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" Dispositif pour le réglage par échelons dappa- relis électriques à courant alternatif ".
Dans le réglage par échelons d'appareils à courant alter- natif, par exemple transformateurs sous charge, pendant le pas- sage dtune prise à une autre, les échelons doivent être tempo- rairement court-circuites. Ce court-circuit ferme un circuit dans lequel la tension différentielle entre les prises, dite tension d'échelon, agit et engendre un courant de compensation qui se superpose au courant de charge. Afin que ce courant de compensation se maintienne dans des limites admissibles, on a jusqu'à présent inséré dans le circuit de mise en court-circuit
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des organes de passage. Ces organes doivent être dimensionnes de façon à. correspondre au courant de conpensation qui orend neissance.
L'invention a pour objet d'éviter l'emploi de ces organes.
Suivant l'invention, l'inversion entre échelons se fait
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au noyen d'un inverseur rapide à oomnande synchrone qui court- circuite les échelons seulcnent dans la région, du passage par zéro de la tension différentielle des prises à inverser. Lecou- rant d'égalisation qui prend alors naissance est de si courte durée et si peu intense qu'il peut être manié sans organe de
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passage.
De r:ro: la coupure du courant de compensation par ltin- verseur rapide est possible sans difficul,tfs, .noto.r,11rtent lorsque la dur4e du court-circuit de l'inverseur rapide est ajustée sur la valeur aes résistances ( constante de tm:1:ps ) du trajet du court-circuit, de t(..ll" sorte que le court-circuit est su'oprin5 1)r':oislr.Ent lors du Jassagi par z ro du courant de compensation ou peu auparavant.
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L'invention S(>r3 expliquée de plus près à l'aide des exem- ples d'exécution représentas dans le dessin.
Un enroulement de transformateur 1, figure 1 est pourvu
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du deux s':rics 2, a à<ce contacts d'échelons qui peuvent ê'Gr0 ba- layés r(;spccti ver.u1t par un des sélecteurs d'échelons 20, 50.
Les s10cteurs d'jchclons EO, 5v sont relias aux contacts fixes 21 v G 2:1 d'un inverseur rapide U par le contact mobile 4. Le contact :.iobile 4 est r a 13.='>, une première canalisation en charge 5, l'eJztr J:.ii.b,1 de 1 non reliée à une borne est r-,lx.:v ix une autre ligne do char ,a 6 du circuit à courant slter- natif. Le dHlXièLE' enroulèrent du transformateur est pour la sir-cDlicit.', sup'Drim6. C0l1I!l8 il est r13pr,s8nt en trait laixte, la canalisation en charge 5 peutêtre par les résistances de grande valeur ohmique 2.. avec les contacts 21, 31 afin de fa- oiliter l'inversion du courant de charge lorsque les déphasages
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sont appliqués.
Le dispositif travaille de la façon suivante :
Dans la position représentée le courant de charge passe par le circuit 21 et le sélecteur d'échelons 20. Le sélecteur dtéohelons 30 est pratiquement sans courant et peut être appli- qué sans aro à un contact quelconque de la série 3.
Si l'on doit régler la tension du transformateur, c'est-à-dire inverser le courant de charge du sélecteur d'échelons 20 au sélecteur d'échelons 30, alors le contact mobile 4 de l'inverseur sera dans l'intervalle d'une demi-période environ déplace dans le sens de la flèche du contact 21 au contact 31, de telle sorte qu'à l'instant où la tension différentielle entre les deux sé- lecteurs d'échelons 20, 30 passe par zéro, on a parcouru envi- ron la moitié ou un peu plus de la moitié du trajet de manoeuvre.
L'inversion se fait par exemple au moyen d'un moteur synchrone qui est alimenté par une tension alternative de même fréquence et de même phase que la tension différentielle entre les sélec- teurs d'échelons ou par une tension alternative qui possède par rapport à cette tension un déphasage déterminé..
Lors du passage du contact 21 au contact 31 les deux oon- tacts sont temporairement court-circuités et par suite la ten- sion différentielle entre les sélecteurs d'échelons 20 et 30 est court-circuitée. Dans la figure 2 la courbe du courant et de ,la tension est représentée én admettant que la résistance ohmique du circuit du court-circuit est très petite par rapport à son inductance. La courbe 8 représente la courbe de la tension dif- férentielle, la courbe 9 est celle du courant de court-circuit qui se produirait si les contacts 21 et 31 étaient oourt-oiroui- tés en permanence.
La courbe 10 est celle du courant de court- circuit pour le cas où la mise en court-circuit des contacts 21 et 31 ne se fait qu'au moment t1, soit peu avant le passage par zéro de la courbe de la tension différentielle 8. Au moment t1
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le courant de court-circuit commence à monter lentement, en par- tant de zéro et à peu près au passage par zéro de la courbe 8¯ atteint un faible maximum. Puis il retombe à zéro au moment t2 et alors croît très fortement suivant la courbe 10 dans le sens opposa. Mais le contact 4, figure 1 est alors rapidement inver- sé par le moteur synchrone de telle sorte que la mise en court- circuit des contacts 21 et 31 a lieu seulement entre les instants tl , t2.
Le courant de court-circuit ne peut, par suite, prendre que les valeurs de la partie tracée en trait fort de la courbe 10.
Sur la figure 3 les mêmes relations sont représentées dans le cas où le rapport de la résistance ohmique (R) à la self (W L) est de 0,75. La courbe 9 est par suite en avanoe par rapport à la courbe 8, de même la courbe 10 subit un certain déplacement.
La durée de court-circuit, soit la position du moment t2,fi- gure 2, peut toujours être fixée par rapport aux valeurs de ré- sistance du tre.jet du court-circuit de telle sorte que lors de la coupure du court-circuit t2, l'intensité du courant de court- circuitpasse précisément par zéro ou se trouve immédiatement avant le passage par zéro. près le passage du contact 4 au contact 31, le sélecteur d'échelons 30 conduit le courant de charge et le sélecteur d'é- chelons 10 peut alors être inversé sur un contact quelconque.
De la façon connue dans les transformateurs de réglage on peut déplacer également les sélecteurs d'échelons 20 et 30 par moteur, par exemple à l'aide d'une commande par boutons pous- soirs, et, au moyen d'une liaison correspondant avec les organes de mise en action de l'inverseur U faire en sorte que l'inver- seur ne soit actionne qu'après le déplacement du sélecteur d'é- chelons se trouvant alors sans courant. Comme de tels disposi- tifs de commande et d'entraînement sont connus en soi, ils ne seront pas décrits plus en détail. Les éclaircissements se limi-
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tent par suite à la oommande synchrone spéciale, et à l'inver- seur rapide U.
Si pour la commande on utilise un moteur synchrone alors on peut, soit laisser tourner ce moteur en permanence, soit ne le mettre en service qutà chaque manoeuvre pendant le réglage par échelons. Le moteur synchrone doit alors à chaque manoeuvre être lancé ou démarré et il faut lui laisser un temps suffisant pour atteindre sa pleine vitesse avant qutil inverse l'inverseur rapide, car autrement on nta aucune garantie que cet inverseur est actionné en synchronisme lors du passage par zéro de la ten- sion différentielle d'échelon. Le mieux est d'opérer automatique- ment le lancement et le démarrage au moment où le premier sélec- teur d'échelons est inversé.
En vue de gagner du temps, pour at- teindre la pleine vitesse on peut introduire entre le moteur synchrone et ltorgane de commande de l'inverseur rapide une mar- che à vide suffisante, ou bien on peut laisser d'abord le moteur synchrone s'accélérer jusqu'à sa pleine vitesse et ensuite ac- coupler l'organe de mise en action de l'inverseur rapide. L'ac- couplement doit être exécuté de telle sorte qu'il ne fasse prise que pour une certaine position relative du moteur synchrone et de l'organe de mise en action ( accouplement à griffes ou ana- logue ). Mais au lieu d'un' accouplement on peut également uti- liser un train différentiel dont la première partie est prévue avec le moteur synchrone, la deuxième partie avec l'interrupteur rapide et la troisième partie avec un embrayage.
Dans l'inver- sion des étages l'encliquetage est tout d'abord débrayé, de sor- te que la troisième partie peut tourner à vide. La deuxième par- tie reliéeà ltinverseur rapide reste alors au repos. Ce n'est que lorsque le.moteur synchrone a pris sa vitesse que la trois- ième partie du train différentiel est embrayée dans une position déterminée, de sorte que le mouvement entier du moteur synchrone est maintenant transmis à la deuxième partie du train différen- tiel et par suite à l'inverseur rapide. Après l'inversion de
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l'inverseur rapide, laftroîsîème partie du train différentiel est de nouveau débrayée de sort: . <gu'<#11 ce tourne da nouveau à vide, tandis que la deuxième partie du train différentiel s'ar- le iiot,-ur synchrone peut alors soit continuer a tourner, soit dre coupe.
Si u:,tl'", lu trolsière partie du train différentiel et l'in- terrupteur l'.:¯pICZ.y =.; interpose uns course norte StlE''.St7'ltC:, Ci.lors le verrouillas" c'.m troisiene train différentiel et t 1, û::.;-¯:.rr . : au 1':. 1:,1:e=.;..àiis du #i,o-1#u.r synclirone peuvent ::.voir lieu au ',Sue instant. 111f- 1'01'1',':' à ' <. J= 1 a1= t 1 on cltuz=c- telle: disposition dai'.-c. la- z1= : i l. i; , co: ¯'¯ train êj,Jf :,r;'l1'0io,l on utilise un train a vis, est reprisant .¯- t]. tr' C t E';^:.GI'::ylE; dans les figuras 4 et 5.
Dans c"t :...:-:(,;;,)1;,., au lieu du contact réversible 4, figure 1 on utilise deux contacts qui 7cuv:=11t être frm:)s et ouverts 41, i12, lesquels sont relias par des ressorts 43 avec t121 trin- 'l C:Itt-::.iï' t'1:. partie isolante 44. Les ressorts 45 Cll:r- cl1(mt à pousser lo tringlass par les galets 46 contre la p.lrî- pl1.:,rie dc" corps c;,-ài>.iâriqix<.é- Il et 12. Ces corps cylindriques ont des :i-x,.è tr::s différents ct sont r31L)s par une zone dw pas- sage 13 par exemple, hélicoïdale. Ils roposont sur 1 taxe :L'ilGt,;
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14 qui est port'; sur un arbre 16 entraîna par un moteur synchrone
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15 do façon à nc pas pouvoir tourner, mais à pouvoir se déplacer axialerD.ent. Sur l'axe 14 repose, un 6orou 17 qui est Maintenu dans la direction axiale par les butées 18.
L'écrou 17 sn ma- tière non r.za"n.ti,ue possède en un point une armature dc fer rapportée que lt t ')lc,ctro-aiD811 t 1'0 maintient en position do fer- meture. 25 est un noteur d'entraînement pour un arbre 26 en vue de la plise en action du sélecteur d'échelons. Le moteur 25 est roli'. par un accouplement à. glissement ou par un accouplement
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22 agissant dans un seul sens au moteur synchrone 15 et sert en même temps comme moteur de lancement. L'arbre 26 actionne par un train réducteur 23 un interrupteur rotatif 24 pour le moteur
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15 et l'électro-aimant Pour la simplicité, la combinaison n'est'représentée que pour un sens de rotation. Les dispositifs d'inversion et de couplage qui sont nécessaires pour la mise en action dans les deux sens de rotation sont supprimés en vue de la simplicité.
Ils peuvent être pris sans plus dans la technique des transformateurs de réglage.
Le dispositif travaille de la façon suivante :par la mise en marche du moteur 25 le sélecteur d'échelons sans courant est déplacé de façon connue par l'arbre 26. En même temps par l'ac- couplement 22 est lancé le moteur synchrone 15. Le moteur syn- chrone 15 et 1'électro-aimant 19 ne sont tout d'abord pas encore enclenchés; l'êorou 17 ainsi que les pièces 11 à 14 tournant à vide avec l'arbre 16. Les galets 46 se déplacent alors sur le cylindre 11, le tringlage reste en repos. Aussitôt que le sélec- teur d'échelons atatteint sa nouvelle position, le moteur syn- chrone 15 et l'électro-aimant 19 sont fermes par l'interrupteur 24. L'arbre 16 tourne alors, sinon instantanément, du moins a- près un temps détermine.
L'écrou 17 est alors maintenu par Irai- mant 19 dans une position déterminée sur l'armature de fer rap- porté. De ce fait la broche 14 est forcée de se déplacer axiale- ment le long de l'arbre 16. Aussitôt que la zone de passage 13 arrive entre les cylindres 11 et 12 sous les galets 46, les deux tringlages se déplacent dans la direction de la flèche. Mais sous l'action du ressort 43 le contact 41 reste d'abord fermé, tandis que le contact 42 arrive à sa position de fermeture.
Par le mouvement du tringlage le contact 41 est ouvert et le contact 42 appuyé jusqu'à ce qu'enfin les galets 46 parviennent sur les cylindres de commande plus étroits 12. La zone de pas- sage 13 est conformée de telle sorte que.précisément les deux contacts 41, 42 sont fermés entre les instants tl ,t2 ,'figures 2 et 3. Le moteur synchrone 15 continue alors à tourner jusqu'à ce que les galets 46 s'approchent de l'extrémité de gauche du
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@ cylindre 12. alors l'interrupteur 24 coupe le moteur synchrone
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15 et lt.18ctro-aimant 19, de même le moteur 25 est arrêt*. Le courant de charge est alors inverser du sélecteur d'échelons 20, figure 5 au solootsur d'échelons 30.
La prer1ière opération de coupure suivant le sens de rotation du moteur synchrone 15 est inversée. Pratiquement le moteur synchrone est inversé immédia- tement par l'interrupteur 24 à la fin des opérations précéden- tes de réglage. Le dispositif travaille alors de façon analogue, toutefois les galets 46 passent du cylindre étroit 12 au cylin- dre large Il et alors le courant de charge est inversé du slec-- teur d'échelons 30 sur le sélecteur d'échelons 20 entre temps déplac3 et rendu sans courant.
Comme le montre la figure 6 l'inverseur rapide U peut être inverse en synchronisme non plus par un moteur synohrone, niais
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par des ,')lectro-ai]1o.nts 27 et 28. Les enroulements des électro- aimants 27 et 28 sont relies aux contacts 29 et 32 dtun inver- seur 33 avec le contactmobile 34 de la barre de contact 35 et le contact fixe 36. Le contact 34 est actionne par l'équipement
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de réglage des échelons nar une coruriande à croix de l'alte 37 et cela chaque fois alternativement après la mise en place d'un S3lbotbur d'échelons sur un. nouvel sohelon, tantôt après le contact 29, ettantôt après le contact 52.
La barre de contact
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j est relise à un c8t , In tube à décharge 38 à l'autre côté d'un c nàùnsi.t:-ur 10 0 lui s. charge sur un roseau auxiliaire H au 1'"OY':oJ1 d'un tube à décharge 50. La grille 51 du tube le est relire -Lui circuit de CQ1nHande 52 qui se trouve sur l'enroule- ment u:iliti¯r 5.3 du transformateur à rjgler. Dans lu circuit do c01#nde est ins ;r e un= bobine son saturée 54 et une bobine fortcT-n:'nt saturée 55 servant en même teinps comme transformateur de couplu2:'-'. Deux alliants permanents 56 et l'armature 57 repo- sant sur l'arbre du contact 40 maintiennent le contact dans la position prise même après coupure des électro-aimants 27 et 28.
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Le dispositif travaille de la façon suivante : aussit8t que le sélecteur d'échelons 30 est réglé sur un nouvel échelon au moyen de la croix de Malte 37, le contact 34 est inversé sur le contact 32. A l'instant du passage par zéro de la tension différentielle entre les deux sélecteurs d'éohelons, courbe 8, figure 7, la grille 51 reçoit une.impulsion, courbe 58, qui transmet la décharge du condensateur 39 chargé auparavant par le réseau N au moyen du tube 50, à travers l'enroulement de l'électro-aimant 28. L'électro-aimant 28 renverse son armature et le contact 40 bscule le contact 21 sur le contact 31. Par là le courant de charge est inversé du sélecteur d'échelons 20 sur le sélecteur d'échelons 30.
Alors au moyen de la commande à oroix de Malte 37, le contact 34 est de nouveau remis sur le contact 36. Lors du réglage subséquent le contact 34 est inversé sur le contact 29 et par là est ferme 1'électro-aimant 27 qui inverse alors l'interrupteur 40 du contact 31 sur le contact 21.
Par là le courant de charge est inversé du sélecteur d'échelons
30 sur le sélecteur d'échelons 20 qui entre temps a avancé. Le mode d'action de circuit de commande pour tubes à décharge avec réactance non saturée et saturée, est en soi connu et ne sera par suite pas expliqué plus en détail. D'autre part, il est pos- sible de réaliser des formes d'exécution dans lesquelles l'in- terrupteur est actionné par des accumulateurs de force, et où un'moteur synchrone ou un dispositif de verrouillage à action magnétique ne sert que pour le déclenchement synchrone. Pour le blocage des opérations de coupure dans le cas d'un court-circuit sur le réseau on peut prévoir un dispositif de verrouillage par- ticulier influencé par le courant du réseau.
L'invention offre l'avantage que malgré le réglage par étages sous charge, les organes de passage usuels dans d'autres cas peuvent être supprimés et que les brûlures sont réduites à un minimum. De plus, tandis que dans les transformateurs de
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réglage connus on ne pouvait passer d'un étage à l'autre que dans un ordre déterminé, dans l'invention, il est :également pos- sible de passer à volonté d'un échelon à un autre.