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"Appareil d'alimentation de courant alternatif pour l'éclairage. "
La présente invention concerne les appareils d'ali- mentation de courant électrique alternatif pour l'éclairage, spécialement destinés à être utilisés dans les mines où il y a danger d'explosion, et elle a pour but de procurer un appareil sûr, pouvant être employé dans les endroits où la présence de gaz inflammables est à craindre.
Dans l'appareil suivant l'invention, les enroulements primaires de plusieurs transformateurs sont connectés les uns aux autres en série, et sont disposés de manière qu'on puisse interrompre l'amenée de courant à la charge connect'ée
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à l'enroulement secondaire d'une transformateur, en rédui- sant à zéro ou une valeur négligeable l'induction mutuelle entre les enroulements primaire et secondaire de ce trans- formateur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les en- roulements primaires de plusieurs transformateurs sont con- nectés en série les uns aux autres et à une source de courant à tension constante, tandis que les enroulements secondai- res des transformateurs sont facilement amovibles, la résis- tance du circuit magnétique d'un transformateur restant inchangée, ou ne variant que légèrement, peu importe que l'enroulement secondaire soit en place ou ait été enlevé.
Les enroulements primaires connectés en série sont couplés entre une borne et le neutre de mise à la terre ou la seconde borne de terre de l'enroulement secondaire d'un transformateur principal, le conducteur du câble connecté au point neutre servant à mettre à la terre les parties métalliques nues des transformateurs.
De préférence, on dispose le noyau du transformateur dans une enveloppe en matière non magnétique possédant une résistance électrique relativement élevée, et on enferme l'enroulement primaire du transformateur dans un récipient en matière non magnétique, garni d'une composition isolante, fendu longitudinalement en plusieurs parties isolées l'une de l'autre. On enferme l'enroulement secondaire de la même façon., et/ou ou. munit le couvercle sur lequel il est monté d'un rebord destiné à s'emboîter dans la partie principale - de l'enveloppe et à entourer l'enroulement secondaire, de manière à le prot,éger.
Une culasse en matière magnétique, de section relati- vement faible, peut être enlevée en même temps que l'enrou- lement secondaire. Le couvercle sur lequel l'enroulement se-
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condaire est monté comporte des attaches ou dispositifs analogues, destinés à maintenir l'enroulement en place.
Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-aprèsavec référence aux dessins annexés. Sur ces dessins:
Fig. 1 représente en él.évation un appareil compre- nant un transformateur et une lampe, la moitié de gauche étant en coupe, à l'exception de la partie inférieure ou socle,
Fig. 2 est une vue de côté d'une variante dans la- quelle le transformateur est connecté à la lampe par un ca- ble flexible,
Fig. 3 représente le schéma de couplage d'une instal- lation d'éclairage, et
Fig. 4 montre le schéma d'un autre couplage, suivant lequel les lampes peuvent être séparées de telle manière qu'on puisse connecter un groupe. de lampes en circuit, les décon- necter ou éventuellement les supprimer, en séparant les en- roulements primaire et secondaire d'une transformateur addi- tionnel.
Sur la Fig. 1, le globe protecteur 1 est fixé au support 5, de manière étanche aux gaz, à l'aide de la bague 2, des vis 3 et des anneaux d'étanchéité 4 serrés contre une bride périphérique du globe protecteur. On peut verrouil- ler les vis 3 de toute manière convenable, afin que seules des personnes autorisées puissent détacher le globe 1.
Ce globe contient une lampe électrique à incandescence 6 appro- pri,ée, mont.ée de manière convenable dans un socket de lampe .fixé au support 5, ce dernier étant maintenu par des vis 7 sur le couvercle 8 d'une enveloppe métallique 9 faite en une matière non-magnétique, de grande résistivité, telle que l'alliage dénommé "No-mag". Le couvercle 8 et le support 5 comportent au centre des trous 24 que les-fils venant de
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l'enroulement secondaire 20d'un transformateur traversent pour atteindre les bornes du socket dans lequel la lampe 6 est montée.
Le couvercle 8 comporte un rebord 11, destiné à s'emboîter dans la paroi latérale cylindrique 25 de l'en- veloppe 9 et maintenu contre cette paroi 25 par des écrous à ailettes et des vis 10, lesquelles sont articulées à des pattes à charnières 12 de la paroi 25 et viennent en prise avec des oreilles à encoche 26 du couvercle 8. Des vis 15 assujettissent la paroi 25 de l'enveloppe à une bride 17 du fond 14 de l'enveloppe qui fait corps avec un socle 15 ou est attaché à celui-ci, ce socle portant des bornes de connexion convenables 16, destinées à recevoir les extrémi- tés du câble d'alimentation.
Dans l'enveloppe 9 se trouve le noyau feuilleté du transformateur,composé de pièces estampées comprenant une pièce principale en forme d'E, fixée au fond 14 de l'enve- loppe, qui comporte une branche médiane 22, et deux branches extérieures 18 ainsi qu'une culasse 19. De préférence, la branche médiane est deux fois plus large que le restant du noyau et les extrémités des branches extérieures sont bi- seautées afin de s'ajuster correctement aux extrémités de la culasse, biseautées de manière correspondante.
On fixe la culasse 19 au couvercle 8, et on attache de toute manière convenable à la face inférieure de la cu- lasse l'enroulement secondaire 20, avec interposition d'un bloc intercalaire 121 en matière isolante. L'enroulement et ce bloc 121 sont susceptibles de glisser par dessus la bran- che 22 et de s'emboîter entre les branches 18. On réalise la culasse 19 de manière qu'elle se sature magnétiquement dans une certaine mesure en service, de sorte que la résis- tance du circuit magnétique ne soit p'as appréciablement n
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modifiée lorsqu'on retire la culasse. En outre, ou comme variante,on peut donnerà la branche 22 une longueur telle que lorsque la culasse est en place il subsiste un entrefer entre l'extrémité de cette branche et la culasse.
Il est préférable toutefois de se baser sur la saturation magnétique de la culasse, ce qu'on peut faire aisément en intercalant des rondelles de laiton ou des garnitures de matière isolan- te entre ses tôles de fer.
On connecte les conducteurs de l'enroulement primaire 21 à des bornes convenables du socle 15 et, de préférence, on protège cet enroulement contre les influences nuisibles de l'atmosphère en l'enfermant, ou de toute autre manière.
A cette fin, on peut enfermer l'enroulement dans un récipient annulaire fait, par exemple, en alliage dénomme "No-mag", et garnir ce récipient d'une composition isolante. Ce récipient est fendu longitudinalement en deux parties qu'on isole l'une de l'autre à leur jonction, à l'aide de mica ou d'une autre matière convenable, pour empêcher le récipient de jouqr le rôle d'enroulement secondaire court-circuit.é. On peut enfermer l'enroulement secondaire 20 de manière analogue, et/ou allonger le rebord 11 de façon qu'il entou- re cet enroulement et le protège mécaniquement.
Il est du reste avantageux d'allonger ainsi le rebord 11, parce que le chemin reliant l'intérieur et l'extérieur du transforma- teur constitue alors un long anneau délimité par des parois métalliques, lesquelles empêcheraient efficacement qu'une flamme se propage de l'intérieur de l'enveloppe dans un mélange explosif ambiant.
Pendant le fonctionnement, si on désire éteindre ou remplacer la lampe 6, on desserre les écrous à ailettes et les vis 10 et on retire le couvercle 8 en même temps que la culasse 19 et l'enroulement secondaire 20, de sorte que ce
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dernier se trouve désexcité sans que le circuit soit inter- rompu et sans production d'étincelle dangereuse.
La Fig. 2 représente une variante dans laquelle la lampe ou latterne est séparée du transformateur, un câble flexible 28 traversant des bornes serre-fils 27, 29 montées respectivement sur le couvercle 8 et sur la lampe 30, close et à l'épreuve des flammes. Le transformateur et la lampe sont munis de crochets 31, 32, à l'aide desquels on peut les suspendre séparément.
Le câble 28 comprend un fil de terre, connectant entre eux les parties métalliques nues de la lampe et du transformateur, et dans l'un comme l'autre des modes de réalisation représentés sur les Figs. l, 2, le câble servant à amener le courant aux enroulements primaires des transfor- mateurs comprend un fil de terre, connecté aux parties métal- liques nues des transformateurs, et mis à la terre.
Le transformateur principal 33 à tension constante, représenté sur la Fig. 3, comprend des enroulements primaire et secondaire triphasés 34, 55, les enroulements 36, 57, 38 de la seconde phase étant couplés en étoile et mis à la terre en 39. Trois transformateurs 40, 41, 42 reliés en série comme ceux de la Fig. 2 sont montrés, un tronçon de câble 43 'étant disposé entre le transformateur principal 33 et le transfor- mateur 40, un tronçon de câble 44 entre les transformateurs 40 et 41, et un tronçon 45 entre les transformateurs 41 et 42. Ce câble flexible est du type comportant une âme 46, et un conducteur externe concentrique 47, en fil métalli- que tressé, isolé du noyau et protégé contre les dommages mécaniques par un revêtement convenable qui peut être armé.
Une extrémité du tronçon de câble 43 traverse une borne serre-fil d'une boite à fusibles (non représentée) à l'épreuve
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des explosions, le conducteur externe 47 de cette extrémité du câble étant mis à la terre en 39 par un conducteur 49.
A l'autre extrémité du tronçon de câble, le conducteur 47 est relié à l'enveloppe 9 du transformateur 40. Une extré- mité de l'âme du tronçon de câble 43 est reliée à l'enrou- lement de phase 36 du transformateur principal 33, par un fusible 53 situé dans la boite précitée, et son autre ex- trémité est reliée à une borne de l'enroulement primaire
21 du transformateur 40. Le conducteur externe de chacun des autres tronçons de câble est relia par ses extrémités opposées aux enveloppes et noyaux respectifs des transfor- mateurs auxquels ces tronçons sont associés, et l'âme de ces tronçons de câble est reliée par ses extrémités opposées aux bornes des enroulements primaires de ces transformateurs.
Naturellement,on connecte ou unit convenablement les extré- mités adjacentes des conducteurs externesde tronçons de câble adjacents.
On connecte en 48, à l'enveloppe du transformateur
42, une borne du transformateur situé à l'extfémité la plus éloignée du groupe de transformateurs reliés en série.
On voit que les enveloppes de tous les transformateurs sont donc mis à la terre par l'intermédiaire du conducteur ex- terne 47, et qu'un circuit s'établit, à travers l'enroule- ment de phase 36 du transformateur principal 33, le fusible 53, l'âme 46 du tronçon de câble 43, l'enroulement 21 du transformateur 40, l'âme 46 du tronçon de câble 44, l'en- roulement 21 du transformateur 41, l'âme 46 du tronçon de câble 45, l'enroulement 21 du transformateur 42, l'enveloppe du transformateur 42, le conducteur 47 du tronçon de câble
45, l'enveloppe du tran sformateur 41, le conducteur 47 du tronçon de câble 44, l'enveloppe du transformateur 40, le conducteur 47 du tronçon de câble 43, et le conducteur
49.
On peut sceller de toute manière convenable la borne
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serre-fil 16 de réserve, située dans le socle du transfor- mat eur 42.
Chacun des câbles flexibles 28 est également du genre comprenant une âme 50 et un conducteur externe 51 concentrique, fait de fils métalliques tressés, isolé de l'âme et protégé contre les avaries d'origine mécanique par un revêtement approprié. De plus, on relie une borne de chacun des enroulements secondaires 20 à l'enveloppe du transformateur en 52, cette enveloppe étant également connectée en 101 au conducteur 51, et l'autre borne de l'en- roulement étant' connectée à l'âme 50. On connecte l'autre extrémité de l'âme 50 à une borne du socket de la lampe, la seconde borne de ce socket étant reliée en 102 aux par- ties métalliques de la lampe ou lant erne et, de ce fait, au conducteur 51.
Il s'en suit que les parties métalliques de la lanterne sont mises à la terre,un circuit s'établis- sant à travers l'enroulement secondaire 20, le câble 27 et le filament, de la lampe 6.
D'abitude, on connecte des groupes analogues de transformateurs reliés en série entre les enroulements de phases 37, 38 du transformateur principal 33, afin de main- tenir l'équilibre du système.
On utilise généralement un nombre de transformateurs reliés en série plus grand que ce n'est représenté sur la Fig. 3, et lorsqu'on cal'cule les transformateurs, on en di- mensionne le noyau et les enroulements primaires de manière que non seulement le courant reste sensiblement inchangé dans le circuit en série lorsqu'un enroulement secondaire est en place ou qu'on l'enlève, mais on étudie également ces enroulements primaires de manière qu'on puisse connecter le nombre en série sur le voltage disposible/voulu de transformateurs.
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Par exemple, si dix lampes sont nécessaires et que la tension disponible est de 100 volts, l'enroulement pri- maire de chacun des dix transformateurs reliés en série comportera :le nombre de spires convenant pour 10 volts.
Cette répartition de la tension du réseau présente des avan- tages et permet, entre autres, de réaliser l'enroulement primaire de manière robuste.
Dans un exemple spécifique où le courant du réseau était à 105 volts 50 périodes, on a utilisé sept transfor- mateurs r'eliés en série alimentant chacun une lampe de 100 watts et de 25 volts. Lorsque toutes les lampes étaient allumées, le courant primaire était de 11,25 ampères, avec une chute de tension de 15 volts dans chaque enroulement primaire. Dans l'enroulement secondaire de chaque transfor- mateur passait un courant de 4 ampères à 25 volts.
Le noyau de chaque transformateur comprenait 90 élé- ments, estampes en forme d'E, donnant ensemble au noyau une épaisseur d'environ 43 mm., la branche médiane de l'E ayant une largeur de 25 mm. et chaque branche latérale une largeur d'environ 13 mm. La culasse consistait de 23 lamelles de 0,5 mm. d'épaisseur chacune, séparées par des rondelles en laiton, de manière à porter l'épaisseur totale à 43 mm., la largeurde la culasse étant de 13 mm. La section de la culasse dépassait donc à peine le quart de celle de l'une ou l'au- tre branche latérale. Les dimensions extrêmes du noyau étaient d'environ 135 mm. dans le sens des branches et d'environ 88 mm. en travers de celles-ci.
Chacun des enroulements était fait de 75 spires de fil de cuivre isolé, N 12 S.W.G., et chaque enroulement se- condaire de 180 spires de fil de cuivre isola, N 17 S.W.G.
Lorsqu'on enlevait l'enroulement secondaire d'un transforma-
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teur durant le fonctionnement, le courant primaire restait à 11.25 ampères, la chute de tension dans l'enroulement primaire demeurant sensiblement inchangée*
Dans le cas de la variante représentée sur la Fig. 4, les transformateurs sont répartis en deux groupes, dont l'un comprend les transformateurs 40, 41, 42 et le second les transformateurs 55, 56, ce second groupe étant alimenté par un transformateur d'accouplement 54 de grandeur conve- nable, analogue aux transformateurs en série décrits ci- dessus.
Comme c'est représenté, au lieu de connecter la bor- ne de l'enroulement 21 du transformateur 42 à l'enveloppe de celui-ci (Fig. 3), on relie cette borne, par l'intermé- diaire de l'âme 46 d'un tronçon de câble 57, à une borne de l'enroulement primaire 21 du transformateur d'accouple- ment 54. On connecte l'autre borne de cet enroulement à l'en- veloppe 9 du transformateur d'accouplement, cette enveloppe étant reliée à son tour à l'enveloppe 9 du transformateur 42, par le conducteur 47 du tronçon de câble 57. Ceci a pour résultat que l'enroulement primaire 21 du transforma- teur 54 est excité en même temps que les enroulements pri- maires des transformateurs 40, 41, 42.
Lorsque l'enroulement secondaire 20 du transformateur d'accouplement 54 est en place, il s'établit un circuit à travers cet enroulement par l'âme 46 du tronçon de câble 58, l'enroulement primaire 21 du transformateur 55, l'âme 46 du tronçon de câble 59, l'enroulement primaire 21 du transfor- mateur 56, l'enveloppe du transformateur 56, le conducteur 47 du tronçon de câble 59, l'enveloppe du transformateur 55, le conducteur 47 du tronçon de câble 58, et l'enveloppe du transformateur 54. Les transformateurs 55, 56 alimentent donc leurs lampes en courant, les parties métalliques expo- sées des transformateurs et des lampes associées à ceux-ci
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étant mises à la. terre par l'enveloppe 9 du transformateur d'accouplement.
On réalise, de préférence, le transformateur 54, de manière que les transformateurs 55,56 et 40, 41, 42 soient du même type.
On peut connecter au transformateur principal le câble reliant les enroulement s primaires des transformateurs connectés en série, par l'intermédiaire d'un contact à fiche et d'un commutateur à l'épreuve des explosions, en ayant soin d'enclancher le, fiche et le commutateur, de maniè- re qu'on ne puisse retirer la- fiche de sa.'douille ou l'y re- mettre que lorsque le commutateur est ouvert*
Eventuellement, on peut-améliorer.le facteur de puis- sance du système en intercalant un condensateur ou disposi- tif analogue entre les bornes du courant d'alimentation, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un transformateur approprie.
On-peut modifier de différentes manières l'appareil décrit ci-dessus. Par exemple, on peut alimenter le circuit en série à l'aide d'un transformateur principal, du genre susceptible de débiter un courant constant sous un voltage variable. Dans ce cas, il faut naturellement que les trans- formateurs en série soient de type convenable, leurs cir- cuits magnétiques tétant, de préférence, réalisés de manière à fonctionner à une faible densité de flux.
On..peut éventuellement prévoir des dispositifs eon- venables,destinés à empêcher qu'on n'enlève un globe protec- teur de lampe sans avoir retira le couvercle de l'enveloppe, et la bobine secondaire. Le globe peut, par exemple (Fig.l) être maintenu en position à l'aide de dispositifs placer sous le couvercle, afin qu'on ne puisse avoir accès aces dispositifs qu'après avoir détaché le couvercle. On peut en outre munir le couvercle 8 de contacts à ressort destinés à venir en prise avec la paroi 25 de l'enveloppe lorsqu'on
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met le couvercle en place ou qu'on l'enlève, afin d'assu- rer que ce couvercle soit toujours mis à la terre lors- qu'il pourrait être sous courant.
On peut utiliser tout type convenable de câble, par exemple un câble à trois âmes, dont l'une constitue le conducteur de mise à la terre* ,Où peut simplifier la construction de la culasse détachable, en utilisant une seule plaque de matière magné- tique, ayant une section susceptible d'assurer le degré de saturation voulu. Cette plaque peut être faite de la matiè- re qu'on emploie couramment pour fabriquer les,noyaux de transformateurs, ou être en fonte.
Au lieu d'enfermer l'enroulement primaire dans un récipient annulaire, on peut séparer la partie inférieure de l'enveloppe, contenant l'enroulement, de sa partie supé- rieure, en plaçant un diaphragme sur l'enroulement. Ce dia- phragme peut consister en une feuille circulaire en alliage non magnétique de haute résistance, dont la face adjacente à l'enroulement primaire est revêtue d'une feuille de ma- tière isolante. On ménage dans ce diaphragme-des trous per- mettant de l'enfiler sur les branches du noyau, et on fend la feuille métallique afin d'empêcher que des courants n'y circulent. Un anneau moulé en matière isolante, emboîté dans l'enveloppe, comporte une bride venant en prise avec la surface périphérique supérieure du .diaphragme, et des manchons en matière isolante séparent des branches du noyau les bords des trous.
On peut garnir de composition isolante la partie inférieure de l'enveloppe ainsi divisée par le diaphragme.
Lorsqu'on prolonge le rebord 11 de manière qu'il protège l'enroulement secondaire, on peut disposer un dia- phragme analogue dans l'extrémité ouverte de ce rebord, mais
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dans ce cas il faut disposer des tubes convenables entre le noyau et les trous du diaphragme., afin d'empêcher que la composition isolante ne pénètre dans les interstices où les parties supérieures des branches du noyau s'emboî- tent, lorsque la culasse est en place.
REVENDICATIONS
1. Appareil d'alimentation de courant électrique al- ternatif pour l'éclairage, comportant plusieurs transforma- teurs disposés de telle manière qu'on puisse interrompre l'amenée de courant à la charge connectée à l'enroulement secondaire de l'un quelconque des transformateurs, en r.édui- sant à zéro ou une valeur négligeable l'induction mutuelle entre les enroulements primaire et secondaire de ce transfor- mateur, tandis que les enroulements primaires des transfor- mateurs sont reliés les uns aux autres en série.
2. Appareil d'alimentation de courant électrique al- ternatif pour l'éclairage, comprenant plusieurs transforma- . leurs dont les enroulements primaires sont reliés les uns aux autres en série, et dont on peut aisément séparer les enroulements primaire et secondaire.
3. Appareils d'alimentation de courant électrique alternatif pour l'éclairage, caractérisé en ce que les enrou- lements primaires de plusieurs transformateurs sont reliés les uns aux autres en série et sont associés à une source de tension constante, tandis que les enroulements secondaires des transformateurs sont aisément amovibles, la résistance du circuit magnétique d'un transformateurrestant inchangée, on ne variant que légèrement, peu importe que l'enroulement secondaire soit en place ou enlevé.