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Changeur de fréquence.
La présente invention se rapporte d'une façon générale aux changeurs de fréquence, et plus particulièrement aux changeurs de fréquence statiques.
Le changeur de fréquence déorit ci-après oomprend généralement un dispositif à plusieurs circuits magnétique- ment oouplés, disposés pour être alimentés par une source de oourant alternatif à une seule fréquence et réglés pour créer des courants oiroulant dans le changeur de fréquence
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d'un moins trois fréquences de battement, ces circuits étant combinés aveo des dispositifs de sortie shuntant une partie de l'un desdits circuits magnétiquement couplés, afin de fournir un courant ayant la fréquence modifiée voulue.
Conformément à l'invention, tous les circuits ma- gnétiquement oouplés sont disposés pour que chacun osoille à une fréquence telle que la somme des fréquenoes du oir- cuit magnétiquement oouplé est sensiblement égale à un nom- bre entier de fois la fréquence de la souroe génératrice de courant alternatif qui fournit de 1.'énergie au circuit magnétiquement couplé du changeur de fréquence de la pré- sente invention et qui en entretient les oscillations.
La présente invention a pour objet de fournir un lanoement certain du flux des oourants oscillants dans 1¯'en- senble des circuits magnétiquement couplés du ohangeur de fréquence, particulièrement quand ledit changeur de fré- quenoe opère en charge.
Un autre objet de la présente invention est de four- nir un lanoement certain du flux des courants osoillants dans les circuits magnétiquement oouplés, en provoquant un état électrique initial transitoire dans le changeur de fréquence.
La présente invention a pour objet aussi d'assurer l'établissement d'un flux de direction unique dans le oou- plage qui couple magnétiquement l'ensemble des circuits ac- cordés afin de rendre plus aisé le lanoement du flux des courants oscillants dans les circuits magnétiquement oou- plés du changeur de fréquence.
Un autre objet de la présente invention est d'assurer la commande du flux du courant dans les dispositifs de
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sortie en fonction de l'état électrique dans le changeur de fréquence.
La présente invention a encore pour objet d'assurer la commande du flux du courant dans les dispositifs de sortie en fonction de létat électrique de l'un desdits cir-
EMI3.1
cuits magnétiquenient oouplés.
La présente invention a également pour objet d'assurer l'interruption du flux du courant dans les dispositifs de sortie quand le oourant oscillant dans le circuit magnéti- quement couple cesse de circuler.
Un autre objet de la présente invention est d'assurer le shuntage d'une partie de l'un desdits circuits magné- tiquement oouplés, par un organe stabilisateur de sortie qui fournit un courant ayant la fréquence modifiée voulue.
Un objet supplémentaire de la présente invention est d!assurer un organe stabilisateur pour shunter une partie de 1!un des circuits magnétiquement couplés, afin de dériver une partie du courant oscillant de ladite partie shuntée de ce circuit magnétiquement oouplé, en vue de donner de la stabilité dans la source de sortie, le long d'une large zone de conditions de charge. invention
La présente/a pour autre objet d'assurer la oommande du dispositif de shuntage ou de stabilisation, sensiblement au coude (ou au voisinage de celui-oi) de la courbe d'aiman- tation du noyau de fer qui comprend une partie du dispositif de shuntage ou de stabilisation.
Un autre objet supplémentaire de la présente invention est d'augmenter la oapaoité effective de ce circuit magné- tiquement couplé auquel est relié le circuit de charge de sortie, en utilisant un transformateur pour élever la tension
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appliquée au condensateur, oe dispositif stabilisant le oourant oscillant oiroulant dans le circuit magnétiquement couplé et permettant aussi d'obtenir plus de puissanoe d'une série donnée d'inducteurs et de condensateurs.
La présente invention a pour autre objet de disposer le circuit oscillant magnétiquement oouplé de telle sorte qu'on ne produise sensiblement aucune tension de la fré- quenoe de la source génératrioe de courant alternatif dans lesdits circuits osoillants magnétiquement oouplés qui reçoivent de la source génératrice de oourant alternatif de l'énergie pour entretenir leurs oscillations.
D'autres objets et une compréhension plus complète de la présente invention peuvent être ajoutés en se rapportant à la description suivante et au dessin annexé où les par- ties identiques de la présente invention sont désignées par les mêmes référenoes.
Dans ce dessin: la fig. 1 représente un changeur de fréquence sta- tique oomportant les caractéristiques de la présente inven- tion; la fig. 2 est une forme modifiée du changeur de fré- quenoe représenté en fig. 1, dans lequel l'appareil est muni d'un dispositif de lancement; la fig. 3 est une vue d'une forme modifiée du chan- geur de fréquence statique ; la fig. 4 est une autre forme modifiée du changeur de fréquence statique; la fig. 5 est une vue semblable à la fig. 4, sauf que l'appareil représenté en fig. 5 est muni d'un dispositif de lanoement;
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la fig. 6 est une vue d'une forme encore modifiée du ohangeur de fréquence statique ; la fig. 7 est une vue partielle du ohangeur de fré- quence, représentant une forme modifiée d'un circuit de sortie de oharge;
la fig. 8 est une autre vue partielle modifiée d'une partie du ohangeur de fréquence statique, représentant par- ticulièrement le circuit de sortie de charge et la faible induction additionnelle utilisée pour donner un signal de sonnerie audible; la fig. 9 est une vue partielle d'une forme modifiée du ohangeur de fréquence, montrant le dispositif stabilisa- teur associé au circuit accordé de oompensation.
En serapportant à la fig. 1 du dessin, la présente invention comprend, de façon générale,,plusieurs circuits aooordés 10,11 et 12 qui sont magnétiquement couplés en- semble au moyen d'un noyau magnétique 13. Comme il est in- diqué, le circuit accordé 10 est disposé pour être alimenté par une source de oourant alternatif à une seule fréquence, source indiquée généralement par la référence 14. En somme, les trois circuits accordés sont réglés et accordés de telle sorte que, lorsque le circuit accordé 10 est alimenté par une source de courant alternatif à une seule fréquence, au moins trois fréquenoes de battement se trouvent produites dans les changeurs de fréquence.
Autrement dit, les deux circuits accordés 11 et 12 sont réglés de manière à osoil- ler à une fréquence telle que la somme des fréquenoes des deux circuits accordés 11 et 12 est sensiblement égale à un nombre entier de fois la fréquence de la source génératrioe de oourant alternatif, généralement indiquée par la réfé-
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renoe 14, et pouvant comprendre tout générateur approprié, transformateur, ligne de force ou réseau oapable de four- nir la puissance nécessaire à une fréquence convenable pour faire fonctionner le circuit.
On peut généralement considérer le circuit accordé 10 comme le circuit accordé d'entrée de puissanoe; celui-ci comprend principalement une induction 16, une capacité 17 et un enroulement 18 entourant la branche de gauche 19 du noyau magnétique 13. Ainsi que représenté au dessih, le circuit accordé d'entrés de puissance 10 est muni de deux bornes d'entrée 21 et 22 qui sont reliées aux conducteurs d'alimentation 23 et alimentées par la source génératrice de courant alternatif 14. Pour commander 1.'alimentation du circuit accordé d'entrée de puissance,10, on peut uti- liser tout organe adéquat, par exemple un interrupteur ou un relais 15 commandé par une commande éloignée quelconque.
Un dispositif protecteur, comme par exemple un fusible 20, peut être prévu pour prévenir les dégâts causés par une surcharge du changeur de fréquence. Les oonstantes de l'in- duotance 16, de la capacité 17 et de 1,'enroulement 18 sont choisies de telle sorte que le circuit accordé d'entrée de puissance 10 résonne à une fréquence sensiblement égale à la fréquence de la source génératrice de courant alterna- tif 14. Cette fréquence peut être indiquée par Wi. Par conséquent, lorsque le contact du relais 15 est fermé, on provoque, dans ce circuit accordé d'entrée de puissance, la circulation d'un courant oscillant ayant une fréquence sen- siblement égale à la fréquence de la source génératrice de courant alternatif 14.
Par la circulation du courant alternatif dans l'enrou-
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lement 18, on établit dans le noyau magnétique 13 un flux magnétique qui induit un courant dans les deux circuits aooordés 11 et le..Pour des conditions oonvenablement ohoi- sies, ces oourants induits entretiennent des oscillations dans ces deux circuits accordés 11 et 12.
Dans cette desoription, le circuit accordé 12 peut être caractériséccomme circuit de sortie de puissance, et le circuit accordé 11 comme circuit de oompensation.
Ainsi qu'il est représenté au dessin, le circuit ao- oordé de oompensation 11 comprend une inductaine 24, une oapa- oité 25 et un enroulement 26 entourant la branche supérieure 27 du noyau magnétique 13. Le circuit de sortie de puissanoe comprend une inducteince 30, une oapaoité 31, un transforma- teur stabilisateur de sortie 32 et un enroulement 38 entou- rant la branohe de droite 39 du noyau magnétique 13.
Les oonstantes de l'inductance 24, de la capacité 25 et de 1,'en- roulement 26 du circuit accordé de compensation 11 et les constantes de l[indrctance 30, de la oapaoité 31, du trans- formateur stabilisateur de sortie 32 et de 1.'enroulement 38 du circuit accordé de sortie de puissance 12, sont choisies de telle sorte que les circuits 11 et 12 oscillent à une fréquence telle que la somme des fréquences des deux circuits aooordée 11 et 12 est sensiblement égale à un nombre entier de fois la fréquence du circuit accordé d'entrée de puis- sanoe 10 ou la fréquence de la source génératrioe de courant alternatif 14.
Autrement dit, tous les circuits accordés magnétiquement oouplés sont disposés de façon à assurer la présence de oourants oscillants ayant au moins trois fré- quenoes de battement dans le changeur de fréquence, oou- rants alimentés et entretenus par la source génératrice de
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courant alternatif 14.
En désignant par Wg la fréquence du courant oscillant dans le circuit accorde de oompen- sation 11 et par W3 la fréquence du oourant oscillant dans le circuit accordé de sortie de puissance 12, on peut ex- primer oumme suit les équations des trois fréquences de battement: (1) W1 = W2 + W3 (2) W2 = W1 - W3 (3) W3 = W1 - W2
Admettons par exemple que la fréquence de la source génératrioe de courant alternatif 14, qui alimente le chan- geur de fréquence, soit de 60 cycles/seconde, et que l'on désire obtenir une fréquence de 15 cycles/seconde appliquée à la charge dans le circuit de sortie 12.
Dans cette appli- oation, et conformément à l'équation (1) ci-dessus, le circuit accordé de sortie de puissance 12 est réglé ou ao- oordé de façon à résonner à une fréquence de 15 cycles/ seconde. Pour satisfaire à cette équation, le circuit accordé de compensation 11 est ajusté ou accordé à une fréquence de 45 cycles/seconde. Ainsi, la somme des fréquenoes W2 et W3 respeotivement du circuit accordé de compensation 11 et du circuit de sortie de puissance 12 est égale à la fréquence W1 de la source génératrioe de oourant alternatif 14.
Exprimant la même condition par l'équation (2), on peut dire que la fréquence W2 du circuit accordé de oompen- sation 11 est égale à la différence entre la fréquence W1 de la source génératrice de courant alternatif 14 et la fréquence W3 du circuit accordé de sortie 12. Exprimant la même condition par l'équation (3), on note que la fré- quenoe W3 du circuit accordé de sortie 12 est égale à la
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différence entre la fréquence W1 de la source génératrioe de oourant alternatif 14 et la fréquence W2 du circuit ao- oordé de compensation 11. Quoique certaines fréquences aient été attribuées aux oirouits accordés 10, 11 et 12, il est entendu que l'on peut obtenir toutes autres valeurs voulues pour autant qu'elles satisfassent aux équations ci- dessus mentionnées des trois fréquences de battement.
Le circuit accordé de sortie de puissance 12 est dis- poséspour fournir de la puissanoe à la charge qui se trouve branchée en circuit avec l'enroulement secondaire 34 du transformateur stabilisateur de sortie 32. Dans la présente réalisatioh de 1.'Invention, toutes les parties représentées au dessin constituent un tout et sont munies de bornes de sortie .35 et 36, ainsi que de bornes d'entrée 21 et 22.
C'est pourquoi, dans 1.'Installation du ohangeur de fréquence monté, il est seulement nécessaire de relier les deux bornes d'en- trée 21 et 22 à une source appropriée génératrioe de courant alternatifet de relier la charge aux deux bornes de sortie 35 et 36. LJenroulement primaire 33 du transformateur sta- bibisateur de sortie 32 est muni d'un ourseur intermédiaire 37 de manière que la capacité 31 travaille à une tension su- périeure à la tension à laquelle elle travaillerait si e1 le était branohée direotement par la partie inférieure de l'en- roulement primaire 33.
Ceoi signifie que 1'efficacité de la capacité 31 est notablement augmentée de façon que, pour une puissanoe de sortie donnée, la oapaoité 31 et l'induo- tance 30 soient considérablement plus petites qu'elles de- vraient être si une tension élevée n'était pas appliquée à la oapaoité 31 au moyen du ourseur intermédiaire 37 de l'enroulement primaire 33 du transformateur stabilisateur
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de sortie 32. Conformément aux principes de la présente invention, le noyau nagnétique du transformateur stabili- sateur de sortie 32 travaille normalement au voisinage du coude de la courbe de saturation. Par conséquent, les ten- sions élevées appliquées à la capacité 31 provenant des pointes et du courant passager sont limitées.
Ainsi, lors- que la charge est enlevée et que, dans le circuit accordé de sortie de puissance 12, le courant tend à s'élever, la tension dans les divers éléments tend également à croître.
Cet accroissement de la tension dans la capacité 31 et l'enroulement primaire 33 du transformateur stabilisateur de sortie 32 réduit 1.'impédance du transformateur stabili- sateur de sortie 32, laquelle, à son tour, tend à réduire et à limiter 1.'augmentât ion de la tension et du courant en deçà d!une valeur stable dans le circuit accordé de sortie de puissance 12, lorsque la charge est diminuée. Du fait que le transformateur stabilisateur de sortie 32 prévient ou réduit tout accroissement du courant oscillant dans le circuit accordé de sortie de puissance 12 lorsque la charge est enlevée, ledit transformateur peut être caractérisé comme transformateur stabilisateur.
Ceci est une très im- portante caractéristique, en raison de ce que le changeur de fréquence peut être employé sur une zone relativement large de conditions de charge, à la fois en maintenant la stabilité et en augmentant la réaotanoe effective de la capacité 31. Pendant l'action stabilisatrice du transfor- mateur de sortie 32, celui-ci fonctionne pour dériver une partie du courant oscillant de ladite partie shuntée du circuit accordé de sortie de puissance 12. De cette manière, la valeur du aourant shunté est une fonction de la charge
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sur l'enroulement secondaire 34 du transformateur stabili- sateur de sortie 32.
Pour faciliter le lancement de l'osoillation dans le ohangeur de fréquence, on prévoit !¯'établissement d'un flux de direction unique dans le noyau magnétique 13. On peut employer tout dispositif convenable pour aimanter le noyau magnétique d'un flux de direction unique. Ainsi qu'il est représenté au dessin, on utilise un enroulement 44 entourant la branche inférieure 45 du noyau magnétique, ledit enrou- lement étant disposé pour être alimenté par un courant de direction unique fourni par toute source appropriée, par exemple una batterie, ou par le courant redressé d!une source de courant alternatif, ainsi que représenté en fig. 1.
Le courant redrèssé peut être obtenu en utilisant le trans- formateur 46 dont l'enroulement primaire est relié par le côté opposé du circuit accordé d'entrée de puissance 10, et dont l'enroulement secondaire est relié à un circuit re- dresseur 47 à double valve qui, à son tour, est relié à !¯'enroulement 44 par une induction 48. En utilisant un flux de direction unique pour aimanter la noyau magnétique 13, le changeur de fréquence représenté en fig. 1 commencera à produire des oscillations propres lorsque le contact du relais 15 sera fermé, pourvu que la charge ne soit pas trop forte. Dès que les oscillations sont lancées, la charge peut être élevée à sa valeur normale de régime.
Il existe une valeur optima jusqu'à laquelle la charge peut être éle- vée parce que, lorsque le courant de charge s!élève au-delà de ladite valeur optima, 1!appareil oesse de fonctionner jusqutà ce que le oourant de charge soit réduit à une va- leur à laquelle l'appareil puisse recommencer automatique- ment à osciller.
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La fig. 2 du dessin ,-: représenté-' une forme modifiée de l'appareil représenté en fig. 1; en fig. 2 se trouve un dispositif de démarrage en oharge. Ceoi est réalisé en provoquant l'établissement d'un état électrique initial transitoire dans l'appareil pour le lanoement des oscilla- tions, même en charge. Cet état électrique initial transi- toire peut être obtenu en accumulant de l'énergie dans l'ap- pareil afin de lancer les oscillations. ,Conformément à ce prinoipe, on prévoit la oonnexion d'un relais 52 fonction- nant à retardement en série avec le circuit accordé de sor- tie de puissanoe 12, le oontaot de relais oourt-oirouitant l'inductance 30 quand le relais est désamorcé.
Ceci signifie que, lorsque le circuit accordé d'entrée de puissanoe 10 est alimenté par la source génératrice de oourant alterna- tif 14 lors de la fermeture du oontaot du relais 15 dans le circuit accordé de sortie de puissanoe la, sera produit un courant de même fréquence que la source génératrice de courant alternatif 14. Autrement dit, à cette période de départ, il ne se produira aucune oscillation dans le circuit accordé de sortie de puissance 18 parce que l'inductance 30 est oourt-oirouitée.
Toutefois, ayant la même fréquence que la source génératrice de courant alternatif, le oourant qui circule dans le circuit accordé de sortie de puissance 12 amorce le relais 52 à retardement, supprime le court- circuit sur l'inductance 30 et permet à l'énergie accumulée dans la capacité 31 de se décharger dans l'inductance 30.
La décharge est de type oscillant et sert à déclencher un courant oscillant circulant dans le circuit accordé de sor- tie de puissance 12 ainsi que dans le circuit accordé d'en- trée de puissance 10 et dans le circuit accordé de oompen-
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sation 11. Ces osoillations sont alors entretenues et ali- mentées par la source génératrice de oourant alternatif.
Dans le fonotionnement du changeur de fréquence re- présenté on fig. 2, si le courant de charge devient trop grand et dépasse la valeur de régime, les osoillations oesseront de circuler. Ceci signifie que le relais 52 à re- tardement qui a été amoroé par le courant oscillant cir- oulant dans le circuit accordé de sortie 12 est désamorcé et oourt-oirouite l'inductance 30. Ceci provoque un état transitoire pour le lancement des oscillations dans le chan- geur de fréquence, étant entendu que, dans l'intervalle, la charge a baissa au-dessous de la valeur de régime, de façon que les oscillations puissent se poursuivre.
Au cas où la charge n!aurait pas baissé au-dessous de la valeur de régime, 1¯'opération de lanoement par le relais 52 à retardement se poursuit jusqu'à ce que la charge ait baissé au-dessous de la valeur de régime, point auquel les osoillations oon- tinuent d'exister.
La fig. 3 est représentée une autre forme modifiée de la présente invention, dans laquelle les osoillations peuvent être lancées sans aimanter le noyau magnétique par un flux de direotion unique, ainsi qu'il est représenté aux fig. 1 et 2. Dans la forme de l'invention de la fige 3, les circuits sont aooordés de telle sorte que la somme des fréquences W2 et W3 respectivement du circuit accordé de oompensation 11 et du circuit accordé de sortie 12 est égale à deux fois la fréquence W1 de la source génératrice de courant alter- natif 14.
Par conséquent, les équations des trois fréquenoes de battement. qui satisfont à ce dispositif peuvent être ex- primées comme suit:
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(4) 2W1 # W2 + W3
EMI14.1
(6) W2 2w1 ' W3 (6) W3 = 2W1 - W2
Admettons que la fréquence de la source génératrioe de courant alternatif 14 soit de 60 oyoles/seoonde et que l'on désire obtenir une fréquence de 36 cycles/seconde pour le circuit de charge. Dans cette application, le circuit accordé de sortie de puissanoe 12 serait réglé pour ré- sonner à une fréquence de 36 oyoles/seoohde, et le circuit accordé de compensation 11 serait téglé pour résonner à une fréquence de 74 cycles/seconde.
Le changeur de fréquence représenté en fig. 3 est auto-démarreur en l'absence de charge. Conformément à l'invention, il est prévu de débreancher la charge jusqu'à ce que les oscillations soient lancées dans le changeur de fréquence. Pour ce faire, on emploie un relais 53 à retardement branohé en série avec le circuit accordé de sor- tie de puissance 12 et ayant un contact qui débranche la charge quant le relais 53 à retardement est désamorcé.
Aussitôt que le oourant oscillant commence à circuler dans le circuit accordé de sortie de puissance 12, le relais 53 à retardement est amorcé et le contact se ferme pour oom- pléter le circuit de charge. Au cas où le courant de charge augmente au-delà de la valeur de régime, les oscillations cessent de circuler dans le circuit accordé de sortie de puissance 12, le relais 53 se désamorce et ceci débranche la charge de l'enroulement secondaire 34 du transformateur stabilisateur de sortie 32.
Immédiatement après le désa- morçage du relais 53 à retardement et le débranchement de la charge de l'enroulement secondaire 34, des oscillations
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se produisent à nouveau dans le circuit aooordé,de sortie de puissance 12 et alimenteront le relais à retardement afin de brancher la charge sur 1¯'enroulement secondaire 34 du transformateur stabilisateur de sortie 32 . Si le oou- . rant de charge a baissé dans l'intervalle au-dessous de la valeur de régime, les osoillations oontinuent de se pro- duire pour alimenter la charge.
Toutef ois, si, dans l'in- tervalle, le oourant de charge n'a pas baissé au-dessous de la valeur de régime, les oscillations initiales du re- lais 53 à retardement sont continuellement répétées jusqu'à oe que le courant de charge ait baissé au-dessous de la valeur de régime.
Alafia. 3, dans le circuit accordé de sortie de puis- sanoe 12 et dans le circuit accordé de oompensation 11, une des fréquences doit être supérieure et l'autre inférieure à la fréquence de la source génératrioe de oourant alternatif 14. La fréquence supérieure doit être comprise entre les limites W1 et 2W1.
Dans ce cas également, il existe des zones de fréquence du circuit accordé de sortie de puissanoe 12 et du circuit accordé de compensation 11 qui peuvent être influencés par les tensions ayant la fréquence de la source génératrioe de courant alternatif 14. Ceoi est particulièrement vrai là où les fréquenoes du circuit accordé de sortie de puissanoe 12 et du circuit accordé de oompensation 11 se rapprochent: . de la valeur de la fréquence de la source génératrice de courant électrique.
En vue d'éliminerr cette influence des tensions de fréquence de la source génératrioe de oourant éleotrique, on prévoit un oouplage magnétique des circuits oscillants tel qu'aucune tension de la fréquence de la
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source génératrice de courant alternatif ne se trouve sen- siblement induite dans le circuit accordé de sortie de puissance 12 et dans le circuit accordé de compensation 11.
Le précédent dispositif est représenté en f ig. 4 qui est sensiblement identique à la fig. 3, sauf que le noyau magnétique comporte deux noyaux magnétiques séparés 56 et 57. Ainsi qu'il est représenté, le noyau magnétique 56 est alimenté par un enroulement 58 et le noyau magnétique 57 par un enroulement 59, ces deux enroulements étant branchés en série sur le circuit accordé d'entrée de puissanoe 10.
Les deux enroulements 58 et 59 sont disposés de manière que le flux magnétique dans les noyaux magnétiques 56 et 57 circule en direction opposée, ainsi que représenté par les flèohes. Le circuit accordé de sortie de puissance 12 est couplé aux deux noyaux magnétiques 56 et 57 au moyen de deux enroulements 62 et 63 qui entourent les branches inté- rieures des deux noyaux magnétiques 56 et 57.
Le circuit accordé de oompensation 11 est couplé aux deux noyaux ma- gnétiques 56 et 57 par les deux enroulements 60 et 61 qui enveloppent également les branches adjacentes intérieures des deux noyaux magnétiques 56 et 57? Les enroulements 60 et 61 et les enroulements 62 et 63 sont disposés de manière qu'auoune tension de fréquence de la source génératrice de courant alternatif 14 ne se trouve sensiblement induite dans le circuit accordé de sortie de puissance 12 ni dans le circuit accordé de compensation 11. En d'autres termes, la tension en circuit ouvert des enroulements 60 et 61 est nulle. La tension en circuit ouvert des deux enroulements 62 et 63 est également nulle.
Le fonctionnement du changeur de fréquence représenté en fig. 4 est sensiblement le même
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que celui décrit en référence à la fig. 3 et est auto- démarreur à vide. L'avantage du circuit représenté en fig. 4 par rapport à celui représenté en fig. 3 est que les zones de fréquence du circuit accordé de sortie de puissance 12 et du circuit accordé de compensation 11 ne sont pas af- fectées par les tensions de la fréquence de la source géné- ratrice de courant alternatif 14.
Bien qu'on ait représenté deux noyaux,magnétiques séparés 56 et 57, on conçoit olai- rement que les mêmes résultats puissent être obtenus aveo un noyau magnétique ayant deux circuits magnétiques. la fig. 5, est représenta une forme de 1! invention modifiée par rapport à la fig. 4, l'appareil de la fig. 5 étant 'prévu pour provoquer un état éleotrique initial pas- sager dans le système afin de lancer les osoillations. A la fig. 5, cet état éleotrique initial passager est produit par oourt-oirouitage de l'enroulement 58 au moyen du relais à retardement 68 qui est branché en série dans le' circuit ao- cordé de sortie de puissanoe 12.
Lorsque le changeur de fré- quence de la fi g. 5 se trouve d'abord alimenté par la source génératrice de courant alternatif 14 à la fermeture du contact du relais 15, dans le circuit accordé de sortie de puissance 12 se trouve induit un oourant de fréquence sen- siblement égale à la fréquence de la source génératrice de courant alternatif 14. Dans ces conditions, le système ne commencera pas à osoiller en raison de ce que l'enroulement 58 est toujours oourt-oirouité par le relais 68 ; aussi- tôt que le courant de fréquence sensiblement égale à la fréquence de la source génératrice de courant alternatif amoree le relais 68 et supprime le oourt-oirouitage de l'en- roulement 58, une impulsion transitoire est produite, qui
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lance les osoillations dans l'appareil.
Le oourant oscillant établi dans le circuit accordé de sortie de puissanoe 12 continue à amoroer la relais 68, de sorte que le système oontinue à fonctionner et fournit le courant de la fré- quence modifiée voulue à travers la charge. Le dispositif représenté @ fig. 5 est auto-démarreur en charge. Toute- fois, au cas où le courant de charge dépasse la valeur optima ou de régime, les oscillations cesseront de circuler dans le circuit accordé de sortie de puissance 12; dans ce cas, le relais 68 se désamorce quant au oourt-oirouitage de l'enroulement 58. Dès que l'enroulement 58 est oourt- cirouité, un courant de la fréquence de la source généra- trioe de courant alternatif 14 se trouve induit dans le circuit accordé de sortie de puissanoe 12, courant qui amoree à nouveau le relais 68 afin de produire une impul- sion initiale.
Si le courant de charge a baissé entre temps à une valeur inférieure à la valeur optima ou de régime., l'appareil oontinue d!osoiller afin de fournir la fré- quenoe modifiée voulue à la charge. Mais, au cas où le oou- rant de charge n'a pas baissé au-dessous de la valeur op- à battre tima ou de régime, le relais 68 pantimirera/ jusqu'à ce que le courant de charge baisse au-dessous de la valeur optima ou de régime. il* f ig. 6 .. représenté, une forme modifiée de l'in- vention d'après la fig. 2, le système représenté et fig. 6 n'etant pas pourvu d'un circuit accordé de compensation séparé 11. Le circuit de la fig. 6 n'est également pas pour- vu de dispositifs pour établir un flux de direction unique dans le noyau magnétique 13.
A lafig. 6, le cirouit d'entrée de puissance 10 est réglé ou accordé pour résonner à la
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fréquence W2 qui, de préférence, est inférieure à la fré- quence de là source génératrioe de oourant alternatif 14.
En d'autres termes, le circuit accordé d'entrée de puis- sance 10 constitue un circuit accordé de compensation qui prend la place du circuit accordé de compensation 11 repré- senté en fig. 2. Le circuit accordé da sortie de puissance la et le circuit accordé d'entrée de puissanoe 10 sont ré- glés et choisis de telle sorte que la sommée des fréquences des courants osoillants dans ces deux circuits est sensi- blement égale à la fréquence de la source génératrioe de oourant alternatif 14. Ceci signifie que l'une des fréquences de battement est la fréquence de source génératrioe de oourant alternatif 14 elle-même et que les deux autres fré- quenoes de battement sont les fréquenoes des courants osoil- lants oiroulant dans le circuit accordé d'entrée de puis- sanoe 10 et dans le circuit accordé de sortie de puissanoe la.
Admettons que la fréquence de la source génératrice de courant alternatif 14 soit de 60 cycles/seconde et que l'on désire avoir une fréquence de 20 cycles/seconde dans le cir- ouit de charge, le circuit accordé d'entrée de puissanoe 10 sera alors ohoisi et réglé pour que la fréquence du courant oscillant circulant dans ledit circuit soit de 40 oycles/ seconde. Le fonctionnement du relais à retardement 52 pour lancer les osoillations dans l'appareil représenté en fig. 6 est sensiblement le même que celui décrit pour le relais 52 de la fig. 2.
Au lieu d!utiliser un transformateur stabilisateur de sortie 32, tel que représenté aux fig. 1, 2, 3,4, 5 et 6, le transformateur stabilisateur de sortie peut avoir la forme représentée @ fig. 7. Avec ce type de transformateur
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stabilisateur de sortie, on n'élève pas la tension appliquée à la capacité 31. Conformément à l'invention, oeoi n'offre pas l'avantage d'augmenter l'effet de capacité de la ré- aotanoe capacitive 31, tel que le réalise le transforma- teur stabilisateur de sortie 32 représenté aux fig. pré- cédentes du dessin. Toutefois, dans quelques installations, le transformateur de sortie représenté @ fig. 7 peut être employéavec de bons résultats.
Dans les installations où le changeur de fréquence est utilisé pour fournir un courant de sonnerie à un sys- tèmetéléphonique, le son audible de retour d'appel peut être aisément créé en utilisant une faible induction sup- plémentaire 71 branchée en série aveo la capacité 31, comme on peut le voir, '.. fig. 8. Ceoi fournit un dispositif très simple et effeotif pour commander la quantité du courant de sortie. A de très basses fréquences, l'inductance de la petite induction supplémentaire 71 est très faible et par conséquent n'a aucun effet appréciable qui modifierait la forme indulée dans le courant de sortie.
Toutefois, à de hautes fréquences, l'inductance de la petite induction supplémentaire 71 croît à un point tel qu'elle suffit à provoquer des modifications ou des changements dans la forme ondulée du courant de sortie produisant le signal de sonnerie audible d'un appareil téléphonique. la fig. 9 est représente une forme modifiée du ohan- geur de fréquence, dans laquelle un organe de stabilisation 74 est assooié au circuit accordé de compensation 11. Cet organe de stabilisation 74 peut comprendre toute impédance adéquate noh linéaire, telle qu'un enroulement monté sur un noyau saturable. Le circuit de sortie 12 peut être relié
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au circuit de charge par l'une quelconque des méthodes décrites dans ce brevet et représentées aux fig. préoé- dentes du dessin.
Donc, l'ensemble indiqué de façon géné- rale par la référence 75 peut désigner l'une quelconque de ces méthodes. Toutefois, dans la mesure où le circuit ac- oordé de compensation 11 de la fig. 9 est muni d'un organe de stabilisation 74, le transformateur de sortie entre le circuit de sortie de puissanoe 12 et le circuit de charge peut être ou non du type stabilisateur préalablement dé- crit.
Dans la réalisation pratique de l'invention, le noyau magnétique qui couple magnétiquement l'ensemble des circuits doit pouvoir être saturé ou bien doit être un noyau dans lequel l'impédance ohange avec les valeurs de courant. Il y a lieu d'observer que chacune des formes de la présente invention comprend, de façon générale, un dispositif de plu- sieurs circuits magnétiquement couplés, montés pour être alimentés par une source de courant alternatif à une seule fréquence et disposés pour provoquer la circulation dans le système,de courants d'au moins trois fréquences de battement, ce dispositif étant pris en oombinaison aveo des dispositifs de sortie shuntant une partie de l'un desdits circuits magnétiquement couplés, afin de fournir,un oourant ayant la fréquence modifiée voulue.
Il y a toutefois lieu de noter, en fig. 6, que l'une des trois fréquences de battement est la fréquence de la source génératrice de courant alternatif 14 elle-même. C'est pourquoi l'expression -trois frénuences de battement" signifie trois fréquences dans lesquelles la somme de deux des fréquences est égale à un nombre entier de fois la troisième fréquence, ce qui peut s'exprimer
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par l'équation suivante: n W1 = W2 + W3 dans laquelle n est un nombre entier.
Bien que l'invention ait été décrite enese référant à quelques formes de réalisation particulières, il va de soi que oelles-oi n'ont étéprises qu'à titre d'exemples, et que l'on peut recourir à de nombreux changements dans les détails de construction ainsi que dans la combinaison et l'agencement des parties, sans sortir de l'esprit ni du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
L Changeur de fréquence disposé pour être alimenté par une source de courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de résonnanoe prédéterminée, oou- plé magnétiquement à un noyau magnétique, et plusieurs cir- cuits accordés supplémentaires, chacun ayant un enroulement magnétiquement oouplé au moyau magnétique et disposé pour reoevoir de l'énergie du circuit accordé de puissance men- tionné en premier, et des dispositifs de sortie couplés aveo l'un des circuits accordés supplémentaires afin de fournir un oourant de charge ayant la fréquence modifiée voulue dépendant de la fréquence du circuit accordé de sor- tie avec lequel ledit circuit de charge se trouve couplé.
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Frequency changer.
The present invention relates generally to frequency changers, and more particularly to static frequency changers.
The frequency changer described below generally includes a device with several magnetically coupled circuits, arranged to be supplied by an alternating current source at a single frequency and adjusted to create currents flowing in the frequency changer.
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of at least three beat frequencies, these circuits being combined with output devices bypassing a part of one of said magnetically coupled circuits, in order to provide a current having the desired modified frequency.
In accordance with the invention, all the magnetically coupled circuits are arranged so that each one oscillates at a frequency such that the sum of the frequencies of the magnetically coupled coupling is substantially equal to a whole number of times the frequency of the souroe. alternating current generator which supplies energy to the magnetically coupled circuit of the frequency changer of the present invention and which maintains its oscillations.
It is an object of the present invention to provide a certain boost in the flux of the oscillating currents in all of the magnetically coupled circuits of the frequency exchanger, particularly when said frequency changer is operating under load.
Another object of the present invention is to provide a certain slowdown in the flow of the osoiling currents in the magnetically coupled circuits, by causing a transient initial electrical state in the frequency changer.
Another object of the present invention is to ensure the establishment of a single directional flow in the ou- range which magnetically couples all the tuned circuits in order to make it easier to launch the flow of the oscillating currents in the magnetically or coupled circuits of the frequency changer.
Another object of the present invention is to ensure the control of the flow of current in the devices of
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output depending on the electrical state in the frequency changer.
Another object of the present invention is to ensure the control of the flow of current in the output devices as a function of the electrical state of one of said circuits.
EMI3.1
magnetically or coupled.
Another object of the present invention is to ensure the interruption of the flow of current in the output devices when the oscillating current in the magnetically torque circuit ceases to circulate.
Another object of the present invention is to ensure the shunting of a part of one of said magnetically coupled circuits, by an output stabilizer member which supplies a current having the desired modified frequency.
A further object of the present invention is to provide a stabilizer member for shunting a part of 1! One of the magnetically coupled circuits, in order to derive a part of the oscillating current from said shunted part of this magnetically coupled circuit, in order to provide power. stability in the output source, along a wide area of load conditions. invention
Another object of the present invention is to ensure the control of the shunt or stabilization device, substantially at the bend (or in the vicinity thereof) of the magnetization curve of the iron core which comprises part of the device. shunt or stabilization.
Another further object of the present invention is to increase the effective power of this magnetically coupled circuit to which the output load circuit is connected, by using a transformer to increase the voltage.
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applied to the capacitor, a device stabilizing the oscillating current flowing in the magnetically coupled circuit and also allowing more power to be obtained from a given series of inductors and capacitors.
Another object of the present invention is to arrange the magnetically coupled oscillating circuit such that substantially no voltage of the frequency of the generator source of alternating current is produced in said magnetically coupled oscillating circuits which receive from the generator source of the alternating current. alternating current of energy to maintain their oscillations.
Other objects and a more complete understanding of the present invention may be added by reference to the following description and to the accompanying drawing where identical parts of the present invention are designated by like references.
In this drawing: fig. 1 shows a static frequency changer embodying the features of the present invention; fig. 2 is a modified form of the frequency changer shown in FIG. 1, in which the apparatus is provided with a launching device; fig. 3 is a view of a modified form of the static frequency changer; fig. 4 is another modified form of the static frequency changer; fig. 5 is a view similar to FIG. 4, except that the apparatus shown in FIG. 5 is provided with a lanoement device;
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fig. 6 is a view of a further modified form of the static frequency exchanger; fig. 7 is a partial view of the frequency exchanger, showing a modified form of a load output circuit;
fig. 8 is another modified partial view of part of the static frequency exchanger, particularly showing the load output circuit and the additional low induction used to give an audible ringing signal; fig. 9 is a partial view of a modified form of the frequency exchanger, showing the stabilizer device associated with the tuned compensation circuit.
Referring to fig. 1 of the drawing, the present invention generally comprises a plurality of coordinated circuits 10, 11 and 12 which are magnetically coupled together by means of a magnetic core 13. As indicated, the tuned circuit 10 is. arranged to be supplied by a source of alternating current at a single frequency, source generally indicated by the reference 14. In sum, the three tuned circuits are adjusted and tuned so that, when the tuned circuit 10 is supplied by a source of AC current at a single frequency, at least three beat frequencies are found produced in the frequency changers.
In other words, the two tuned circuits 11 and 12 are set so as to oscillate at a frequency such that the sum of the frequencies of the two tuned circuits 11 and 12 is substantially equal to an integer number of times the frequency of the generator source. alternating current, usually indicated by the reference
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renoe 14, and which may include any suitable generator, transformer, power line or network capable of supplying the power required at a suitable frequency to operate the circuit.
The tuned circuit 10 can generally be viewed as the tuned power input circuit; this mainly comprises an induction 16, a capacitor 17 and a winding 18 surrounding the left branch 19 of the magnetic core 13. As shown in the diagram, the tuned power input circuit 10 is provided with two input terminals 21 and 22 which are connected to the supply conductors 23 and supplied by the alternating current generator source 14. To control the supply of the tuned power input circuit, 10, any suitable device can be used, for example. example a switch or a relay 15 controlled by any remote control.
A protective device, such as for example a fuse 20, may be provided to prevent damage caused by an overload of the frequency changer. The instants of inductance 16, capacitor 17 and winding 18 are chosen such that the tuned power input circuit 10 resonates at a frequency substantially equal to the frequency of the generator source. alternating current 14. This frequency can be indicated by Wi. Consequently, when the contact of relay 15 is closed, in this tuned power input circuit, an oscillating current is caused to flow having a frequency substantially equal to the frequency of the alternating current generating source 14. .
By the circulation of alternating current in the winding
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LEMENT 18, a magnetic flux is established in the magnetic core 13 which induces a current in the two aooordés circuits 11 and le..For suitable ohoi- sies conditions, these induced currents maintain oscillations in these two tuned circuits 11 and 12.
In this design, the tuned circuit 12 can be characterized as a power output circuit, and the tuned circuit 11 as a compensation circuit.
As shown in the drawing, the controlled compensating circuit 11 comprises an inductor 24, a capacitance 25 and a winding 26 surrounding the upper branch 27 of the magnetic core 13. The power output circuit comprises an inductor. 30, an oapaoity 31, an output stabilizing transformer 32 and a winding 38 surrounding the right hand branch 39 of the magnetic core 13.
The constants of inductance 24, capacitance 25 and winding 26 of the tuned compensation circuit 11 and the constants of inductance 30, oapaoity 31, output stabilizer transformer 32 and of winding 38 of the tuned power output circuit 12, are chosen such that the circuits 11 and 12 oscillate at a frequency such that the sum of the frequencies of the two ordered circuits 11 and 12 is substantially equal to an integer times the frequency of the tuned power input circuit 10 or the frequency of the generator alternating current source 14.
In other words, all the magnetically tuned or coupled circuits are arranged so as to ensure the presence of oscillating currents having at least three beat frequencies in the frequency changer, oors supplied and maintained by the generator source.
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alternating current 14.
By denoting by Wg the frequency of the oscillating current in the compensating tuned circuit 11 and by W3 the frequency of the oscillating current in the tuned power output circuit 12, we can express or even follow the equations of the three beat frequencies. : (1) W1 = W2 + W3 (2) W2 = W1 - W3 (3) W3 = W1 - W2
Let us assume, for example, that the frequency of the alternating current generator 14, which supplies the frequency changer, is 60 cycles / second, and that it is desired to obtain a frequency of 15 cycles / second applied to the load in the output circuit 12.
In this application, and in accordance with equation (1) above, the tuned power output circuit 12 is set or tuned to resonate at a frequency of 15 cycles / second. To satisfy this equation, the tuned compensation circuit 11 is adjusted or tuned at a frequency of 45 cycles / second. Thus, the sum of the frequencies W2 and W3 respectively of the tuned compensation circuit 11 and of the power output circuit 12 is equal to the frequency W1 of the alternating current generator source 14.
Expressing the same condition by equation (2), we can say that the frequency W2 of the tuned compensation circuit 11 is equal to the difference between the frequency W1 of the alternating current generating source 14 and the frequency W3 of the circuit. tuned output 12. Expressing the same condition by equation (3), we note that the frequency W3 of the tuned output circuit 12 is equal to the
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difference between the frequency W1 of the alternating current generator source 14 and the frequency W2 of the controlled compensating circuit 11. Although certain frequencies have been allocated to the tuned oirouits 10, 11 and 12, it is understood that one can obtain any other desired values as long as they satisfy the above-mentioned equations for the three beat frequencies.
The tuned power output circuit 12 is arranged to supply power to the load which is connected in circuit with the secondary winding 34 of the output stabilizing transformer 32. In the present embodiment of the invention, all of the features parts shown in the drawing constitute a whole and are provided with output terminals .35 and 36, as well as input terminals 21 and 22.
Therefore, in the installation of the mounted frequency exchanger, it is only necessary to connect the two input terminals 21 and 22 to a suitable source of alternating current and to connect the load to the two output terminals. 35 and 36. The primary winding 33 of the output stabilizer transformer 32 is provided with an intermediate carrier 37 so that the capacitor 31 works at a voltage higher than the voltage at which it would work if it were powered by say. the lower part of the primary winding 33.
This means that the efficiency of the capacitor 31 is significantly increased so that, for a given output power, the capacitance 31 and the inductance 30 are considerably smaller than they should be if a high voltage n. was not applied to the oapaoité 31 by means of the intermediate bearer 37 of the primary winding 33 of the stabilizing transformer
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output 32. In accordance with the principles of the present invention, the nagnetic core of the output stabilizing transformer 32 normally operates near the bend of the saturation curve. Therefore, the high voltages applied to the capacitor 31 from the spikes and the transient current are limited.
Thus, as the load is removed and in the tuned power output circuit 12 the current tends to increase, the voltage in the various elements also tends to increase.
This increase in voltage across capacitor 31 and primary winding 33 of output stabilizing transformer 32 reduces the impedance of output stabilizing transformer 32, which in turn tends to reduce and limit 1. ' The voltage and current will increase below a stable value in the tuned power output circuit 12, when the load is decreased. Because the output stabilizer transformer 32 prevents or reduces any increase in the oscillating current in the tuned output power circuit 12 when the load is removed, said transformer can be characterized as a stabilizer transformer.
This is a very important feature, because the frequency changer can be employed over a relatively wide area of load conditions, both maintaining stability and increasing the effective reactivity of capacitor 31. During the stabilizing action of the output transformer 32, the latter operates to derive part of the oscillating current from said shunted part of the tuned power output circuit 12. In this way, the value of the shunted current is a function of the charge
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on the secondary winding 34 of the output stabilizer transformer 32.
To facilitate the initiation of the osoillation in the frequency exchanger, provision is made for the establishment of a single direction flux in the magnetic core 13. Any suitable device can be employed to magnetize the magnetic core of a direction flux. unique. As shown in the drawing, a winding 44 is used which surrounds the lower branch 45 of the magnetic core, said winding being arranged to be supplied by a single direction current supplied by any suitable source, for example a battery, or by the rectified current of an alternating current source, as shown in fig. 1.
The rectified current can be obtained by using the transformer 46 whose primary winding is connected by the opposite side of the tuned power input circuit 10, and whose secondary winding is connected to a rectifier circuit 47 to. double valve which, in turn, is connected to the winding 44 by an induction 48. Using a single direction flux to magnetize the magnetic core 13, the frequency changer shown in fig. 1 will begin to produce its own oscillations when the contact of relay 15 is closed, provided the load is not too great. As soon as the oscillations are initiated, the load can be raised to its normal operating value.
There is an optimum value up to which the load can be raised because, when the load current rises above said optimum value, the device will stop operating until the load current is reduced. to a value at which the device can automatically start to oscillate again.
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Fig. 2 of the drawing, -: shown - a modified form of the apparatus shown in FIG. 1; in fig. 2 is a starting device under load. This is achieved by causing the establishment of an initial transient electrical state in the apparatus for the launching of the oscillations, even under load. This transient initial electrical state can be obtained by accumulating energy in the apparatus in order to initiate the oscillations. In accordance with this principle, provision is made for the oonnection of a relay 52 operating with a delay in series with the tuned power output circuit 12, the relay oontaot oourt-orouiting the inductance 30 when the relay is de-energized. .
This means that when the tuned power input circuit 10 is supplied by the alternating current generator source 14 upon closing the oontaot of relay 15 in the tuned power output circuit 1a, a current of same frequency as the alternating current generating source 14. In other words, at this starting period, there will be no oscillation in the tuned power output circuit 18 because the inductor 30 is short-circuited.
However, having the same frequency as the alternating current generator source, the current flowing through the tuned power output circuit 12 initiates the delay relay 52, removes the short circuit on the inductor 30, and allows the energy accumulated in the capacity 31 to discharge into the inductance 30.
The discharge is of the oscillating type and serves to initiate an oscillating current flowing through the tuned power output circuit 12 as well as the tuned power input circuit 10 and the tuned oompen-
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station 11. These oscillations are then maintained and supplied by the alternating current generator source.
In the operation of the frequency changer shown in fig. 2, If the charging current becomes too large and exceeds the speed value, the oscillations will stop circulating. This means that the delay relay 52 which has been initiated by the oscillating current flowing in the tuned output circuit 12 is de-energized and shortens the inductor 30. This causes a transient state for the initiation of the oscillations in the circuit. the frequency changer, it being understood that, in the meantime, the load has dropped below the speed value, so that the oscillations can continue.
In the event that the load has not dropped below the speed value, the start operation by delay relay 52 continues until the load has dropped below the speed value. , point at which the osoillations continue to exist.
Fig. 3 is shown another modified form of the present invention, in which the oscillations can be initiated without magnetizing the magnetic core by a single flow of emotion, as shown in Figs. 1 and 2. In the form of the invention of figure 3, the circuits are ordered such that the sum of the frequencies W2 and W3 respectively of the tuned compensation circuit 11 and of the tuned output circuit 12 is equal to twice. the frequency W1 of the alternating current generator source 14.
Therefore, the equations for the three beat frequencies. which satisfy this device can be expressed as follows:
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(4) 2W1 # W2 + W3
EMI14.1
(6) W2 2w1 'W3 (6) W3 = 2W1 - W2
Let us assume that the frequency of the generator alternating current source 14 is 60 oyoles / second and that it is desired to obtain a frequency of 36 cycles / second for the load circuit. In this application, the tuned power output circuit 12 would be tuned to resonate at a frequency of 36 oyoles / seoohde, and the tuned compensation circuit 11 would be tuned to resonate at a frequency of 74 cycles / second.
The frequency changer shown in fig. 3 is self-starter in the absence of load. According to the invention, provision is made to disconnect the load until the oscillations are initiated in the frequency changer. This is accomplished by employing a delay relay 53 branohed in series with the tuned power output circuit 12 and having a contact which disconnects the load when the delay relay 53 is de-energized.
As soon as the oscillating current begins to flow through the tuned power output circuit 12, the delay relay 53 is energized and the contact closes to complete the load circuit. In the event that the load current increases beyond the speed value, the oscillations stop circulating in the tuned power output circuit 12, the relay 53 is de-energized and this disconnects the load from the secondary winding 34 of the transformer. output stabilizer 32.
Immediately after de-energizing the delay relay 53 and disconnecting the load from the secondary winding 34, oscillations
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occur again in the ordered circuit, power output 12 and will feed the time delay relay in order to connect the load to the secondary winding 34 of the output stabilizer transformer 32. If the oor-. In the meantime, the load current has fallen below the speed value, the oscillations continue to occur to supply the load.
However, if, in the meantime, the load current has not fallen below the speed value, the initial oscillations of the delay relay 53 are continually repeated until the current load has dropped below the speed value.
Alafia. 3, in the tuned power output circuit 12 and in the tuned compensation circuit 11, one of the frequencies must be higher and the other lower than the frequency of the alternating current generator source 14. The higher frequency must be between the limits W1 and 2W1.
Also in this case there are frequency regions of the tuned power output circuit 12 and the tuned compensation circuit 11 which can be influenced by voltages having the frequency of the alternating current generator source 14. This is particularly true here. where the frequencies of the tuned output power circuit 12 and the tuned compensation circuit 11 approach:. the value of the frequency of the source of electric current.
In order to eliminate this influence of the frequency voltages of the electric current generator source, a magnetic coupling of the oscillating circuits is provided such that no voltage of the frequency of the electric current.
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The alternating current generator source is not significantly induced in the tuned power output circuit 12 and in the tuned compensation circuit 11.
The previous device is shown in f ig. 4 which is substantially identical to FIG. 3, except that the magnetic core has two separate magnetic cores 56 and 57. As shown, the magnetic core 56 is powered by a winding 58 and the magnetic core 57 by a winding 59, these two windings being connected in series. on the tuned input power circuit 10.
The two windings 58 and 59 are arranged so that the magnetic flux in the magnetic cores 56 and 57 flows in the opposite direction, as represented by the arrows. The tuned power output circuit 12 is coupled to the two magnetic cores 56 and 57 by means of two windings 62 and 63 which surround the inner branches of the two magnetic cores 56 and 57.
The tuned compensation circuit 11 is coupled to the two magnetic cores 56 and 57 by the two windings 60 and 61 which also envelop the inner adjacent branches of the two magnetic cores 56 and 57? The windings 60 and 61 and the windings 62 and 63 are arranged so that a frequency voltage of the alternating current generating source 14 is not substantially induced in the tuned power output circuit 12 nor in the tuned compensation circuit. 11. In other words, the open circuit voltage of the windings 60 and 61 is zero. The open circuit voltage of the two windings 62 and 63 is also zero.
The operation of the frequency changer shown in fig. 4 is more or less the same
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than that described with reference to FIG. 3 and is a vacuum self-starter. The advantage of the circuit shown in fig. 4 compared to that shown in FIG. 3 is that the frequency areas of the tuned power output circuit 12 and the tuned compensation circuit 11 are not affected by the voltages of the frequency of the alternating current source 14.
Although two separate magnetic cores 56 and 57 have been shown, it will easily be understood that the same results can be obtained with a magnetic core having two magnetic circuits. fig. 5, is represented a form of 1! invention modified with respect to FIG. 4, the apparatus of FIG. 5 being designed to cause an initial electrical state to pass through the system in order to initiate the oscillations. In fig. 5, this transient initial electrical state is produced by shorting the winding 58 by means of the delay relay 68 which is wired in series in the auxiliary power output circuit 12.
When the frequency changer in fi g. 5 is first supplied by the alternating current generator source 14 when the contact of the relay 15 closes, in the tuned power output circuit 12 a current of frequency approximately equal to the frequency of the source is induced. alternating current generator 14. Under these conditions, the system will not start to oscillate because the winding 58 is still oourt-ouité by the relay 68; as soon as the current of frequency substantially equal to the frequency of the alternating current generating source ameliorates the relay 68 and removes the shorting of the winding 58, a transient pulse is produced, which
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launches the osoillations in the device.
The oscillating current established in the tuned power output circuit 12 continues to energize relay 68, so that the system continues to operate and provides current of the desired modified frequency through the load. The device shown @ fig. 5 is self-starter under load. However, in the event that the load current exceeds the optimum or speed value, the oscillations will cease to circulate in the tuned power output circuit 12; in this case, the relay 68 de-energizes with respect to the shorting of the winding 58. As soon as the winding 58 is shorted, a current of the frequency of the generator alternating current source 14 is induced into it. the tuned power output circuit 12, which current energizes relay 68 again to produce an initial pulse.
If the charge current has meanwhile fallen to a value below the optimum or speed value, the apparatus will continue to operate in order to supply the desired modified frequency to the load. But, in case the load current has not fallen below the value op- to beat tima or speed, relay 68 will pant / until the load current drops below optimum or diet value. il * f ig. 6 .. shown, a modified form of the invention according to FIG. 2, the system shown and FIG. 6 not being provided with a separate tuned compensation circuit 11. The circuit of FIG. 6 is also not provided with devices to establish a single direction flow in the magnetic core 13.
A lafig. 6, the power input circuit 10 is set or tuned to resonate at the
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frequency W2 which is preferably lower than the frequency of the alternating current generator source 14.
In other words, the tuned power input circuit 10 constitutes a tuned compensating circuit which takes the place of the tuned compensating circuit 11 shown in FIG. 2. The tuned power output circuit 1a and the tuned power input circuit 10 are adjusted and chosen such that the sum of the frequencies of the osoilant currents in these two circuits is substantially equal to the frequency of. the alternating current generator source 14. This means that one of the beat frequencies is the alternating current generator source frequency 14 itself and that the other two beat frequencies are the frequencies of the flowing water currents. in the tuned power input circuit 10 and in the tuned power output circuit 1a.
Assume that the frequency of the alternating current generator source 14 is 60 cycles / second and that it is desired to have a frequency of 20 cycles / second in the load circuit, the tuned input circuit of power 10 will be then selected and adjusted so that the frequency of the oscillating current flowing in said circuit is 40 oycles / second. The operation of the delay relay 52 to initiate the osoillations in the apparatus shown in FIG. 6 is substantially the same as that described for the relay 52 of FIG. 2.
Instead of using an output stabilizing transformer 32, as shown in fig. 1, 2, 3, 4, 5 and 6, the output stabilizing transformer may have the form shown @ fig. 7. With this type of transformer
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output stabilizer, the voltage applied to the capacitor 31 is not increased. According to the invention, this does not offer the advantage of increasing the capacitance effect of the capacitive reactant 31, such as produces the output stabilizing transformer 32 shown in FIGS. precedents of the drawing. However, in some installations, the output transformer shown @ fig. 7 can be used with good results.
In installations where the frequency changer is used to supply ringing current to a telephone system, the audible ringing sound can be easily created by using an additional low induction 71 wired in series with the capacitor 31 , as can be seen, '.. fig. 8. Ceoi provides a very simple and effeotive device for controlling the amount of the output current. At very low frequencies, the inductance of the small additional induction 71 is very small and therefore has no appreciable effect which would change the inductance shape in the output current.
However, at high frequencies, the inductance of the small additional induction 71 grows to such an extent that it is sufficient to cause changes or changes in the ripple shape of the output current producing the audible ringing signal of a device. telephone. fig. 9 is a modified form of the frequency changer, in which a stabilization member 74 is associated with the tuned compensation circuit 11. This stabilization member 74 may include any suitable impedance noh linear, such as a winding mounted on a saturable nucleus. The output circuit 12 can be connected
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to the charging circuit by any one of the methods described in this patent and shown in FIGS. precedents of the drawing.
Thus, the set indicated generally by the numeral 75 may refer to any of these methods. However, insofar as the tuned compensation circuit 11 of FIG. 9 is provided with a stabilization member 74, the output transformer between the power output circuit 12 and the load circuit may or may not be of the stabilizer type previously described.
In the practical embodiment of the invention, the magnetic core which magnetically couples all the circuits must be capable of being saturated or else must be a core in which the impedance changes with the current values. It will be appreciated that each of the forms of the present invention generally comprises a device of several magnetically coupled circuits, mounted to be supplied by a source of alternating current at a single frequency and arranged to cause the circuit. circulation in the system of currents of at least three beat frequencies, this device being taken in combination with output devices bypassing a part of one of said magnetically coupled circuits, in order to provide a current having the desired modified frequency .
It should however be noted, in fig. 6, that one of the three beat frequencies is the frequency of the alternating current generator source 14 itself. That is why the expression -three beat frenuencies "means three frequencies in which the sum of two of the frequencies is equal to a whole number of times the third frequency, which can be expressed
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by the following equation: n W1 = W2 + W3 in which n is an integer.
Although the invention has been described with reference to a few particular embodiments, it goes without saying that they have been taken as examples only, and that numerous changes can be made in the embodiments. details of construction as well as in the combination and arrangement of the parts, without departing from the spirit or the scope of the present invention.
CLAIMS.
L Frequency changer arranged to be supplied by an alternating current source, characterized in that it comprises a predetermined resonance circuit, or magnetically coupled to a magnetic core, and several additional tuned circuits, each having a magnetically winding coupled to the magnetic hub and arranged to receive energy from the first-mentioned power tuned circuit, and output devices coupled to one of the additional tuned circuits to provide a load current having the desired modified frequency depending the frequency of the tuned output circuit with which said load circuit is coupled.