
Figure 6 shows the shape of this variation.
However, in the case of FIG. 5, the control current IC is supplied by a preamplifier with two stages constituted by transistors T1 and T2 This preamplifier is arranged so as to detect and amplify the differences between a fraction of the voltage output of rectifier b and the reference voltage supplied by a small accumulator cell A1
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For this purpose, the emitter E1 and the collector Ci of the transistor T1 are connected in series with the reference element Ai and 'with a resistor R3 at the terminals of the charging circuit of the battery a The base B1 of the transistor is subjected to the charging voltage,
according to a coefficient of proportionality df determined by a voltage divider R1-R2
A second transistor T2 cooperates in a similar fashion with a second accumulator element A2, the base B2 of this transistor being connected to the collector CI of the first one while its collector C1 is connected to the control winding 2 of the transducer. .
The cells A1 and A2 are charged through resistors R4 and R5 respectively.
The resistance Ri of the voltage divider is calibrated so that the voltage at its terminals is 0.2 to 0.3 volts greater than the voltage supplied by element A1 The transistor T1 is therefore polarized (between its emitter El and its base B1) so that the resistance of its emitter-collector circuit El-Cl is low compared to R3: the voltage between E1 and C1 is a few tenths of a volts. Transistor T2 is biased by the voltage dif ference between element A2 and voltage at CI.
The device which has just been described operates as follows:
In the event that the output voltage of rectifier b decreases, the voltage across resistor B1 decreases. As the voltage difference between E1 and B1 decreases, the resistance of circuit E1-C1 of transistor T. increases. As a result, the voltage between E1 and C1 increases as does the bias of transistor T2 between E2 and B2, which decreases the resistance of circuit E2-C2 of this transistor T2. This last resistor which is in series with the in-
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control bearing 2 of the transducer, decreasing, the control current IC increases, which causes an increase in the IR current supplied by the rectifier. Thus the output voltage thereof tends to increase.
In other words, if the output voltage of the rectifier decreases, the control current IC increases, causing the current IR to increase and hence the output voltage of the rectifier.
On the contrary, this voltage tends to increase, the opposite phenomena occur: the voltage E1-B1 increases, the voltage E1-C1 decreases, the resistance between E2 and C2 increases, which has the effect of reducing the control current 1C IC decreasing IR decreases, which lowers the voltage supplied by the rectifier b
The regulator is therefore stable since it tends to return the output voltage of the rectifier b to its prescribed value when it deviates therefrom in one direction or the other.
This highly sensitive device is nevertheless subject to the effects of temperature variations on transistor T1 Thus, an increase in temperature has the following effects on T1: - the bias voltage E1-B1 necessary to obtain a determined resistance E1-C1 decreases, - the reverse current flowing from B1 to Ci increases.
The present invention provides the following means to remedy this drawback by compensating for variations in voltage E1-B1
We have in series with the resistor R1 (by reducing R1 accordingly) a germanium diode (not shown) having the same characteristics as the
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El-Bl couple comparable to a diode. The voltage 'across the compensation dicde then varies exactly like the voltage between E1 and B1
As a variant, the resistor R2 can be formed by a metal whose resistivity increases with temperature, for example copper.
The variation of the reverse current flowing from B1 to CI can be compensated by giving R1 and R2 fairly low values, the current flowing in these resistors being able to be high enough to produce a very satisfactory attenuation of the phenomenon.
The device described above is of great interest for the regulation of an alternator driven at variable speed such as that which has been described with reference to FIG. 2. The transistor preamplifier being insensitive to variations in frequency, the device of Figure 5 constitutes an excellent regulator.
Elements A1 and A2 can be, like element f in the preceding figures, very low capacity accumulators comprising means making it possible to keep the level of the electrolyte constant or sealed alkaline accumulators whose plates may or may not contain active material. They could, moreover, be formed by any other element providing a constant and stable voltage within fairly wide limits of the current which passes through it, without departing for this from the scope of the invention.