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AJUSTEUR DE RAPPORT POUR TFtA'TSFORPA.TEÜAS .
L'invention se rapporte aux ajusteurs de rapport pour transforma- teurs et, plus particulièrement, elle vise les ajusteurs assurant le réglage à circuit ouvert,
On connaît de nombreux types d'appareils permettant d'ajuster à vide les transformateurs monophasés ou polyphasés. En général, on règle le rap- port de transformation en faisant'varier le nombre de spires d'un des enroule- ments, par exemple le secondaire du transformateur.
A cette fin, celui-ci est pourvu d'un certain nombre de prises dont chacune est reliée à un des plots fixes de l'ajusteur. Le contact mobile qui permet, par exemple, d'ajuster le neutre de l'enroulement considéré peut prendre des formes très diverses Il peut être constitué par un contact massif qui appuie oontre les plots fixes grâce à l'action d'un ressort assurant une pression suffisante,, Ou bien, on se sert de contacts par fiches ou par broches, ou encore de contacts par pinces
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formées de deux doigts ou lames flexibles entre lesquelles sont pris les cen- tacts fixes ou couteaux. On peut évidemment aussi constituer les contacts fixes sous forme de pinces au moyen de lames entre lesquelles est pris le oon- tact mobile.
En outre, les lames flexibles peuvent être munies de sabots qui permettent d'augmenter la surface de contact.
D'autres appareils sont pourvus de contacts à balais semblables à ceux qui sont utilisés dans certains rhéostats. On connait également des ajus- teurs dans lesquels les contacts mobiles sont constitués par un jeu de galets tournant librement autour d'un axe excentré qui amène ces galets en contact avec des tiges connectées aux prises du bobinage, ces tiges constituant les contacts fixes. De plus, on prévoit parfois un dispositif grâce auquel le con- tact mobile ne peut prendre que des positions déterminées assurant le contact optimum avec les plats fixes.
Toutefois, ces divers types d'appareils présentent souvent des inconvénients, en particulier lorsqu'on les applique aux transformateurs poly- phasés. En effet, certains systèmes donnent souvent lieu à des difficultés lors- qu'on veut réaliser par exemple des ajusteurs triphasés; il arrive alors que l'on soit réduit à utiliser trois ajusteurs indépendants munis chacun de leur système de commande respectif. D'autre part, dans beaucoup de réalisations existantes, l'emploi de l'ajusteur est limité au couplage en étoile, à l'exclusion du cou- plage en triangle; c'est notamment le cas pour les ajusteurs au neutre assurant la commande simultanée des trois phases.
Certains systèmes permettent de construire des ajusteurs polypha- sés sans se heurter à des difficultés de réalisation particulièrement graves, mais ces appareils présentent alors souvent un encombrement excessif, d'autant plus qu'on peut être amené à les monter à la partie supérieure de la cuve, au- dessus des culasses supérieures du transformateur, ce qui implique la nécessité de ramener les prises de réglage par connexions isolées à une certaine distance du bobinage.
Il existe des ajusteurs triphasés où les trois séries de contacts se trouvent placées sur un même plan horizontal. Cette disposition permet de ré- duire la hauteur, mais on n'obtient cette réduction quhen augmentant les autres dimensions, qui peuvent devenir prohibitives ; en même temps, on rend plus diffi- cile la plongea des bornes, surtout pour les faibles puissances, où les dimen- sions du transformateur et les distances entre bornes sont réduites au minimum.
L'emplacement de l'ajusteur au-dessus des culasses peut donc conduire, dans les
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transformateurs de petite puissance, à une aùgmentation'des dimensions de la cu- ve, en hauteur ou en largeur, au détriment du poids de l'huile qui devra être augmenté en conséquence.
Il est évident,d'autre part, que ces caractères, surtout en ce qui concerne l'encombrement, sont d'autant plus accentués que le nombre de ten- sions de réglage est plus élevée Aussi, en pratique, doit-on généralement se limiter à un nombre assez restreint, par exemple trois tensions de réglage.
La présente invention a pour objet principal de pallier les dif- ficultés indiquées ci-dessus et de réduire les inconvénients dus à la présence de l'ajusteur dans le transformateur grâce à la construction d'un appareil, d'en- combrement minimum, permettant d'assurer la commande simultanée des trois phases d'un transformateur triphasé couplé indifféremment en étoile ou en triangle.
Un autre objet est de simplifier la construction des ajusteurs de rapport à vide pour transformateurs monophasés ou polyphasés, tout en assu- rant un isolement parfait en même temps qu'une grande facilité et une entière sécurité de fonctionnement.
Un autre objet de l'invention réside dans la construction d'un ajusteur de rapport peu encombrant, de fonctionnement aisé, d'un prix de revient relativement peu important, et dans lequel le nombre des tensions de réglage peu: être sensiblement plus élevé que dans les appareils des typesconnus.
L'ajusteur construit conformément à la présente invention permet de régler simultanément les trois phases d'un transformateur triphasé. Il com- porte, par phase, un contact mobile lamellé ou autre à pression élastique, à deux branches solidaires et de même centre, connectant, dans chacune de ses po- sitions, deux points d'une série de plots fixes placés sur un arc de cercle con- centrique à un arbre isolant qui porte les contacts mobiles. Les plots fixes, connectés aux prises du bobinage qui correspondent aux différents rapports de transformation, sont encastrés dans des pièces ou corps d'ajusteur en isolant moulé fixées sur un support isolant. Celui-ci sert également d'écran entre l'ajusteur et le bobinage.
D'autre part, l'ajusteur conforme à l'invention est pourvu d'un dispositif spécial de contrôle des positions permettant de maintenir la pression voulue sur les contacts, de marquer nettement les positions de l'ajusteur, de faciliter le passage entre les positions voisines, d'éviter les fausses manoeu- vres et enfin, de limiter la course du système mobile par des butées appropriées fixant les positions extrêmes.
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On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvel- les de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans les- quels :
La fig,l représente une vue de profil, partiellement en coupe, d'un ajusteur triphasé à cinq tensions de réglage construit conformément à l'invention;
La fig.2 représente une partie de l'appareil de la fig.l vu de face;
La fig. 3 représente le même appareil en coupe horizontale et montre la forme à donner au corps de l'ajusteur et son emplacement à proximité des bobinages du transformateur;
La fig.4 représente en développement, le profil schématique d'un détail de l'appareil;
La fig. 5 représente schématiquement, pour une phase, le raccor- dement de l'ajusteur aux prises de réglage correspondantes et montre les con- nexions réalisées par les différentes positions de l'ajusteur.
Dans les figures 1 à 3 on a désigné par 1 la pièce de fixation.
Un support isolant 2 (fig.3), réuni à la pièce de fixation au moyen de rivets 3 et de goupilles noyées 30, porte trois corps d'ajusteur semblables 4 dont on n'a représenté qu'un seul à la fig.1. Les corps d'ajusteur, fixes au support Isolait; 2, sont construits en une matière isolante moulée dans laquelle sont encastrés des plots fixes 6. Le nombre de plots fixes correspond à celui des tensions de réglage que l'on désire pouvoir réaliser; dans l'exemple représenté, il s'élève à six (cinq tensions de réglage). Bien entendu, on peut prévoir des plots plus nombreux si on veut.
L'arbre isolant 7, qui porte les contacta mobiles 8, présente des rainures circulaires 15 pratiquées de distance en distance afin d'augmenter la longeur de la ligne de fuite. Les contacts mobiles 8 sont rivés en 9 sur des pièces métalliques 10 qui traversent l'arbre isolant 7 et sont fixés par les vis 11.
Bien que l'on n'ait représenté à la fig.1 qu'un seul contact mobile, il va de soi que l'arbre isolant 7 supporte autant de contacts mobiles semblables à 8 qu'il y a de phases, soit trois dans un ajusteur pour transfor- mateurs triphasés.
Les contacts mobiles'88 comprennent chacun deux branches; celles-ci
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permettent de connecter entre eux deux des plots fixes 6, qui sont disposés sui- vant un aro de cercle de même centre que ltarbre 7.
Les contacts mobiles 8 sont constitués par des lamelles flexibles qui exercent une centaine pression sur les plots fixes 6, de façon à obtenir un bon contact* Cette pression est maintenue par un dispositif qui assure égale- ment le contrôle des positions du contact mobile et qui remplit les fonctions suivantes :
1 ) maintenir la pression néoessaire sur les contacts;
2 ) marquer nettement les positions d'arrêt des contacts mobiles;
3 ) faciliter le passage d'une position quelconque à la position voisine en provoquant un léger soulèvement des contacts mobiles de façon à éviter les résistances de frottement et l'usure des balais et des plots fixes;
4 ) éviter les fausses manoeuvres en empêchant les contacts mobi- les de s'arrêter dans une position intermédiaire entre deux positions corres- pondant** à des rapports de transformation déterminés;
5 ) limiter la course des contacts mobiles de façon à les empêcher de dépasser les positions extrêmes dans les deux sens de rotation.
Afin de remplir ces diverses conditions, la pièce de fixation 1 oomporte'une partie creuse cylindrique 17 dans laquelle se trouve logé le dis- positif de contrôle'des positions. L'arbre 7, qui est prolongé à travers cette partie cylindrique, est percé transversalement pour recevoir l'axe métallique 18 auquel un tube isolant 19 assure un isolement supplémentaire. L'axe 18 main- tient une pièce annulaire 20 et porte à ses extrémités deux galets 21. Un res- sort à boudin 22, comprimé par le couvercle 23 qui est fixé par des vise 24, exerce une pression sur la pièce annulaire 20 par l'intermédiaire d'une rondelle 25. Comme la pièce annulaire 20 est solidaire de l'arbre isolant 7, le ressort 22 assure une pression convenable des contacts mobiles sur les plots fixes.
Le fond de la partie cylindrique 17 constitue, pour les galets, un chemin de roulement dont le profil est donné par le développement représenté schématiquement à la fig.4., où l'on a indiqué également les mesures en degrés des arcs correspondant à l'écartement entre les plots fixes dans un exemple de réalisation particulier (cinq tensions de réglage)6 On constatera que le chemin de roulement se compose de deux parties ondulées, diamétralement opposées, formées chacune de cinq creux, a,b,c,d,e de rayon sensiblement égal à celui des galets 21. Les creux désignés par la même lettre se trouvent sur le même dia- mètre.
Grâce à la pression exercée par le ressort 22, les galets 21 sont main- @
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-tenus dans les creux, fixant ainsi les diverses positions des contacts mobiles.
Entre les creux, on prévoit des saillies! dont le profil est tel que les galets ne puissent s'y arrêter, ce qui rend impossible toute fausse manoeuvre lors d'un changement de position.
Lorsqu'on provoque la rotation de l'arbre isolant 7, celui-ci est soulevé en même temps que les contacts mobiles lorsque les galets passent sur les saillies s; de cette façon on facilite le passage d'une position à la sui- vante et on réduit au minimum l'usure des contacts.
La course des galets est limitée par les bossages! qui empêchent les galets de dépasser les positions extrêmes des contacts mobiles.
Les fig, 1 et 2 représentent également un dispositif d'entraîne- ment que l'on peut utiliser avec l'ajusteur décrit ci-dessus.
On a fait remarquer plus haut que l'arbre isolant portant les contacts mobiles se soulève lorsque les galets 21 passent sur les saillies! du chemin de roulement, Ce mouvement pourrait donner lieu, dans le dispositif d'entraînement, à des frottements gênants et produire une résistance mécanique supplémentaire à vaincre par la manette de commande. Le système représenté évite ces inconvénients, L'extrémité de l'arbre isolant 7, renforcée par une douille métallique 31, est prise par l'étrier 32 ; celui-ci est maintenu par l'axe 33.
Sur lhétrier 32 est rivé une lame flexible 35 dont les extrémités recourbées sont prises dans des entailles diamétralement opposées de la pièce d'entraîne- ment 36. Cette dernière est fixée, au moyen du boulon 37, sur l'arbre 38 qui traverse le couvercle 39 et porte la manette de commande 40.
Il est aisé de voir que lorsqu'on fera tourner le système mobile, le mouvement de l'arbre 7 dans le sens vertical sera compensé par la flexion de la lame 35 sans qu'il puisse en résulter une résistance de frottement supplé- mentaire. En pratique, on peut évidemment prévoir une presse-étoupe dans lequel sera pris l'axe de traversée du couvercle, et un index solidaire de la manette de commande servant à repèrer, sur un cadran extérieur, les diverses positions de l'ajusteur.
Dans un appareil du type représenté, il convient de prendre des précautions pour assurer l'isolement des diverses parties. On a en acité ci- dessus certains exemples. On mentionnera encore les tubes 12 (fig.l) et les écrans 14 entourant les pièces métalliques 10, ainsi que les rondelles 13 in- tercalées entre les têtes de vis 11 et l'arbre isolant 7. Dtautre part, le sup- port isolant 2 (voir Fig.3) sert en même temps d'écran protecteur entre l'ajus- @
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-teur et les bobinages g,h. Les goupilles noyées 30 renforcent la fixation des corps d'ajusteur sur le support isolant.
Dans la position représentée de l'appareil, le dispositif de commande de l'ajusteur est normalement fixé au couvercle du transformateur.
Bien entendu, on peut également fixer l'ajusteur en un point quelconque à l'Intérieur de la cuve du transformateur; on peut également le disposer hori- zontalement au-dessus du circuit magnétique, ce qui permettra de réaliser une commande latérale.
La fig.5 représente schématiquement, pour une phase, le raccor- dement de l'ajusteur au 'bobinage* Dans le cas d'un système polyphasé, le schéma serait identique pour les autres phases. L'enroulement dont on fait varier le nombre de tours peut être le primaire ou le secondaire du transformateur, Il est partagé en deux parties i et II. Dans la position représentée, le contact mobile relié électriquement les prises désignées par n et 0 ; toutes les spires des deux parties de l'enroulement sont alors en circuit.
Si on fait tourner le contact mobile vers la position suivante, les deux branches connectent entre elles les prises $ et m; on a donc éliminé les spires correspondant à la section n-m de la partie II de l'enroulement. Dans la troisième position, on ferme m-p, éliminant ainsi les spires n-m et c-p Dans la quatrième position, on ferme p-l, éliminant les spires n-m, m-1 et o-p. Enfin dans la cinquième position, on ferme l-r, éliminant les spires n-m et m-1 dans la partie II et les apires o-p etp-r dans la partie I de l'enroulement.
Bien qu'on n'ait représenté et décrit qu'une seule forme de réa- lisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et* que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que las disposition indiquée ci-dessus rentreraient comme elle dans le cadre de l'invention.