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Transformateur de courant.
L'invention se rapporte à un transformateur de courant dont on peut avec une très grande exactitude,. rendre le courant se- condaire proportionnel au courant primaire.Elle est particulière- ment applicable à des transformateurs à une barre unique primaire.
Dans les transformateurs ordinaires,, les ampères-tours inducteurs sont égaux à la somme géométrique des ampères-tours du courant primaire et du courant secondaire.
Si Ip et Is désignent en grandeur et en phase les in- tensités du courant primaire et du courant secondaire r'espective- ment,, si le nombre réel abstrait u désigne le rapport de transfor- mation du transformateur, rapport défini comme étant le quotient des valeurs nominales des intensités du courant primaire et du courant secondaire, si Wp est le nombre de spires de l'enroulement primaire et L la longueur moyenne d'une courbe d'induction magné- tique, l'induction magnétique dans le noyau, lorsqu'il s'agit d'un transformateur ordinaire;, est déterminée par un nombre d'ampères - tours inducteurs par centimètre égal à Wp (Ip + uIs).
Tout écart par rapport à ce nombre, dû par exemple au fait que pour corriger l'inexactitude du transformateur, on mo- difie le nombre de spires secondaires ou bien établit un circuit
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branchant le secondaire ou partie du secondaire,importe peu dans l'expose ci-dessous,car l'ordre de grandeur du nombre mentionne d'ampères-tours reste le même.
Les ampères-tours inducteurs créent dans le noyau un champ magnétique qui induit dans la bobine secondaire la tension donnant naissance au courant secondaire.Dans les transformateurs ordinaires,l'erreur du transfomrateur,c'est a-dire l'écart de la proportionnalitéindiquée ci-d.ossus, est déterminée par le rapport de ces ampères-tours inducteurs au nombre d'ampères-tours primaires (ou secondaires).L'impé- dance magnétique (le quotient de la force-magnéto-motrice et le flux magnétique) du circuit magnétique a une grande influ- ence sur ce rapport.L'erreur est fréquement trop grande,par- ce que l'impédance magnétique spécifique du fer du noyau est trop grande et dépend trop fortement de la grandeur absolute de l'induction magnétique.
Tant que l'induction magnétique dans le fer est in- férieure à une certaine limite,1'impédance magnétique spé- cifique diminue à mesure que l'induction augmente.Pour que la transformation s'accomplisse à proximité de cette limite favorable de l'induction magnétique,on doit augmenter la, for- ce .magnéto-motrice par centimètre jusqu'à une valeur notable-
W ment plus élevée que p (Ip + uIs) Lorsque les noyaux
L présentent une forme telle que lès courants magnétiques s'y subdivisent,comme cela se produit par exemple dans les transformateurs cuirassés,on. peuh dans l'expression ci-des- sus donner à L la longueur moyenne des lignes de force de la dérivation considérée.
on peut done corriger l'erreur d'un trans- formateur & d'intensité en augmentant et en réglant l'induc- tion mangétique dans la matière du noyau.
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Dans les transformateurs connus on obtient cet accroissement de l'induction magnétique en munissant le transformateur d'un enroulement auxiliaire auquel on appli- que une tension auxiliaire.Cet enroulement auxiliaire est disposé de telle facon qu'il n'y a pas d'induction mu- tuelle.entre lui et l'enroulement secondaire,ni entre lui et l'enroulement primaire.Dans ce cas le courant de cet enroulement auxiliaire n'agit pas sur les courants des au-
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tres parties du transformateur,a l'exeption naturellement de l'action indirecte résultant de l'augmentation de l'induc- tion magnétique dans la matière du noyau,que l'enroulement auxiliaire a précisément pour but d'exercer.
Suivant l'invention,différentes parties de l'enroule- ment secondaire sont accouplées magnétiquement et un certain nombre (plus grand que un)de ces accouplements agissent di- rectement sur les intensités des courants dans différentes parties de l'enroulement secondaire,c'est-à-dire que par suite de l'induction mutuelle entre différentes bobines secondaires,des tensions sont induites dans l'enroulement secondaire agissant sur les courants de ce dernier.
Les courants internes circulant dans l'enroulement secon- daire fournissent avec le courant primaire les ampères- r tours nécessaires pour obtenit la valeur d'induction magnétique voulue aux différent endroits de la matière du noyau.
L'invention permet de construire des transformateurs de courant précis et d'exécution simple, le grand nombre de variantes possibles permettant de corriger les erreurs pres- que complètement.En particulier, on élimine les erreurs qui se produisent dans d'autres exécutions par suite de la magnétisation irrégulière de la matière du noyau.
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Suivant une caractéristique de l'invention,on établit la répartition du courant en munissant l'enroulement secondaire de dérivations parallèles,de telle manière que dans plus d'une dérivation deux ou plusieurs bobines a nombre de spires différent soient montées en série.Ces bobines sont alors montées aussi bien sur plus d'un noyau, que sur des noyaux séparés,
Une impédance peut être montée en parallèle sur une bobine, ou bien on peut employer plusieurs dérivations en pont (ou une dérivation en pont) dans lesquelles des forces électro-motrices (ou une force électro-motrice) peu- vent être introduites ou induites.
Eh outre,la répartition des courants peut aussi être réalisée en constituant l'enroulement secondaire de deux ou plusieurs circuits séparés électriquement.
D'autre part,on peut encore faire varier la répar- tition du courant en modifiant les constantes du circuit magnétique. Ceci peut se faire de différentes manières,par exemple en établissant des entrefers et des dérivations magnétiques.
Le grand nombre de variantes que comporte l'invention, par exemple le choix du rapport du nombre de spires et du rapport de l'impédance des bobines,et les modifications qu'on peut y apporter d'une manière simple,permettent facilement de corriger prèsqu'entièrement l'erreur.
Dans cette description on doit entendre par le terme "bobine" la réunion de spires successives qui entourent le même flux magnétique ou les mêmes flux magnétiques et qui sont parcourues par le même courant.
A la limite,une bobine peut être constituée d'une seule apire.
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Un certain nombre de formes d'exécution de l'in- vention sont décrites ci-dessous à titre d'exemples avec référence aux figures du dessin annexe.
Sur ces figures les organes semblables sont désignés pax les mêmes lettres de référence.
La figure 1 est un schéma représentant une forme d'e- xécution qui donne des résultats favorables d'une manière simple. Sur cette figure, le conducteur primaire est désigné par 1 ; f et g représentent les noyaux sur lesquels sont mon- tées les quatre bobines u,v,w et x.Ces lettres de réfé- rence servent en même temps a designer respectivement les nombres de spires de ces bobines.En choisissant convenable- ment le nombre de spires,on peut régler les champs magnéti- ques dans les deux noyaux de mainère à obtenir des intensités appropriées qui induisent des forces électro-motrices dans les différentes bobines.
Les valeurs effectives de ces forces électro-motrices sont indiquées respectivement par e u ev ew et e x .Le courant dans le circuit a u b w c est appelé ib ;le courant dans le circuit a v d x c est appelé id; et le courant qui passe dans l'instrument,par exemple un appareil de mesure est appelé isoles impédances de ces trois circuits sont désignées respectivement par zb 'zd (comprenant la résistance ohmique et les réactances de fuite) et zs
La combinaison de ces grandeurs est représentée sur le diagramme vectoriel de la figure 3.Comme les tensions eu,ev -..et ew'ex constituent une mesure des inductions magné- tiques dans les noyaux,
il résulte de l'examen de la figure 3 que ces inductions magnétiques sont notablement plus grandes que les valeurs correspondants aux tensions 1/2iszsque l'in- duction doit présenter approximativement dans les transfor- mateurs ordinaires. Les réactances de fuite comprises dans zd et zb sont négligées sur la figure 3.
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Sur la figure 2 les bobines u et v de même que les bobi- nes w et x sont combinées.Par ce simple exemple déjà. ,on se rend comptdu grand nombre de variantes que permet la dispo- sition suivant l'invention ; ce nombre peut encore être aus- menté d'une manière simple,par exemple comme c'est indiques sur la figure 4 et sur la figure 5.
Sur la figure 4 on a établi entre les points b et d un pont dans lequel est intercalée une impédance réglable zt.
Sur la figure 5 on introduit en outre dans ce pont une force électro-motrice qui est obtenue par induction sur un troisième noyau.Cette force électro-motrice peut être réglée notamment en phase et en grandeur par exemple par un enroule- ment auxiliaire h en série avec une impédance réglable zh ,ce circuit auxiliaire pouvant encore comporter éventuellement une force électro-motrice.
La figure 6 représente encore une autre combinaison 'comportant trois noyaux pour provoquer la subdivision du cou- rant is en id et ib.
Les bobines aussi bien que les noyaux peuvent être par- tiellement combinées.
La figure 7 montre schématiquement la manière dont les noyaux peuvent recevoir des enroulements combines., Pour plus de clarté on a seulement indiqué comment les enrou- lements u et w peuvent être places.Dans ce cas,w spires entourent les deux noyaux f et g ; etu-w spires entourent le noyau f seul.
Il est évident qu'une action peut aussi être exercée par le choix de la section et de la matière des noyaux.
L'invention peut être appliqués des transformateurs de courant ordinaires et à des transformateurs d'intensité différentiels.