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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET d' INVENTION S. E.M. -Société d'Electricité et de Mécanique*.
EMI1.1
PROCEDES TB:OMSON-HOUST01, VAN den IFtCFiOii C9RELS, Sté Arme, à BRUXELLES, SYSTEME DE TRANSFORMATEURS STATIQUES.
On sait que, lorsqu'on étudie un problème de transformation d'énergie électrique de haute en basse tension ou vice-versa au moyen de transformateurs statiques, on doit tenir compte du fait que ces appareils restent généralement des temps relativement considérables sous tension, en ne débitant qu'une énergie réduite et qu'il importe en conséquence, de considérer le rendement moyen de la transformation pendant une période prolongée plutôt que de considérer le rendement instantané en pleine charge.
C'est la raison pour laquelle on cherche à réduire particulièrement les pertes d'énergie dans le fer des transformateurs statiques, pertes qui sont, comme on le sait, sensiblement proportionnelle au poids du circuit magnétique des transfos et au temps qu'ils restent sous tension. Cependant, la réduction des dimensions du transformateur conduit à une réduction corrélative de la puissance maximum utilisable, d'on la nécessité d'un compromis d'après lequel le rendement du transformateur ne peut être optimum simultanément en pleine charge et en charge réduite.
En outre, comme la tension aux bornes du secondaire des transformateurs tombe avec la charge, ceux-ci présentent aux faibles charges des élévations appréciables de tension.
La présente invention a pour but d'améliorer le rendement d'une installation de transformationy particulièrement aux faibles charges, et d'etténuer les variations de tensions secondaires en fonction de la charge.
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Elle a pour objet un groupe de deux ou plusieurs transformateurs, dont l'un calcule pour la pleine charge est mis seul en service aux charges maxima et dont les autres, calculés pour des charges plus faibles, ne sont mis en service en série avec le premier, qu'à des charges plus faibles. A cet effet, les enroulements de ces transformateurs auxiliaires sont shuntés aux fortes charges par des interrupteurs et leurs rapports de transformation sont légèrement inférieures de celui du premier transformateur.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se rapportant à la description suivante ainsi qu'aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels : La fig,l représente le schéma d'une installation conforme à l'invention.
La fig.2, un diagramme des tensions secondaires en fonction de la charge, et
La fig.3, undiagramme des pertes de fer et cuivre en fonction de la charge dans une installation conforme à l'invention.
En se rapportant à la fig.l, 1, 2, 3 représentent les enroulements haute tension d'un transformateur appelé dans la suite "transformateur principal" dont les enroulements basse tension sont représentés en 4,5, 6.
Ce transformateur est calculé pour les fortes charges et peut présenter, par rapport à la technique courante, des pertes dans le cuivre relativement réduites pour augmenter le rendement à pleine charge,
7,8, 9 représentent les enroulements haute tension d'un transformateur appelé dans la suite "transformateur auxiliaire" dont 10,11, 12 représentent les enrou- lements basse tension.
Ce transformateur est calculé pour des puissances réduites, de l'ordre de 10% de la puissance du transformateur principal, par exemple.
Il est à remarquer qu'un tel transformateur présentera une impédance équi- valente à vide, beaucoup plus considérable que le transformateur principal s'ils sont tous deux calculés de la manière normale.
Ce transformateur est monté en étoile et ses enroulements sont en série avec ceux du transformateur principal. Un interrupteur double 13-14 tripolaire est placé il coté haute et basse tension de manière à pouvoir shunter les enroulements du transformateur auxiliaires
La fig.2 représente ,en fonction de la charge, le diagramme des tensions apparaissant au secondaire des transformateurs. La courbe 20 représente les tensions apparaissant sur le transformateur principal, la courbe 21 celles apparaissant sur le transfo auxiliaire et la courbe 22 celles apparaissant aux bornes du groupe,
On remarquera que le rapport de transformation du transfo auxiliaire est plus petit que celui du transfo principal et que celui du groupe est compris entre eux.
La Fig.3 représente les pertes fer et cuivre des deux transformateurs en fonction de la charge. La courbe 30 représente les pertes fer du transfo. principal alors que la o8urbe 31 représente les pertes cuivre du même transfo La courbe 32 représente les pertes fer du transfo, auxiliaire airs que la courbe 33 représente les pertes suivre du même transformateur.
La courbe 34 représente les pertes fer du groupe lorsque les transformateurs principaux et auxiliaires sont connectés en série alors que la courbe 35 représente le rendement du groupe dans les mêmes conditions.
La courbe 36 représente le rendement du transformateur principal seul.
On remarquera qu'aux faibles charges, les pertes du transformateur auxiliaire sont très inférieures aux pertes du transfo. principal.
Lorsque le débit de l'installation est compris entre 100% et 10% par exemple de la puissance nominale du transformateur principal, ce dernier est seul en circuit, le transformateur auxiliaire étant mis en court-circuit et les caractéris-
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-tiques du groupe sont les mêmes que celles du transformateur principal.
Lorsque le débit de l'installation est compris entre 0 et 10% par exemple de la puissance nominale du transformateur principal, les transformateurs principal et auxiliaires sont connectés en série.
Dans ces conditions, la tension se répartit entre les transformateurs en raison directe de l'impédance équivalente à vide de chacun d'eux, soit donc suivant un rapport qui croît rapidement en raison inverse du rapport des puissances nominales de chacun d'eux.
Les pertes de fer se répartissent donc en première approximation entre les deux transformateurs en raison directe des volumes de fer et des carrés des tensions appliquées à chacun d'eux et il en résulte que les pertes de fer du groupe sont très inférieures à celles de chacun des transformateurs employés isolément et que le pertes totales du groupe sont encore inférieures à celles de chacun des transfos utiniaés isolément.
Le rapport de transformation du groupe prend une valeur comprise entre celle du transformateur principal et celle du transformateur auxiliaire et cette valeur se rapproche d'autant plus de celle du transfo.auxiliaire que l'impédance équi- . valente à vide du transfo. principal devient négligeable par rapport à celle du transfo. auxiliaire. La variation des tensions secondaires en fonction de la charge est de ce fait atténuée.
Bien qu'on n'ait représenté et décrit qu'une forme de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière donnée simplement à titre d'exemple non limitatif et que l'on peut notamment, sans sortir du cadre de l'invention, disposer les enroulements des transformateurs principal et auxiliaire de telle manière que le groupe soit bobiné, non plus en étoile, mais en polygone. On peut encore, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser par groupe plusieurs transformateurs auxiliaires de puissance nominale décroissante et de rapport de transformation décroissant, mis successivement en service quand la puissance demandée diminue. On peut encore, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser n'importe quelle variante ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus.
REVENDICATIONS.
1) Système de transformmation d'énergie électrique caractérisé par l'emploi d'un certain nombre de transformateurs statiques, d'impédances différentes, dont les enroulements homologues sont successivement Intercales en série dans chaque circuit, dans l'ordre des impédances croissantes, au fur et à mesure que la puissance transmise par le système, diminue.
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