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"Transformateur avec enroulement secondaire en tôle métallique enroulée en cylindre*
Lorsqu'on fabrique de l'acier au four électrique à arc, le début de l'opération de fusion est caractérisé par de forts à-coups de courant provoqués par la fusion de gros morceaux de la charge. Ces à-coups se traduisent, dans le transformateur qui alimente le four, sous forme d'efforts tendant à faire écla,ter les enroulements, mais dans le réseau, par de violentes oscillations de la charge. Il est dès lors nécessaire d'intercaler dans le circuit d'alimentation une forte résistance inductive.
Au fur et à mesure que la charge fond, ces à-coups de courant deviennent de plus en
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@ plus rares, et l'exploitant cherche à travailler avec un facteur de puissance aussi avantageux que possible, c'est-à-dire avec une résistance inductive aussi faible que possible. Jusqu'alors ces deux conditions contradictoires n'ont pas pu être satisfaites ou ne l'ont été que d'une manière insuffisante. Le motif en était avant tout dans le fait que l'enroulement à forte intensité qui alimentait le four était constitué par un grand nombre de bobines plates, ou galettes, associées en parallèle et dont le système de prises de courant exigeait beaucoup de place, ce qui obligeait à le loger extérieurement sur le corps de l'enroulement.
Le réglage de la tension secondaire s'opérait du côté primaire, soit par un transformateur à gradins II (fig. la.) monté en sèrie avec le trans- formateur principal I alimentant le four, soit au moyen de prises de courant sur l'enroulement primaire du transformateur principal I.
Pour les motifs indiqués plus haut, les enroulements du transforma- teur principal affectent une dispositionconcentrique simple. A la fig. la, le commutateur de prises se trouve, au début de l'opéra- tion de fusion, au point A, et à la fin de l'opération, au point B du transformateur auxiliaire ; tension amenée au transformateur du four devient de plus en plus faible et par suite, à nombre égal d'ampères-tours secondaires, la chute de la tension de dispersion, -rapportée à la tension secondaire- devient de plus en plus grande.
La même remarque est valable pour la fig. 1b. Ici, le commutateur de prises se trouve, au début de l'opération de fusion, au point B, et à la fin de l'opération, au point A. Dans ce cas, la grandeur de la surface de dispersion croît, elle aussi, vu qu'il a été ajou- té en circuit de plus en plus de spires. Il s'ensuit qu'au début de l'opération la résistance inductive a sa valeur la plus faible, tandis qu'à la fin de l'opération, elle a sa plus grande valeur.
Le premier inconvénient pourrait encore s'éliminer à l'aide d'une bobine de self montée en série, mais on ne peut rien contre le der- nier avec la diminution du facteur de puissance qu'elle occasionne.
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Il est connu en soi de réaliser l'enroulement secondaire de transformateurs en tôle de cuivre bobinée sous la forme d'un cylin- dre ouvert suivant une génératrice, au lieu de bobines plates super- posées.
La présente invention a pour objet un transformateur avec en- roulement secondaire bobiné en forme de cylindre avec de la tôle conductrice, en particulier pour l'alimentation d'un four électri- que à arc, transformateur dans lequel l'enroulement secondaire est logé entre deux parties de l'enroulement primaire montées en serie et concentriques, et dans lequel l'une des parties de l'enroulement primaire est pourvue de prises pour le réglage de la tension de l'enroulement secondaire.
Les fig. 2 à 4 du dessin annexé représentent schématiquement, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation de l'objet de l'invention. Les fig. 2a, 3a montrent les schémas de montage, les fig. 2b, 3b montrent les diagrammes des champs de fuite correspon- dants et la fig. 4 montre en coupe longitudinale la structure d'un transformateur sans le bac à huile ni le commutateur.
Dans toutes les figures, a désigne l'enroulement secondaire qui alimentele four. L'enroulement primaire du transformateur de four se compose des parties d'enroulement bl b2 montées en série et concentriquement l'une à l'autre. La partie bl est pourvue de pri- ses de courant pour le réglage de la tension de l'enroulement secon- daire, tandis que la partie b2 ne possède pas de prises de réglage.
Cette partie d'enroulement sans prises b2 de l'enroulement primaire se trouve à l'intérieur sur le noyau ; contre, la partie bl est à l'extérieur. L'enroulement secondaire est logé entre les par- ties concentriques bl b2 de l'enroulement primaire; il consiste en un cylindre en tôle métallique enroulée.
La carcasse magnétique du transformateur est composée d'un noyau central feuilleté k, en tôles radiales ou en développantes de cercle, qui porte les enroulements, et d'un certain nombre de culasses j en forme d'U,
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servant au retour du flux, qui entourent les enroulements à la manière d'une cage et sont appliquées contre le noyau suivant les branches d'une étoile. s désigne le commutateur de prises pour l'enroulement bl et u l'inverseur servant à changer la liaison entre la partie de l'enroulement primaire qui est pourvue de prises de courant et celle qui ne comporte pas de prises.
Au début de l'opération de fusion, donc lorsque la tension secondaire est maximum, le commutateur s se trouve sur la prise du bas B de la partie bl de l'enroulement primaire (fig. 2a); dès lors la partie b2 de l'enroulement primaire est seule en circuit.
Cela donne une disposition concentrique simple des enroulements (fig. 2b), et la chute de tension inductive produite atteint sa valeur maximum. Le diagramme correspondant du flux de fuites est représenté à la fig. 2b au-dessus des enroulements. Lorsque, au cours de la progression de l'opération de fusion, le commutateur s vient à être déplacé vers A sur la partie pourvue de prises bl de l'enroulement primaire, l'enroulement passe de la disposition concen- trique simple à la disposition concentrique double, la chute de tension inductive va constamment en décroissant et atteint au point exirême A de l'enroulement de réglage bl son minimum ; lediagramme du flux de fuites est représenté à la fig. b au-dessous des enrou- lements.
On peut réaliser un résultat allant encore plus loin dans cet ordre d'idées si, au cours de l'opération de fusion, on relie la partie d'enroulement bl pourvue de prises de courant à la partie b2 dépourvue de prises de façon telle que, depuis le début jusqu'au milieu environ de l'opération de fusion, la partie bl travaille en opposition avec la partie b2, mais que du milieu à la fin de ladite opération, ces deux parties travaillent en série (voir fig. 3a, 3b).
Au début de l'opération, le commutateur s se trouve alors sur l'ex- trémité inférieure, reliée au point B, de l'enroulement à prises bl, l'inverseur est mis sur le plot A, qui est relié avec l'extrémité
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supérieure de l'enroulement à prises bl . En conséquence, le courant primaire parcourt l'enroulement de réglage bl dans le sens opposé à celui du courant dans l'enroulement b2; cfr. les flèches en trait plein dans la fig. 3a. Dans cette position de réglage, on a de nouveau une disposition concentrique simple à forte chute de tension de dispersion. Le diagramme du flux de fuites correspon- dant est représenté au-dessus des enroulements à la fig. 3b.
Lors- que le commutateur de prises se déplace le long de l'enroulement à prises vers la prise du haut A, à mesure que l'opération de fusion progresse, la chute de la tension de dispersion diminue avec le nombre de spires mises hors circuit et atteint sur le point A une valeur intermédiaire. Si l'on met maintenant l'inverseur sur le plot relié à la prise de courant inférieure B et si l'on ramène en arrière le commutateur de prises à partir de A, le sens du courant dans l'enroulement primaire bl pourvu de prises est le même que dans l'enroulement b2 sans prises, comme le montrent les flèches en pointillé de la fig. 3. Il en résulte à nouveau une disposition biconcentrique de l'enroulement, où le minimum de la tension de fuites est atteint lorsque le commutateur s a accompli toute sa course.
Pour recevoir le flux de fuites important qui se produit au début de la marche du four, la carcasse magnétique du transformateur comporte, autour d'un noyau k en tôles radiales (fig. 4) des culas- ses j de retour du flux rapportées suivant les branches d'une étoi- le et également composées de tôles, en forme d'U, empilées en direc- tion radiale. Ces culasses entourent les enroulements à la manière d'une cage. L'emploi d'un enroulement secondaire en tôle de cuivre enroulée en cylindre procure l'avantage de permettre de loger et de sortir commodément les prises et de n'exiger que peu de place pour ces dernières.
L'enroulement secondaire fait en tôle enroulee en cylindre peut avoir, suivant les besoins, une ou plusieurs spires. Au lieu
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d'être placée comme dans les exemples décrits, tout à fait à l'ex- térieur sur le noyau, la partie d'enroulement primaire pourvue de prises peut aussi se loger tout à fait à l'intérieur, directement sur le noyau. Il est de plus possible d'affecter à la partie pour- vue de prises de l'enroulement primaire quelques spires de la par- tie d'enroulement primaire dépourvue de prises.