DISPOSITIF REGULATEUR DE TENSION.
Parmi les divers dispositifs de réglage de la tension des courants alternatifs on connait les régulateurs d'induction ou les transformateurs à noyau coulissant, chacun d'eux consistant essentiellement en deux systèmes de bobines
tels que l'un d'eux fournisse l'excitation du dispositif, l'autre étant connecté
en série avec le circuit à régler. Le réglage de la tension s'effectue en modifiant la position des bobines connectées en série par rapport à la bobine d'excitation, par rotation ou translation de manière à faire varier la valeur du déphasage de la tension induite dans les bobines séries par le flux des bobines d'excitationt Bref, les positions relatives des bobines d'excitation et des bobines série
ou éventuellement des régions du noyau de fer qu'elles entourent doivent subir
une modification et c'est cette modification qui provoque le réglage de la tension L'invention présente des avantages remarquables sur les solutions antérieures. Le principe en est que les bobines et les parties de noyau de fer qui les portent ne se déplacent pas, en général, les unes par rapport aux autres, et que la modification de la tension sur les bobines en série est due non au déplacement de la bobine, mais à celui d'une pièce indépendante des bobines d'excitation et des bobines en série, par le fait que le champ passant par la bobine série en présence d'une pièce mobile ne pénètre qu'une partie des spires de la bobine série, partie qui varie indépendamment de la position de cette pièce mobile le produit du flux par le nombre des spires traversées variant de ce fait*
En plus de l'avantage présenté par l'absence de bobines mobiles, cette solution offre aussi celui de réduire les efforts sur la pièce mobile, surtout en cas de déplacement perpendiculaire à la direction du flux, le dispositif
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ment au minimum,
Naturellement dans des cas spéciaux, le réglage indépendamment du mouvement des bobines d'excitation et des bobines série, peut être combiné aussi de manière qu'éventuellement l'une des bobines, ou une/parties des noyau de fer entourées par elles, est mobile également,
Au point de vue de la fabrication, il est préférable que la pièce mobile effectue un mouvement de rotation bien qu'on puisse naturellement lui faire subir aussi un mouvement rectiligne ou tout autre mouvement quelconque.
On comprends, mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et au dessin qui l'accompagne" donné simplement à titre d'exemple et dans lequel :
La Figtl représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle g est la bobine d'excitation, s la bobine série et h les encoches contenant la bobine série. La partie K est une pièce mobile, qui peut effectuer un mouvement de rotation autour de l'arbre 0. Le fonctionnement de l'appareil se comprend aisément si on fait tourner la pièce k dans le sens de la flèche n autour de 0 , le flux de la bobine g traverse un nombre de spires de plus en plus grand; par conséquent, la tension induite dans celles-ci augmente et.s'ajoute
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Pour diminuer le flux de fuite, on peut placer des spires en court-circuit, soit sur les diverses parties du noyau fixe, soit sur le noyau mobile, de manière que, sur la partie supérieure du noyau mobile, une spire en court circuit entourant le noyau de fer fixe et se déplaçant avec la partie mobile (non représentée dans la figure) soit placée de manière à empêcher que le flux dans le noyau fixe ne dépasse la partie mobile.
Pour diminuer la réaction de l'armature de la bobine série, la partie mobile peut être aussi pourvue d'entrefers dans le sens radial.
Dans la figure, on a en outre représenté une spire en court-circuit r, appliquée à la partie mobile et qui sert également à diminuer la réaction de la bobine série. Pour empêcher aussi le passage du flux au delà de l'extrémité du noyau de fer fixe, on peut aussi appliquer en cet endroit une autre spire en court-circuit R.
Il est indiqué de constituer le noyau de fer fixe, à la manière indiquée, au moins en deux parties, de sorte que la bobine d'excitation et la bobine série puissent être enfilées ou bobinées sans difficulté.
La forme d'exécution représentée s'adapte , comme il est mentionné pour le réglage de la tension dans un seul sens. Pour te réglage de la tension dans les deux sens, on peut employer -selon la méthode connue- un régulateur de tension à un seul sens, combiné avec un élévateur de tension, de dernier faisant
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lateur et dans le même sens. On peut d'ailleurs, dans ces conditions, employer le régulateur lui-même, par exemple de manière que la bobine série qui a, comme on l'a dit, fait varier la tension, soit appliquée sur le circuit de flux de la bobine d'excitation. On peut cependant pour effectuer le réglage dans les deux sens, utiliser la solution indiquée sur la figure 2, qui diffère surtout de la figure 1 en ce que le flux d'excitation ou sa plus grande parties �our une forme convenable du noyau de fer, se ferme suivant la position de la pièce mobile, en deux circuits magnétiques séparés, dans lesquels le sens du flux est opposé à <EMI ID=4.1>
rées du noyau de fer, qui dans la position médiane de réglage se trouvent en dehors du circuit du flux, alors que pour le réglage dans l'un ou l'autre sens
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Afin que le flux puisse être modifié par la pièce mobile à travers un entrefer aussi petit que possible, il est opportun de placer les pires série dans des encoches à la manière indiquée dans la figure, en particulier quand on peut diminuer la réaction des spires série autrement que par un entrefer, par <EMI ID=6.1>
encoches normales, des encoches fermées, et, pour faciliter le montage, utiliser des bobines série enfilées sur un noyau de fer lisse, de telle sorte que la pièce c qui conduit le flux d'excitation et qui est pourvue d'encoches, puisse être placées entre les aspires des dites bobines série. Cette solution comportant une pièce k, se déplaçant suivant un mouvement rectiligne, est visible sur la fig.3;
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bobine série.
On peut naturellement aussi employer d'autres solutions, telles que par exemple une pièce magnétique qui se déplace de chaque côté de la bobine série ou encore des chemins de passage sur les deux côtés de la pièce magnétique mobile. Dans les figures 4-5, on a représenté, à titre d'exemple, une solution où la pièce k ,guidée par exemple par un filetage,effectue un mouvement de rotation et de translation progressive,
Dans le mode de réalisation représenté sur les dites figures, les bobines d'excitation et les bobines série sont enfilées sur les branches du noyau de fer en U ,et entre les dites branches se déplace, d'un mouvement hélicoïdal,
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nière n'est même pas nécessaire, et la pièce k peut être guidée rectilinéairement et commandée par un système vis-écrou. Entre les spires a et la partie
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fermées pour les spires s de manière à diminuer ltentrefer dans le circuit du flux d'excitation. Pour réduire les fuites, il est opportun de prévoir entre les tôles-et surtout sur la partie recouvrant les spires- soit des entrefers,
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citées, un noyau magnétique cylindrique comportant des encoches dans lesquelles sont placées les bobines série, de telle sorte que les spires préparées au prialable et de plus grand diamètre, soient enfilées sur le noyau de fer et déplacées ensuite vers la droite, puis comprimées dans les encoches.
Bien entendu, l'enroulement peut être placé aussi dans un nombre moindre d'encoches, éventuellement dans une seule, auquel cas, suivant la position de la pièce mobile, une partie plus ou moins grande du flux traverse les spires et par conséquent, comme précédemment selon la position de la pièce mobile le produit du nombre des spires série par le flux d'excitation qui les traverse varie également. Le régulateur représenté dans les figures 4-5 et décrit cidessus, muni de branches en U peut être aussi prévu de telle sorte que la
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la pièce mobile tourne le nombre de spires traversées par le flux augmente sur une branche et diminue sur l'autre, les spires série devant être enroulées en sens opposé sur les deux branches.
Le régulateur conforme à l'invention peut de même être prévu pour obtenir le réglage dans les deux sens, à la manière d'un transformateur ou
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Pour diminuer le ronflement il peut être opportun de noyer le dispositif dans un liquide isolant tel que l'huile*
Du fait qu'une force minime suffit à entrainer le régulateur, il peut être fabriqué à très bon marché et constitue un régulateur de tension automatique actionné par un relais sensible aux variations de tension*
Pour effectuer le réglage de la tension on a jusqu'alors fait usage de transformateurs régulateurs, ainsi que de divers systèmes de régulateurs continus qui fonctionnent de telle manière qu'un relais sensible à la tension provoque -soit directement, soit par l'intermédiaire de circuits de commande auxiliaires* le mouvement d'un dispositif contacteur ou bien le déplacement continu de systèmes de bobines l'un par rapport à l'autre.
Les premiers présentent l'inconvénient que le réglage se fait par à-coups, en échelons à l'aide de dispositifs de couplage mécaniques compliqués, tandis que les derniers possèdent le désavantage que les dispositifs connus jusqu'ici (régulateurs à Induction, transformateurs à contacts glissants, transformateurs à noyau Goum lissant, etc...} sont très coûteux et sont, en outre, souvent exposés à l'action dynamique des courants, qui, en particulier, produit un ronflements
Dans les transformateurs régulateurs de tension, le réglage se fait par bonds, en combinant au moins deux:tensions partielles de manière différente, soit en les faisant en sens Inverse en grandeur et en direction, soit en les ajoutant ou les retranchant de la tension à régler. Dans ce cas, le passage d'un échelon à l'autre peut être fait naturellement par petits bonds intermédiaires, ou le cas échant, d'une manière continue -par exemple au moyen d'une résistance liquide*
D'une manière similaire, mais en modifiant les tensions partielles non pas par bonds, mais d'une manière continue, on obtient, selon l'invention, un régulateur de tension à bon marché, simple et continu, qui permet de réalisa' un réglage parfaite
En envisageant la solution connue, par transformateur, il est possible de produire les tensions partielles en effectuant le réglage par exemple par des bobines excitatrices en série, branchées sur la tension à régler, ou sur une tension proportionnelle à celle-ci; ces bobines engendrent au moins deux circuits magnétiques, dont les réluctances peuvent être modifiées simultanément d'une manière continue en sens inverse et dont les flux (cas du réglage symétrique ou l'un de ces flux (cas du réglage dans un seul sens}, exercent un effet régulateur dans la ou les bobines série traversées par le flux. La variation de réluctance peut se faire, par exemple, par déplacement relatif de certaines parties des circuits magnétiques en modifiant en certains endroits soit la section du circuit magnétique, soit la valeur d'un entrefer réglable, etc..
Sur ce principe cité à titre d'exemple et discuté par la suite d'une manière détaillée, d'une manière générale, les solutions suivant ltinvention
vent
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des condensateurs ou des valves électriques en série avec le circuit à régler réagissent mutuellement sur une ou plusieurs parties du dispositif entraîné par un relais sensible à la variation de tension, de telle sorte que la valeur des tensions partielles y produites soit modifiées d'une manière continue, correspondant à la variation de position de la partie mobile.
Certaines formes de réalisation perfectionnée de l'objet de l'invention sont telles que leurs pièces mobiles ne subissent aucun effort au cours du réglage, cet effort pouvant aussi être compensé, si possible. Or, comme dans le cas des solutions envisagées, de tels efforts, s'ils existent, sont minimes, le régulateur de tension peut être actionné automatiquement et direc-
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à distance, actionné directement ou indirectement par un relais n'absorbant qu'une faible énergie, dès que la valeur de la tension s'écarte de la valeur constante qu'on s'impose, c'estâ-dire de la tension de base, Quelques formes de réalisation de l�objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, sur les figures 6 à 13 et 17 à 18 des des-
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mas de principe*
Sur la disposition la plus caractéristique et la plus simple
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une tension partielle qui diminue la valeur de la dite tension; en modifiant d'une manière continue la valeur des flux, la tension réglée varie également d'une manière continue entre les limites de réglage maximum et minimum*
Dans la solution représentée figure 6, la disposition de princi-
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cées sur un-noyau de fer commun et ouvert e à trois branches avec lequel coopère l'armature b placée en face des extrémités des branches, et se déplaçant dans le sens longitudinal, En déplaçant b par exemple vers le haut (dans
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reste invariable, tandis que la réluctance opposée au flux II augmente d'une manière continue; par conséquent, la plus grande partie du flux régulateur total est refoulée dans le circuit magnétique I et pour un sens d'enroulement
<EMI ID=19.1> c'est le flux II qui augmente d'une manière continue au détriment du flux I, ce qui entraine une diminution de la tension réglée.
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manière continue, et il peut fonctionner en service permanent dans une position quelconque correspondant à un degré de réglage choisi.
Etant donné que le rapport des flux est déterminé par les reluetances, la chute de tension dans les régulateurs due au courant principal sera relativement grande. Par conséquent, ces régulateurs sont particulièrement efficaces pour les abonnés des réseaux d'éclairage, du fait que la chute de tension
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La solution indiquée sur la figure 6 peut être appliquée de di-
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(non représentée peut être réalisée par exemple en prévoyant de l'autre côté de l'armature b à droite sur la figure un noyau de fer e à peu près identique et un système de bobines approprié.
Ce régulateur peut être construit pour le réglage symétrique
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des tensions partielles. La caractéristique essentielle du régulateur consiste en l'existence de deux tensions partielles, variables d'une manière continue, auxquelles correspondent deux flux correspondant à deux circuits magnétiques indépendants. Naturellement, au point de vue du fonctionnement, les deux cir-
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tel qu'un condensateur variable ou une combinaison de valves électriques si l'impédance de ces organes peut également varier d'une manière continue,
Le régulateur peut être construit, comme le montre la figure 6, soit qu'il comporte un enroulement fixe et un noyau de fer libre mobile, soit
un bobinage mobile. Naturelemment, il est plus avantageux que les parties mobiles
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De préférence, la répartition du flux entre les deux circuits magnétiques peut être réglée, suivant l'exemple décrit, en faisant varier la
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cette réluctance peut se faire, soit-par la variation de la grandeur ou de la surface de l'entrefer, soit en prévoyant le noyau de telle sorte que sa section traversée par le flux soit réduite selon le déplacement (par exemple si au lieu
<EMI ID=27.1> effectué de telle sorte qu'une ou plusieurs spires en court-circuit se déplacent par rapport à l'armature b, ou (comme sur la figure 8) que la bobine r placée dans l'armature 'se déplace avec elle, afin de réduire la pénétration du flux créé par l'un ou l'autre circuit.
Les deux flux peuvent être engendrés dans un noyau de fer commun comme par exemple dans le cas de la figure 6;toutefois, on peut aussi employer deux noyaux de fer complètement indépendants l'un de m'autre (voir figure 9).
A la solution représentée figure 6, on préfère toutefois effectuer le déplacement par rotation autour d'un axe, en donnant aux surfaces pénétrées par le flux une forme appropriée. Dans ce cas, la réalisation en est meilleure et moins coûteuse, et de plus les efforts mécaniques peuvent être facilement éliminés. Dans ces formes de réalisation. il est préférable que la partie bobinée soit fixe; de plus, le noyau de fer portant les bobines doit être prévu,
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que les encoches arrivent*aux environs de l'axe médian de l'enroulement, et les <EMI ID=29.1>
but de compenser partiellement les efforts.
D'autres combinaisons sont encore possibles; on peut par exemple réunir partiellement ou entièrement les deux noyaux de fer indépendants (voir les
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dans le but de faire varier la réluctance pour empêcher le passage du flux dans certaines régions. Ainsi par exemple, sur la figure 9, en prévoyant, au lieu des
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ment le noyau de fer bl, b2, le dispositif permet de régler la tension de la mère façon, Toutefois, l'emploi d'anneaux en court-circuit conduit à utiliser une quantité appréciable de cuivre, dans lequel les pertes ne sont pas négligeables.
Les figures 10-12 montrent, à titre d'exemple, d'autres formes de réalisation dans lesquelles on a conservé les mêmes numéros de références* Sur la fig.10, l'armature b de section droite non uniforme pivote autour de- l'axe 0
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encore la section de l'armature n'est pas constante dans le but de faire varier la réluctance. La-figure 11, à part les spires r, peut être oonsidérée ,quant à la disposition des parties extérieures et intérieures du noyau, comme l'inverse
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Outre les solutions énumérées à titre d'exemple, naturellement on peut en envisager d'autres, dans lesquelles les tensions partielles varient du fait de la variation de la réluctance, obtenue par les dimensions de l'entrefer ou la saturation, ou bien grâce à la présence de spires en court-.circuit,
Dans les solutions ci-dessus les flux des deux tensions partielles
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lorsque le réglage n'est effectué que dans un seul sens.
Outre le réglage de la tension, les régulateurs peuvent être utilisés, en combinaison avec un auto-transformateur ou un transformateur, abaissant par exemple la tension du réseau de 220 volts à 110 volts ou 2 x 110 volts, mais le régulateur même peut être construit de façon qu'il puisse servir en même temps
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montage d'un régulateur à 220/2 x 110 volts, où la tension réglée peut être prise par exemple au point milieu d'un enroulement diviseur g placé sur le noyau de fer et portant les bobines fl, f2 ou ,dans le cas où l'on t'utilise pas deux demi-tensions, entre un point choisi à volonté et l'un ou les deux conducteurs
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utilisé aussi dans le but d'agir, d'une manière permanente, comme dans un transformateur sur la valeur de la tension, soit au moyen d'un enroulement indépendant soit au moyen d'un enroulement réuni en un ou plusieurs points avec l'enroulement excitateur, pour élever ou pour abaisser la tension*
Il est préférable que la partie mobile soit à section non uniforme
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Naturellement, le régulateur peut être aussi utilisé indirectement
-par l'intermédiaire d'un transformateur- pour le réglage de la tension,
Les régulateurs décrits présentent l'inconvénient que, à part les positions extrêmes pour lesquelles le flux ne peut passer que dans l'un ou l'autre des circuits magnétiques, dans les positions intermédiaires la répartition du flux dans les deux circuits magnétiques est influencée par la partie mobile seulement, de telle sorte qu'elle dépend de la charge sur les deux circuits magné-
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cuit en question, de sorte que cette bobine présente une forme réaction, perceptible surtout dans la position médiane*
Cet inconvénient peut être éliminé en prévoyant les circuits magnétiques par exemple de manière que la position de la pièce mobile détermine le rapport des flux traversant le's circuits magnétiques individuels et en empêchant le flux des bobines série de se fermer en contournant les bobines d'exci-
<EMI ID=40.1> de fer, portant les bobines série sl, s2 sont séparées par l'entrefer 1, de
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pendiculaires au plan de la figure, ou de plaques de cuivre v, la partie mobile b peut être prévue de manière que le passage du flux dans le sens transversal
(dans la direction de la flèche 3) soit rendu difficile. De cette façon, le flux
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sente devant l'entrefer. Pour que le flux traversant les deux circuits magnétique et engendré par l'enroulement f aoit déterminé aussi bien que possible par la position de la partie mobile, il est utile de placer sur la partie mobile d'autres enroulements ou des spires en court-circuit dont chacune est enroulée en sens inverse sur une partie de la section de fer de la partie mobile, comme re-
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de compensation, si les flux traversant chaque partie sont d'égale valeur. Si, par exemple, par un plan parallèle à la direction du flux et passant par l'axe de la partie mobile, cette dernière est divisée en deux parties et si elle est munie d'une spire en court-circuit h sur ses deux parties, les sens d'enroulement étant opposés, la dite spire en court-circuit répartit le flux en deux parties égales. On peut doncy en divisant la pièce mobile en plusieurs parties, obtenir que dans la position médiane la charge ne orée aucune réaction.
La répartition'des flux peut aussi être assurée en plaçant sur l'un quelcontue des dispositifs décrits un enroulement auxiliaire supplémentaire et en reliant tous ces enroulements par un appareil, dont la tension varie de la même manière consécutivement au déplacement* Un tel dispositif est représenté sur la fig.18 ou, en plus des enroulements employés jusqu'ici, on a prévu les
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variable, Sa tension de la bobine p peut être réglée. à titre d'exemple, par variation de la saturation, de la même manière que la tension des organes por-
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bine d'impédance variable, dont la tension varie suivant la valeur de l'impédance. Il est utile de créer une liaison entre le mouvement provoquant la variation de la bobine p et le mouvement des organes faisant varier la tension des
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position médiane (cas où le flux doit être réparti en parties égales) la tension de la bobine p est nulle du fait de la réluctance au passage du flux qu'elle orée, tandis que dans le cas où les deux tensions partielles sont réglées par la répartition inégale des flux, la tension de la bobine p doit varier, si possible, proportionnellement à la tension correspondant à la différence de* deux tensions partielles* Ainsi la tension qui apparait clans la bobine p détermine la répartition des flux correspondant aux deux tensions partielles*
Comme le plus souvent, c'est dans la position médiane de l'appareil que la tension de la bobine p doit être nulle, il est utile de prévoir sa partie mobile de façon qu'en la déplaçant dans un sens quelconque, la tension sur la bobine p puisse augmenter; le dispositif représenté sur la fig.18, où la partie mobile annulaire 1 de la bobine p porte, symétriquement par rapport à la position médiane, deux parties rétrécies, rend ceci possible, car, du fait que l'anneau z se déplace dans un sens quelconque, le flux peut toujours se fermer
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de façon que la tension recueillie à leurs extrémités fournit la tension variable pour la bobine p (fig.21), dont le fonctionnement est d'ailleurs conforme à celui décrit précédemment. Cette dernière disposition est la meilleure, car le régulateur n'exige pas d'enroulements supplémentaires, et il suffit d'employer une bobine p séparée* Naturellement la bobine p peut toutefois être branchée
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celles-ci*
Naturellement, les dispositifs ci-dessus décrits et surtout le dernier peuvent être employés de la même manière dans le cas de l'utilisation de condensateurs en série ou de soupapes électriques, de même que la bobine p à
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selon le déplacement du dispositif,
Les exemples énumérés se rapportent à une distribution monophasée, Une solution analogue peut être utilisée sur les distributions en triphasé. On préfère toutefois prévoir, pour chaque phase, un régulateur commandé par un relais de tension indépendant, car de cette manière on peut pallier l'inégalité des phases. Cette dernière disposition, avec réglage des tensions dans le conducteur médian, est avantageuse surtout dans le cas d'un système à 4 conducteurs,