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PERFECTIONNEMENTS AUX TRANSFORMATEURS ELECTRIQUES.
La présente invention concerne des appareils à induction électro-magnêti- que et plus particulièrement des perfectionnements aux transformateurs statiques à tension constante.
Par "transformateur statique à tension constante" on désigne un appareil sans partie mobile et qui convertit une tension alternative variable d'alimenta- tion en une tension alternative de sortie sensiblement constante pour une gamme appréciable de variations dans le courant de sortie et la tension d'alimentation.
On a décrit bien,,souvent de tels appareils dans la littérature et on les trouve fréquemment dans l'industrie,
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La présente invention est caractérisée notamment par des circuits d'entrée et de sortie qui sont couplés au moyen d'un même noyau magnétique de telle sorte qu'une réactance de fuites particulièrement élevée existe entre les circuits, et en ce qu'une tension de compensation, qui est proportionnelle en grandeur et en phase avec la chute de tension due à la réactance de fuites entre les deux cir- cuits, est insérée dans le circuit de sortie.
La présente invention sera d'ailleurs bien comprise si l'on se reporte à la description qui suit et au dessin qui l'accompagne à. titre d'exemple non li- mitatif de réalisation et dans lequel :
La figure 1 est une coupe d'un transformateur conforme à l'invention.
La figure 2 est un schéma représentant le circuit du transformateur de la figure 1.
La figure 3 est un diagramme vectoriel représentant le fonctionnement de ce transformateur à pleine charge et pour un facteur de puissance égal à l'unité, pour des tensions variables d'entrée.
La figure 4 est un schéma vectoriel représentant le fonctionnement du même transformateur pour une tension fixe d'alimentation et une charge variable,
En se reportant à la figure 1, on voit un noyau magnétique 1 qui possède comme partie intégrante, des shunts magnétiques 2, bien qui soit évident pour tout homme de l'art que ce noyau peut être constitué par des tôles feuilletées avec shunts insérés dans ce noyau.
Ces shunts magnétiques comportent des entrefers 3 pour des raisons qui sont expliquées ci-dessous complètement4
Un primaire 4 et un secondaire 6 sont montés sur le noyau de chaque côté des shunts magnétiques. Un enroulement 6 de compensation, dont le but sera dé- crit plus loin, est bobiné sur les shunts magnétiques.
Les flux primaire et secondaire sont, de préférence, sensiblement égaux mais la densité maximum du flux secondaire est sensiblement plus élevée que la densité du flux primaire. Ceci est réalisé en donnant une surface sensiblement égale aux parties du noyau traversées par les flux primaire et secondaire, et en munissant la partie du noyau traversée par le flux secondaire de portions de section plus faible 7.
Ces dernières parties sont saturées pendant le fonctionnement normal de l'appareil, tandis que la partie principale de la section secondaire n'est
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pas saturée.
Comme on le voit figure 2, le primaire 4 est relié aux bornes d'arrivée entre lesquelles existe une tension E, et l'enroulement 6 de compensation, dont la tension aux bornes est E2, est connecté en série avec une partie du secondaire 5 aux bornes de laquelle se trouve une tension E1 entre deux de ses bornes, une ten- sion E3 existant aux bornes de l'ensemble de l'enroulement 6 et de la partie du se- condaire aux bornes.de laquelle existe la tension E1.
Un condensateur 8 est couplé à l'enroulement secondaire et, comme on l'a représenté, il est connecté aux bornes de la totalité du secondaire, Toutefois, il est évident pour les techniciens que la capacité 8 pourrait être couplée aux bornes de la partie de l'enroulement secon- daire correspondant à la tension E1, en la connectant aux bornes d'un autre en rou- lement qui serait couplé serré avec cette partie de tension E1.
Le condensateur 8 a une capacité d'une valeur telle qu'avec le circuit de sortie ouverte le condensateur 8 et l'enroulement secondaire sont accordés au voi- sinage de la résonance.
En d'autres termes, le condensateur fournit le courant d'excitation néces- saire pour faire fonctionner la section de surface réduite à la saturation. Ceci donne une tension secondaire relativement stable. Dans ces conditions, le flux tra- versant le shunt est petit à vide et augmente rapidement avec une charge croissante.
Le fonctionnement de l'appareil représenté peut être mieux expliqué en se reportant au schéma vectoriel. Sur la figure 3, les trois vecteurs E0-1, E0-2, E0-3 représentent respectivement les tensions d'alimentation minimum, nominale et maximum,
Les valeurs correspondantes des tensions secondaires présentes dans le cir- cuit de sortie sont E1-1' E1-2, E1-3. Elles sont presque égales aux trois tensions E0, en raison de la saturation de la partie du noyau traversée par le flux secon- daire, c'est-à-dire à cause de la saturation des parties de section réduite 7.
Le vecteur qui représente la différence entre les vecteurs correspondants E0 et E1, est la chute de tension due à la réactance de fuites dans le transformateur, et les entrefers 3 de la figure 1 sont calculés de telle sorte que le déphasage entre les tensions E0 et E1 soit de l'ordre de grandeur de 30 à 40 degrés à pleine charge pour un facteur de puissance égal à l'unité. Les tension E2-1, E2-2 et E2-3 sont les tensions correspondantes de l'enroulement 6 de compensation. Comme la somme des vecteurs de la tension secondaire et de la chute de tension due à la réactance de fuites, est égale aux vecteurs représentant les tensions d'entrée, on voit @
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que les tensions E2 sont de phases opposées aux tensions correspondant à. la réac- tance de fuites.
En calculant convenablement l'enroulement secondaire 6, les vec- teurs représentant la somme des tensions E1 et E2 peuvent avoir leur extrémité qui se déplace sur un arc de cercle dont le centre est en 0 (figure 3) et cet arc de cercle sera le lieu de la tension de sortie E3. car on voit, d'après la figue 2, que E3 = E1 E2, la figure 3 montrant l'addition vectorielle de ces tensions,
On peut remarquer que l'action compensatrice de E2 dans la figure 3, est due principalement à. son déphasage avec les variations de la tension d'entrée, plu- tôt qu'à des variations dans sa grandeur.
En général, la grandeur de la tension E2 est de l'ordre de grandeur de 10 à 20% de E3 à pleine charge,
En se reportant figure 4, on a représenté les valeurs de E1 et de E2 à vide (A),à mi-charge (B) et à pleine charge (C), pour une valeur constante de la tension d'alimentation E0.
On remarque encore que les vecteurs E2 se terminent sur un arc de cercle décrit de 0 comme centre, de telle sorte que E3 est sensiblement constante pour toute la gamme de la charge, celle-ci étant de préférence une charge présentant un facteur de puissance unité.
Dans la figure 4, on remarquera que l'action compensatrice de E est due principalement à ses variations de grandeur avec les variations dans la valeur de la charge, plutôt qu'à des variations de phase de cette tension avec des variations de grandeur de la charge,
Le déphasage croissant entre E0 et E1' lors de l'accroissement de la charge, est naturellement dû à l'augmentation du flux de fuites entraîné par l'augmentation du courant de charge, ce flux de fuites plus grand produisant une plus grande ten- sion de réactance de fuites
Bien entendu, le transformateur ci-dessus à tension constante peut être muni d'un filtre d'harmonique approprié, ou d'un compensateur de fréquence, ou d'un com- pensateur de facteur de puissance, ou de leur combinaison.
Bien qu'on ait décrit une seule forme de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière, donnée simple- ment à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiqués: ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.-