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Dispositif pour rendre peu variable une tension alternative très variable.
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de transformer une tension alternative très va- riable en une tension alternative peu variable.
Suivant une méthode bien connue, on peut utiliser dans ce but un transformateur à haute saturation, en in- tercalant une inductance en série avec l'enroulement pri- maire.
Suivant l'invention, la tension de consommation est prise aux enroulements d'un transformateur à haute satura- tion dont le primaire est relié, avec intercalation d'une @
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capacité, à une source de courant à tension variable, une seconde capacité étant montée en parallèle avec l'enroule- ment primaire du transformateur.
La description ci-après, faite avec référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien compren- dre les avantages qu'un dispositif conforme à l'invention présente sur le montage connu.
La figure 1 montre le schéma du montage connu, P1' P2 et X1 représentant la tension d'alimentation, la tension de consommation et l'inductance primaire, respec- tivement. L'impédance secondaire est considérée comme fai- sant partie de la résistance de consommation et il n'est donc pas nécessaire de l'incorporer au schéma. x est la réactance de magnétisation qui, par suite de la haute sa- turation, dépend du courant qui la traverse et cela d'une manière telle que x diminue lorsque le courant croît.
Il ressort du schéma que la présence d'une impédan- ce primaire x1 est indispensable, puisque si x1 = 0, P2 serait = Pl, de sorte que le dispositif resterait sans effet.
Pour obtenir un effet suffisant, on est forcé d'accroître x1 en augmentant artificiellement la dispersion primaire, ou en intercalant une bobine de réactance non- saturée. Si l'on prend en considération les frais ou l'en- combrement, cette solution présente des inconvénients. En outre, dans des cas particuliers, par exemple dans le cas où le dispositif est incorporé à un appareil radio-électri- que, un champ de dispersion intense est inadmissible à cause des perturbations qu'il produit. De plus, ce dispositif est relativement peu actif au point de vue du but visé, comme cela ressort des considérations suivantes: @
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D'une façon générale, le dispositif est le plus actif pour une saturation maximum.
Il y a, cependant, une limite par suite de la teneur excessive en hauts harmoni- ques et de l'échauffement du fer. On connait donc le point de la courbe de magnétisation auquel le transformateur doit fonctionner. Comme, d'autre part, la déviation rela- tive de P2 admissible dans la zone de fonctionnement doit être considérée comme donnée, il en résulte que la dévia- tion relative de x est fixée. Il est possible d'en déduire la déviation relative de P1 qui pourra être admise sans que la déviation admissible pour P2 soit dépassée.
Si on se limite pour cette déduction au cas où la résistance de con- sommation est grande par rapport à la réactance de magné- tisation, la tension de réseau est égale à
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x+xl P1 x + x P2 En insérant les valeurs limites de x:xg (1 + v), on trouve pour la déviation relative maximum que Pl peut avoir de sa valeur moyenne P1g (quand P2 est considérée, d'une façon très approximative, comme invariable)
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g 1 - v 1 + - 9Xi
L'invention a pour but de permettre d'obtenir des déviations maxima de la tension de réseau, donc une valeur maximum de v. Il ressort de la formule ci-dessus que, même dans le cas où l'on emploie une bobine de réactance infiniment grande, c'est à dire x1 = #, w n'est pas supérieure à v, par conséquent w = v.
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Le montage ci-dessus décrit présente en outre un autre grave inconvénient. Comme la bobine de réactance intercalée en série ne donne pas passage aux harmoniques de courant plus élevées, le courant est essentiellement sinusoïdale en supposant qu'il s'agisse d'une tension de réseau sinusoïdale. La valeur effective de la tension de consommation P2 contient donc en pleine valeur toutes les harmoniques plus élevées engendrées dans l'enroulement de transformateur par suite de la saturation. Comme au cours de l'accroissement de la saturation, ces harmoniques plus élevées sont de plus en plus prononcées, l'action voulue du dispositif en est partiellement annihilée et en fait la valeur de w calculée ci-dessus n'est nullement atteinte.
Suivant la présente invention, on évite tous ces inconvénients en substituant à une bobine de réactance des condensateurs montés comme l'indique le schéma de principe figure 2. Si l'on considère pour commencer le cas où la capacité C2 = 0, on trouve la déviation relative w de la tension de réseau en substituant à x1' dans la formule dé- jà exprimée, - xc1 où xc1=- 1 représente la capaci- clw tance du condensateur intercalé en série, on a donc
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w v I - xCI ;
g (1-v2) $1 Théoriquement, on peut obtenir toute valeur voulue de w par un choix approprié de xc1' Il est, cependant, néces- saire de s'arranger pour que xc1 > xg (1 + v), sans quoi la situation sur une partie de la zone désirée de variations, zone dans laquelle x peut varier entre
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xg ( 1 + v) et xg (1 - v), n'est pas une situation d'équilibre. Ainsi, on trouve par la formule précitée w < 1
Si l'on compare ceci avec la valeur maximum de w trouvée pour le montage à bobine de réactance intercalée en série, c'est-à-dire w = v, on voit que le montage faisant l'objet de l'invention permet d'admettre une z8ne de variation bien plus grande de la tension de réseau P1' car y est petite par rapport à l'unité.
La valeur limite pour c résultant de cette condi- tion d'équilibre n'exige qu'un condensateur relativement faible dont les dimensions et le coût sont bien inférieurs à ceux d'une bobine de réactance de l'ordre de grandeur qui peut convenir pour le premier montage.
Si l'on prend également en considération les résis- tance ohmiques du montage, les pertes dans le fer et la charge secondaire, le cas devient légèrement plus compli- qué, mais dans leurs grandes lignes les considérations don- nées restent correctes. La valeur limite se déplace légère- ment,de sorte qu'on peut indiquer comme condition pour l'é- quilibre, par exemple, que la capacitance du condensateur doit être supérieure aux 3/4 de la valeur maximum, entrant en jeu au cours du fonctionnement, de la réactance de magné- tisation du transformateur.
Un avantage important du dispositif suivant l'in- vention réside d'autre part en ce que les harmoniques plus élevées dues à la haute saturation du noyau de transforma- teur ne peuvent pas ou à peu près pas pénétrer jusqu'à la partie secondaire du montage, car ils sont court-circuités par le condensateur C1' intercalé en série dans le réseau,
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et par le condensateur monté en parallèle C2. Par suite, le courant débité ne diffère que légèrement de la forme sinusoïdale et les difficultés inhérentes au montage à bobine dé réactance intercalée en série ne se manifestent pas.
Le cas général du montage représenté sur la figure 2, dans lequel C2 diffère de zéro, est important en prati- que au point de vue de la possibilité d'obtenir une nou- velle large extension de la zone de variations admissible de la tension de réseau Pl. Si l'on emploie un système de com mutation comme celui montré sur la figure 3, les condensa- teurs dont la prise de courant est désignée par un point noir à la partie inférieure sont montés en parallèle avec l'enroulement primaire du transformateur, tandis que les autres sont montés en série avec cet enroulement. Dans ce montage, la somme des capacités Cl et C2 est toujours iden- tique, de sorte que la courbe qui représente la relation entre les tensions Pl et P2 conserve sa forme, mais que les coordonnées de Pl sont toutes multipliées par la même cons- tante.
La figure 4 montre, à titre d'exemple, l'invention appliquée à un appareil redresseur qui, comme on le sait, en l'absence d'un dispositif de ce genre, est extrêmement sensible aux faibles variations de la tension du réseau.
Dans ce cas,on peut utiliser comme transformateur saturé le transformateur que comporte le dispositif existant. Les faibles dimensions des condensateurs requis C1 et C2 pré- sentent l'avantage pratique de permettre l'incorporation de ces condensateurs aux dispositifs existants, et d'autre part l'absence de champs de dispersion magnétiques (tels qu'ils se produisent dans le cas où l'oh emploie des bobines @
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de réactance) est également à considérer comme un avantage au point de vue de la possibilité de ronflements par in- duction dans les autres parties du montage.
En appliquant l'invention aux appareils de tension anodique ou aux ap- pareils récepteurs radio-électriques, on obtient non seu- lement l'avantage que ces appareils deviennent indépen- dants des fluctuations de la tension du réseau, mais en- core qu'on obtient un appareil susceptible d'être relié à tout réseau de distribution de courant alternatif.'Ceci dispense le fabricant de tenir en magasin une série de dispositifs destinés à des tensions différentes augmen- tant de 5 % en 5 %, comme c'est courant à présent, et lui permet de substituer à cette série un seul appareil universel qui sert pour toutes les tensions.
On peut mentionner encore comme avantage supplé- mentaire que l'appareil n'est pas détérioré si l'on le relie par erreur à un réseau de distribution de courant continu, puisque le condensateur intercalé en série em- pêche le passage du courant.