Brevet FR2192404A1 — publié le 19740208

L'invention de Gaston Plantè,l1accumulateur au plomb; n'a guère varié depuis I880.11 est lourd, encombrant; il faut le remplir d'acide Enfin, handicap sérieux,il ne délivre que du continu,alors que la pl upart des installations industrielles réclament de l'alternatif, (transformateurs,moteurs synchrones et asynchrones,moteurs triphasés #;L'accumulateur Cadmium-Nickel,bien que plus léger,a les mêmes défauts et tient m Xs la charge Considérons maintenant la fig.I qui représente un alternateur tri phaséqui délivre son courant dans un triple circuit;lequel est relié à la terre; posons nous la question de savoir si l'opération inverse-savoir actionner un moteur en tirant de l'énergie d'un corps neutre électriquement-la Terre- est possible,et démontrons que cela ne l'est pas;ce faisant,nou8 en viendrons à établir le dispositif suivant qui permettra à l'industriel d'accumuler autant d'énergie électrique qu'il en désire,cette énergie lui étant restituée sous forme d'un courant électrique monophasé ou triphasé et sous une puissance hors de proportion avec les accus existant,car la capacité de l'engin ne dépendra que de ses dimensions,et son poids sera sans proportion avec l'accumulateur clasique. Si donc(fig 2) nous désirons retirer de l'énergie électrique de la terre,il faudra nécessairement adopter un montage analogue à celui représenté,ou M est le moteur,qui est censé recevoir de la terre de l'énergie électrique sous forme neutre,et-aprés l'avoir utilisée-lui restituer; cartes, la somme de trois courants triphasés étant nulle,la terre pourrait servir d'émetteur; mais ces courants seraient en phase:d'ou la nécessité d'intercaler trois selfs S sur le circuit;mais en outre,aucun courant ne passerait,puisque la terre est neutre; d'ou la velle nécessité d'intercaler encore trois condensateurs chargés C. Ce raisonnement va nous faire comprendre le principe de notre invention: réfléchissons auz paramètres électrostatiques régissant ce montage:l'énergie que le systéme est susceptible de nous livrer est:W=I/2 QV; q étant la charge,V le voltage; comme Q=CV;en désignant par C la capacité des condensateurs,il vient:: W=I/2 Q ;ceci Bi- gnifie que l'énergie délivrée sera directement proportion nelle au voltage et inversement proportionnelle à la capacité des con densateurs;dans notre dispositif,donc,il faudra au maximum réduire la capacitè,ce qui signifiera que-sans artifices autres qutélec- triques-le systéme ne tiendra pas la charge;et qu'il faudra lui fournir un haut voltage;observons en outre la fig 2 qui montre la répartition des charges dans le triple condensateur,ou nous voyons qu'nn vertu de la propriété des fonctions triphasées(somme nulle)les charges se répartissent harmonieusement::la lame supérieure est +,la lame inférieure -,la lame intermédiaire ±±;ce qui signifie qu'elle est négative par rapport à la supérieure et positive par rapport à l'inférieure dans une demi-période; alors nous comprendrons l'avantage d'utiliser des fonctions triphasées et méme hexa ou dodècaphasées comme il est représenté Fig 3 ou le condensateur est relié à un al ternateur à I2 phases,ce qui a le mérite d'équilibrer harmonieuse- ment les phases en évitant l'étincellage si l'on travaille à haute tension;rèfléchissons maintenant au fait que pour réaliser le montage fig 2,il A fallu charger les condensateurs,que les trois montages ne sont que des circuits oscillants classiques;;et qu'ils vont en fin de compte nous livrer un courant alternatif qui va s'amortir exponentiellement avec le temps suivant une loi connue. Maintenant, rappelons la loi fondamentale des condensateurs montés en série (cascade): et nous comprendrons que si Q1 = c1-C3 ;notre problème de diminuer la capacité ne sera rFso- lu que si tous nos condensateurs sont montés en série,ce qui aura pour conséquence que l'énergie restituée deviendra alors: =I/2 M n in représentant le nombre de condensateurs en série:l'en- C gin proposé pourra donc nous délivrer une énergie aussi grande que l'on voudra,sous réserve de monter une infinité de condensateurs en série dans le circuit oscillant.Maintenant,jetons un coup d'oeil sur la fig.4:qui représente la totalité du montage préconisé; AGF est un alternateur haute fréquence branché sur l'ensemble des circuits oscillant dont les selfs sont S et les condensateurs C;D1, D2, D3, des disjoncteurs, THF un transformateur triphasé survolteur,G une génératrice triphasée reliée mécaniquement à l'alternateur, C' un alculateur électronique informé par des voltmétres,des ampEremé- tres,des ampéremétres thermiques,des phasemétres,et relié cybernétiquement aux différents organes ce la machine;V un lourd volant,tour- nant aussi vite que possible et calé sur la génératrice, D, un disjonc teur pouvant mettre l'ensemble à volonté soit sur le secteur(ou à défaut sur le courant fourni par un alternateur auxiliaire actionné car une pile à combustible,un diesel,une turbine à gaz,un accu clas sique;T est la terre;on voit ainsi que 11 ensemble ex constitué de deux parties indépendantes; l'une constituée par l'ensemble des circuits oscillants, l'autre, constituée par l'ensemble alternateur-génératrice -volant et susceptible quand à lui de stocker l'énergie. Mise en charge. Disons tout de suite que notre prétention précédemment exprimée(oter de l'électricité à un corps neutre,savoir la erre) est vaine,puisque nous avons abouti à ce mécanisme qui implique de charger préalablement les condensateurs,et que nous savons que les courants oscillatoires des circuits oscillants s'amortiront exponentiellement;démontrons simplement que le mécanisme ici décrit n'est qu'un simple accumulateur d'énergie: On abaissera donc D,le disjoncteur principal,sur le secteur,qui fera tourner G de plus en plus vite::l'énergie cinétique s' accumu- lera dans V et la tension augmentera aux bornes de G;lorsque le vol tage désiré sera atteint-et que V tournera à la vitesse désirée on lancera le courant dans le transformateur en abaissant- tous les disjoncteurs D1, D2, D3, ce qui aura pour conséquence de créer dans les circuits oscillants des ondes entretenues, car AHF sera cal -ulé de telle sorte qu'il apportera au circuits oscillantjuste l'é orgie nécessaire pour remplacer celle perdue par effet Joule,étin ellage,courants de roucault,pertes de charge, etc... Notons que dans le puissantes installation industrielles,ces pertes pourront étre compensées par l'emploi dans gaz liquéfiés(cryoscopie)qui les limite -ont au maximum et qu'il sera utile étalement de réduire les frottements de le génératrice en utilisant les coursinets magnétioues; Entretien; alors les condensateurs sront chargés au maximum et donneront dans le circuit des ondes entretenues:ceci ne nous coutera ue l'énergie nécessaire à l'entretien du mouvement oscillatoirec'est la rançon que nous devons payer au 2ème principe de la thermo dynamique-et l'art de l'ingénieur consiste a à la reduire au maxi mum;décharge mais si nous mettons l'appareil en circuit fermé,c'est dire en coupant le contact avec le secteur et en le branchant sur "utilisation" que va t'il se passer?Te volant V va continuer à tourner par inertie,en méme temps, G recevra par l'intermédiaire du trans formateur l'énergie des circuits oscillants;en outre, l'alternateur entretiendra pendant un certain temps le mécanisme oscillatoire; l'utilisation du courant ainsi stocké tendra à amortir plus ou moins rapidement ces divers mécanismes interférant entre eux par des systémes de rétro-action: le circuit oscillant,en effet,tend à entretenir la rotation de u qui fonctionne alors en moteur asynchrone;G reçoit l'énergie stockée dans V et la transfère à l'alternateur qui par le jeu du transformateur tend à entretenir le mouvement. De quoi donc est faite la capacité de stockage énergétique d'un tel ensemble?d'abord,de l'énergie cinétique accumulée dans le volant pour donner un exemple,un volant de ISOOkgs de I métre de diamétre tournant à une vitesse angulaire de 50 t, sec aurait une énergie ciné tique de 18.500 kilogajoules; et si sa vitesse passait de 50 t sec à 30 t /secf il ferait parcourir à un véhicule de 25 tonnes à qui s'oppose une résistance à l'avancement de 00 newtons I4, 8 kms en plat,et 30 kms dans une côte de rampe 1/I00; encore s'agit t'il d'une énergie purement cinétique et non, comme c'est le cas ici, entretenue par les différents mécanismes que nous venons d'expliquer Outre cela,la capacité énergétique du système est fonction du voltage accumulé dans les circuits oscillants: onc du rapport de transfor mation du transformateur haute tension,des performances de l'alternateur et u moteur-générateur triphasé G, de l'importance et de la capacité des circuits oscillants,de l'économie réalisée par l'emploi de la cryoscopie,des coussinets magnétiques,par l'action du calcula- teur C', chargé de calculer les paramètres; réactance, capacitance, impédance, etc... et d'agir cybernétiquement sur les différentes parties du mécanisme; bref, cet accumulateur,s'il a le défaut de nous coQ ter-contrairement à l'accu classique au plobb,de l'énergie d'entre tien,délivrera en revanche des courants industriels alternatifs aussi grands que l'on désirera,puisque cela ne tient qu'à la dimension de l'en6emble,et ceci pendant des heures,et peut-étre méme des jours. Réfléchissons aussi au fait que l'industrie a depuis longtemps réalisé des appareils relatifs aux hautes tensions:klystrons,magnétrone, thyristors, etc... dont l'emploi est possible ici;que dans le montages simples,l'emploi du courant triphasé ne s'imposera pas:alors la génératrice sera un alternateur monophasé,il n'y aura que self et qu'un condensateur et il faudra cette fois un fil ce retour. Enfin,l'intéret de ce dispositif âera encore démontré par la variante suivante:disposons deux accumulateurs à quelque distance l'un de l'autre,remplaçons les circuits oscillants fe més par des circuits couverts-avec éclateur-le transformateur par un transformateur Tesla haute fréquence,ajoutons une antenne émettrice sur le premier appareil(émetteur),une antenne réceptirice sur le second,suivant les montages classiques en ondes hertziennes; alors l'émetteur transférera par voie hertzienne son énergie au récepteur.Ceci aura d'incontesta- bles avatanges (alimentation énergétiques de véhicules, de satellites, des phares et balises), mais pour le installations fixes,l'alimentation par câble sera préférable,ear l'onde hertzienne s'amortit dans l'athmosphére de telle sorte que son amplitude varie suivant I/R et l'énergie rayonnée suivant I/R, ce qui signifie que no s utilieero ns ce dispositif seulement dans le cas ou la perte d'énergie est un inconvénient mineur devant l'avantage de l'émettre par voie hertzienne. En résumé, cet appareil comporte deux parties distinctes; une partie (oscillateur haute tension) dans laquelle l'énei-gie oscille indéfinimentÇsous réserve d'entretien),une autre partie à basse tension (alternateur, volant, génératrice-moteur) elle est stockée en particulier à cause de l'inertie du volant et du fait que l'alterna- teur animé par le générateur entretient le mécanisme;c'est pour avoir séparé ces deux fonctions::stockage par inertie,et charge élevée rendue possible par les condensateurs du circuit oscillant, que nou croyons avoir résolu le probléme du stockage sous forte tension de l'énergie électrique et méme de son émission par voie herteienne. Le dispositif,objet de l'invention,peut étre utilisé dans tous les cas ou il est nécessaire de stocker de l'énergie électrique à haute tension, et dans tous ceux ou il est utile de l'expédier par voie hertsienne;l'appareil fonctionnant en mono ou triphasé;les centrales électriques pourront stocker l'énergie pour les heures de pointe; l'automobile deviendra non polluante,les navires pou ront traverser l'océan en s'approvisionnant en énergie à chaque escale,de même les aéronefs et satellites;des trains conçus spécialement parcourront le pays pour transporter l'énergie là ou elle fait défaut,d'une fa çon bien moins couteuse que le transport par câbles; enfin il sera possible d'expédier l'énergie par ondes hertziennes dans des endroits inaccessibles; galéries souterraines, alimentation des satellites, phares et balises,engins militaires. REVENDICATIONS dispositif permettant de stocker l'énergie électrique sous forme de courant mono ou triphasé sous très haute tension et de bénéficier en outre Hertzienne Caractérisé par le fait qu'il comporte deux étages,l'un à haute tension,l'autre à basse tension,le premier étant constitué de circuits oscillants,l'autre d'une génératrice calée sur un volant d'inertie. Dispositif selon la revendication I les circuits oscillants sont reliés à la génératrice par l'interme- diaire d'un transformateur élévateur de tension dispositif selon la revendication I la génératrice est calée sur un leur volant d'inertie et en relation avec les bornes basse tension du transformateuridlautre part,elle eet reliée mécaniquement à un alternateur Haute fréquence qui débite directement sur le circuil haute tension. dispositif selon la revendication I les circuits oscillants seront composés de selfs et de condensateurs mais tous les condensateurs devront être en série dans le méme circuit de maniére a diminuer autant que possible la capacité de l'ensemble dispositif selon la revendication I Un calculateur agira rétroactivement sur tous les éléments du mécanisme,des dis; neteurs permettront d'utiliser l'appareil soit sur le courant fourni par ltextérieur,soit sur l'utilisation; d'autres disjoncteurs mettront hors de circuit l'alternateur dispositif selon la revendication 1 i l'on désire utiliser l'appareil pour la transmission d'énergie par ondes hertsiennes,le transformateur sera un transformateur Tesla,l'on mettra deux appareils de ce type en présence, l'un utilise en émetteur,l'autre en récepteur; ils auront des antennes appropriées,et les circuits oscillants seront ouverts.