CH122453A - Procédé et dispositif pour la production d'impulsions électriques. - Google Patents

Procédé et dispositif pour la production d'impulsions électriques.

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CH122453A
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Kapitza Peter
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K39/00Generators specially adapted for producing a desired non-sinusoidal waveform

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  • Power Engineering (AREA)
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Description


  Procédé et dispositif pour la production d'impulsions électriques.    La présente invention comprend un pro  cédé pour la production de puissantes impul  sions électriques pendant de courts laps de  temps et un dispositif pour la réalisation de  ce procédé. Des impulsions électriques de ce  genre peuvent être utiles pour des buts de  signalisation ou pour la création de champs  magnétiques intenses.  



  Si un générateur de courant alternatif est  court-circuité sur une faible impédance de  l'ordre de celle du générateur lui-même, on  sait que pour les premières ondes avant que  l'excitation du champ ne soit neutralisée, un  courant très fort passe par le circuit. D'une  manière générale ce phénomène peut être ex  primé par l'équation suivante:  
EMI0001.0000     
    L'effet diminue pendant toute la période de  temps pris par le flux produit par le courant  d'induit pour diminuer le flux efficace dû    aux bobines de champ, la neutralisation de  ce dernier exigeant un certain temps pour  qu'elle puisse se produire, en raison de la  production d'un changement correspondant  dans le courant des bobines de champ, et de  courants induits dans le noyau de fer.

   De  cette façon, si la réaction de l'induit est  grande par rapport à la selfinduction de ce  lui-ci, la puissance rendue au circuit exté  rieur lors d'un court-circuit momentané peut  être très grande et dépasser 50 ou 100 fois la  puissance pour laquelle le générateur est  calculé.  



  L'invention est basée sur ces considéra  tions. Le procédé suivant l'invention se ca  ractérise par le fait qu'on ferme un circuit  de travail à faible impédance sur un généra  teur rotatif à courant alternatif pour un in  tervalle de temps qui n'est pas supérieur à  une période du voltage alternatif; cet inter  valle de temps sera de préférence compris en  tre une demi-période et une période du vol  tage alternatif. La puissance élevée ainsi ob  tenue n'est pas fournie par la machine qui       actionne    le générateur, mais provient de l'éner  gie cinétique emmagasinée dans les parties      rotatives du générateur ou de l'énergie d'un  volant couplé avec le générateur.  



  Le dessin annexé, donné à titre d'exem  ple, sert à l'explication de la présente in  vention.  



  Les fig. 1 et 2 montrent des courbes de  courant, de flux et de force électromotrice;  Les fig. 3 et 4 sont des sections par un  générateur;  Les fig. 5 à 7 sont des vues d'un méca  nisme interrupteur de circuit;  La fig. 8 donne une variante de ce méca  nisme interrupteur.  



  En se référant à ce dessin, et spéciale  ment d'abord à la fig. 1, la courbe E repré  sente la force électromotrice induite dans  l'induit d'un générateur de courant alterna  tif. De préférence, la machine est     court-oir-          cuitée    par un mécanisme interrupteur auto  matique, au point B (fig. 1), au moment où  la force électromotrice passe par zéro, le  courant J s'établissant graduellement. Le  mécanisme interrupteur maintient le circuit  de travail fermé jusqu'au point A (fig. 1),  où le courant J est tombé à zéro. En raison  du fait que la machine ainsi que la charge  externe comportent de l'inductance, ce point  est déplacé de la distance C A (fig. 1) du  point C où la courbe E de la force électro  motrice tombe à zéro.

   L'interruption du cou  rant au point A n'offre pas de difficulté,  attendu que le courant est pratiquement zéro  en ce point, ce qui rend cette méthode d'ob  tenir des impulsions électriques supérieure à  celles où une machine à courant continu est  utilisée. Par la théorie générale du     court-          circuitage    de générateurs de courant alterna  tif, on sait que l'amplitude du courant est  maximum quand le circuit est court-circuité  au moment où la force électromotrice est à  zéro et, par conséquent, plus petite quand le  court-circuitage est produit en tout autre  point de la période. C'est pour cette raison  que le courant prend son début au point B  (fig. 1).

   La forme de la courbe de courant  électrique obtenue dans ces demi-ondes dé  pendra de la forme de l'onde de champ ma-    gnétique produite par l'enroulement     excita-          teur    et de la disposition de l'enroulement in  duit du générateur dle courant alternatif.  Par une disposition particulière de l'enroule  ment de champ, par exemple cdans le genre  de celle montrée en F (fig. 3 et 4), et par une  disposition appropriée de l'enroulement induit  il est par exemple possible d'obtenir les dif  férentes formes de champ représentées res  pectivement par les courbes H aux fig. 1 et  2. On peut par exemple chercher à obtenir  une force électromotrice E qui donnera une  courbe de courant à sommet plat comme in  diqué en J à la fig. 2.

   En modifiant la dis  tribution des enroulements de champ et d'in  duit, il sera possible d'obtenir certaines for  mes voulues du courant qui satisferont aux  exigences de l'usage auquel le générateur est  destiné.  



  Dans la réalisation du procédé, on em  ploiera soit un générateur du type à induc  teur tournant, soit un générateur à induit  tournant, marchant de préférence à une vi  tesse élevée et qui est disposé de manière que  son impédance provenant des fuites soit aussi  faible que possible pour augmenter l'inten  sité des impulsions. La puissance maximum  W max rendue par la machine sera approxi  mativement égale à:  
EMI0002.0006     
    où X représente l'impédance, w la vitesse an  gulaire et F le flux total par l'enroulement.  Il est aussi préférable, pour obtenir une  grande puissance, que le flux soit aussi puis  sant que possible et si l'on n'exige pas de  forme spéciale pour l'impulsion électrique,  l'enroulement le plus efficace sera celui qui  est représenté en fig. 3.

   Pour réduire l'impé  dance du générateur et augmenter le flux  par l'enroulement, il est avantageux de mu  nir le générateur d'un faible entrefer et de  protéger l'enroulement excitateur par dus  connexions de cuivre, telles que des barres  d'amortissement D (fig. 3 et 4) et de dis  poser l'enroulement de l'induit de telle ma  nière qu'il présente des fuites magnétiques  aussi petites que possible. Cet effet peut être      obtenu en entourant l'enroulement, spéciale  ment les connexions de bout, de cuivre de  façon à l'emboîter par exemple dans une  boîte de cuivre. Par ces dispositions, il a été  possible d'obtenir d'un générateur à puis  sance en marche continue de 1500 kilowatts,  des impulsions électriques correspondant à  une puissance de 200,000 kilowatts.

   La  construction du générateur devra être aussi  rigide que possible, attendu que de grandes  forces mécaniques se manifestent pendant le  court-circuitage.  



  Le mécanisme interrupteur pour le     court-          circuitage    momentané du générateur est re  présenté au dessin dans deux formes d'exé  cution. Dans l'une de celles-ci (fig. 5 à 7),  un disque rotatif a de matière isolante, telle  que de la fibre, de l'ébonite, etc., comporte à  sa périphérie un segment conducteur b et est  monté sur un arbre a1 pour être actionné de  façon continue par le générateur, au moyen  d'une transmission à engrenage, à chaîne, etc.  Un frotteur c est en contact avec le disque a  qui est ajusté de telle manière que lorsque le  disque tourne dans le sens de la flèche  (fig. 7), le segment conducteur b arrive  sous ce frotteur au moment où la force élec  tromotrice se trouve à zéro, de sorte que le  circuit est fermé au moment exact voulu.

   Un  second frotteur, g, est encore prévu pour faire  contact avec le disque, quand c'est requis, et  est ajusté de telle manière que le segment b  le quitte au moment où le courant tombe à  zéro. Le courant entre par l'un des frotteurs  précités et sort par l'autre. De cette façon,  le segment b fermera le circuit de travail  seulement pour l'intervalle de temps néces  saire correspondant à la distance B-A (fig.  1 et 2). Pour obtenir une simple impulsion,  le frotteur g, monté à pivot, ne reste pas ap  puyé sur le disque et son segment pour une  révolution entière de l'arbre a1, grâce à l'em  ploi d'un dispositif de commande qui com  prend une nervure hélicoïdale k sur ledit  arbre et une came en forme de demi-écrou e,  à guidage rectiligne et coopérant avec cette  nervure.

   Une tige f pourvue d'un galet m est  appuyée par l'action d'un ressort sur la came    e, la tige f s'engageant avec un levier e1 qui  est disposé pour appuyer sur le frotteur g à  l'encontre du ressort n. Lorsqu'on désire ob  tenir l'impulsion envisagée, la came-écrou e  est mise en plane, à la main, suer l'arbre a1 à  droite de la position médiane représentée en  fig. 5. Elle est ensuite déplacée à la main  vers la gauche pour s'engager avec la nervure  hélicoïdale k et passer à la position médiane  représentée, pendant laquelle elle soulève la  tige à galet f pour produire le contact néces  saire du frotteur g sur le disque a. La     came-          écrou    e comporte une languette latérale e2  qui se guide dans une coulisse rectangulaire  du bâti, pendant son déplacement.  



  Dans la forme d'exécution de la fig. 8,  une came 1 ayant trois surfaces-cames de  rayons différents est montée sur un arbre  actionné par le générateur et coopère avec un  levier 2 pour repousser une tige-poussoir 3 à  l'encontre d'un ressort 4. La tige 3, qui est  à guidage rectiligne, agit sur une bielle mo  bile 5 reliée aux éléments 6, 7 d'un levier à  genouillère, articulé sur une tige 8 portant  une plaque de cuivre ou pont isolée 9 dis  posée pour s'engager avec deux balais 10  dans le circuit principal du générateur, lors  que le levier à genouillère est redressé, à l'en  contre de deux ressorts de rappel 12. La  bielle 5 est suspendue à un bras 15 porté par  l'armature d'un électro-aimant 14 dont la  mission est de relever la bielle 5 au niveau de  la tige-poussoir 3.

   Une détente 11 est pré  vue pour s'enclancher avec le levier 2 dans  sa position extrême, cette détente étant sou  mise à l'action d'un électro-aimant de     dé-          clanchement    13.  



  Le fonctionnement de ce mécanisme est  le suivant:  La came 1 tourne et le levier 2 en est  tenu écarté par la détente 11. La bielle 5 est  capable de tomber à la position représentée  en pointillé. Le levier à genouillère 6, 7 est  infléchi vers la droite (par rapport à sa ligne  de point mort) et le pont 9 est relevé des ba  lais 10 sous l'action des ressorts 12. Pour ob  tenir l'impulsion envisagée, l'électro-aimant  13 est d'abord excité, par exemple en" ap-      puyant sur un interrupteur à bouton inter  calé dans son circuit, pour déclencher la dé  tente 11 et libérer le levier 2 qui s'engage  alors avec la came 1. Celle-ci, en tournant,  agit par le levier 2 sur la tige, 3 de façon à  la déplacer suivant le profil de la came.

   En  suite, l'électro-aimant 14 est excité pour faire  relever la bielle 5 dans le chemin de la tige  3, au moment où le levier 2 repose sur la sur  face-came du moindre rayon de courbure de  la came 1. Avant ce mouvement de relève  ment de la bielle 5, le mouvement de rotation  de la came 1 ne peut pas affecter le levier à  genouillère et les parties se trouvent dans une  position de sécurité, mais dès que la bielle 5  se trouve relevée, il arrive que lorsque la  came 1 vient repousser, par son bossage 1a,  la tige 3, celle-ci repousse la bielle 5 pour  redresser le levier à genouillère 6, 7 et fer  mer par là le pont 9 sur les balais 10, la came  1 étant établie de telle manière par rapport  au générateur qu'elle produise cette ferme  ture au moment où le voltage du générateur  est à zéro.

   La came 1 a une conformation  telle que le contact persiste jusqu'à ce que la  surface active 1b de la came vienne agir sur  le levier 2 pour repousser la bielle 5 davan  tage et faire passer le levier à genouillère vers  la gauche au delà de sa position de point  mort, le pont 9 reprenant la position d'ouver  ture, ce qui arrive justement au moment où  le courant est sensiblement à zéro. L'électro  aimant 13 est alors désexcité, ce qui permet  à la détente 11 de réenclancher le levier 2  dans sa position extrême.

   Pour remettre le  mécanisme en état de réaliser une nouvelle  impulsion, le levier à genouillère devra être  ramené vers la droite au delà de sa position  de point neutre, et pour permettre ce     rame-          nage    sans fermer le circuit de travail, le pi  vot de l'un des éléments de genouillère peut  être mobile ou un interrupteur auxiliaire  peut être monté en série avec l'interrupteur  principal pour être ouvert temporairement.  



  Dans la disposition qui vient d'être dé  crite, les moments de fermeture et d'ouver  ture sont commandés par la came et des dé  placements de la tige 3 dans la même direc-    tion occasionnent tant la fermeture que l'in  terruption du circuit de travail. Le levier 2  est en contact avec la came pendant une seule  révolution seulement. En utilisant un inter  rupteur à pont, la vitesse avec laquelle l'es  pace d'air entre les contacts augmente est  deux fois aussi grande que dans le cas d'un  simple contact. Les bossages de la came de  vront être soigneusement établis et le bos  sage correspondant à la fermeture peut être  fixé une fois pour toutes, tandis que le bos  sage correspondant à l'interruption peut être  réglable, attendu que le moment d'interrup  tion dépend de l'impédance de la charge.  



  Comme en pratique le moment de l'inter  ruption ne peut pas être prédéterminé exac  tement et comme il doit toujours y avoir un  faible courant au moment de l'interruption,  la formation d'arcs peut être réduite au  moyen d'un condensateur relié en dérivation  sur l'endroit d'interruption ou au moyen  d'un dispositif extincteur d'arc au voisinage  des contacts d'interruption.  



  On voit que le mécanisme interrupteur  n'établit et interrompt le contact qu'une seule  fois seulement et exige ensuite sa remise en  place. Ceci ne peut pas être effectué avant  que les conditions passagères provenant du  court-circuit ne soient passées. Néanmoins,  des moyens automatiques sujets, ou non, à  une opération de commande peuvent être pré  vus pour provoquer la remise en place auto  matique du mécanisme interrupteur après  chaque interruption. Dans ces conditions, on  pourra alors obtenir une série continue d'im  pulsions électriques consécutives, le temps  entre ces impulsions étant de durée suffisante  pour permettre aux conditions passagères de  passer.  



  On comprend qu'il n'est pas absolument  nécessaire que l'interrupteur soit fermé à  l'instant où l'onde de voltage est à zéro, at  tendu que des impulsions électriques peuvent  aussi être obtenues en fermant l'interrupteur  à tout autre instant d'une     périoid@e,    bien que  ces impulsions soient alors de moindre inten  sité. Il est désirable en pratique d'ouvrir  l'interrupteur au moment où le courant tombe      à zéro, car autrement on risquerait une for  mation sérieuse d'arcs et des endommage  ments de l'appareil.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I: Procédé pour la production de puissantes impulsions électriques pendant de courts laps de temps, caractérisé en ce qu'on ferme un circuit de travail à faible impédance sur un gén#rateur rotatif à courant alternatif pour un intervalle de temps qui n'est pas supé rieur à une période du voltage alternatif. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Procédé suivant la revendication I, caracté risé en ce qu'on ferme le circuit de travail à un moment où le voltage alternatif est sensiblement à zéro et qu'on interrompt le circuit de travail à un moment où le cou rant est approximativement zéro après une impulsion unique.
    2 Procédé suivant la revendication I, caracté risé en ce qu'on empêche toute opération de fermeture subséquente du circuit jus qu'à ce que les conditions passagères résul tant de l'opération précédente soient pas sées. 3 Procédé suivant la, revendication I, caracté risé en ce que la fermeture du circuit de travail est réalisée par un mécanisme in terrupteur qu'on actionne par la rotation du générateur en synchronisme avec lui. 4 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 3, caractérisé en ce que la commande du mécanisme interrupteur par le générateur s'effectue de telle manière que le mécanisme interrupteur soit fermé une seule fois seulement dans une période de voltage alternatif.
    REVENDICATION II: Dispositif pour la mise en euvre du pro cédé suivant la revendication I, comportant, en combinaison avec un générateur rotatif à courant alternatif, un mécanisme de com mande du circuit comprenant un interrupteur électrique, des moyens de fermeture pour cet interrupteur, un organe d'actionnement en- traîné par le générateur et un membre de commande qui, lorsqu'une impulsion est dé sirée peut être interposé entre lesdits moyens de fermeture et ledit organe d'actionnement. SOUS-REVENDICATIONS: 5 Dispositif suivant la revendication II, ca ractérisé en ce que les moyens de ferme ture de l'interrupteur sont établis de façon à provoquer d'abord la fermeture de l'in terrupteur et ensuite son ouverture dans une même suite de mouvement lorsque le membre de commande est interposé entre eux et l'organe d'actionnement.
    6 Dispositif suivant la revendication II, dans lequel l'interrupteur électrique comporte un disque rotatif muni d'un segment de contact coopérant avec deux balais dont l'un est disposé pour être déplacé par les dits moyens de fermeture en dépendance dudit membre de commande et dudit or gane d'actionnement, ces deux derniers se vissant l'un par rapport à l'autre. 7 Dispositif suivant la revendication II et la sous-revendication 5, dans lequel les moyens de fermeture de l'interrupteur comportent un levier à genouillère disposé pour être commandé par une came d'ac- tionnement par l'intermédiaire d'un levier, d'une tige à ressort de rappel et d'une bielle mobile, cette dernière constituant le membre de commande précité.
    8 Dispositif suivant la revendication II, ca ractérisé en ce que les moyens de coin- mande de l'interrupteur sont établis de fa çon à permettre de réaliser automatique ment une série d'impulsions électriques consécutives. 9 Dispositif suivant la revendication II, ea- ractérisé en ce que le générateur de cou rant alternatif est établi de manière à pré senter une faible impédance dans le but d'augmenter l'intensité des impulsions.
CH122453D 1926-04-08 1926-04-08 Procédé et dispositif pour la production d'impulsions électriques. CH122453A (fr)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988008219A2 (fr) * 1987-03-25 1988-10-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Generateur d'impulsions de haute energie

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WO1988008219A2 (fr) * 1987-03-25 1988-10-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Generateur d'impulsions de haute energie
WO1988008219A3 (fr) * 1987-03-25 1988-12-01 Univ Texas Generateur d'impulsions de haute energie
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