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Procédé et appareillage pour la suppression des surtensions dues à la coupure de transformateurs.
La coupure d'un transformateur à vide peut donner lieu à une surtension aux bornes de ses enroulements, dont l'amplitude dépend du moment de l'ouverture de l'interruption dans la période du champ alternatif. La surtension sera évidemment maxima, si la coupure a lieu quand le flux est maximum, et elle sera nulle si la coupure a lieu au moment où le champ est égal à zéro.
Ces surtensions peuvent atteindre une valeur plusieurs fois supérieure à la tension normale du circuit de charge, ce qui entraîne la destruction des appareils connectés à la sortie du transformateur.
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En particulier, ces surtensions sont très nuisibles dans le cas d'un redresseur sec à faible tension et fort courant, ali- menté par l'intermédiaire d'un transformateur abaisseur, comme dans les appareils d'électrolyse. Dans ces conditions, la surtension produite dans l'enroulement secondaire du transformateur, à la suite d'une coupure, endommagera sérieusement les éléments redres- seurs.
L'invention a pour but de créer des dispositifs perfec- tionnés pour la suppression des surtensions de ce genre. Conformé- ment à la caractéristique principale de l'invention, on connecte un condensateur aux bornes de chaque phase du primaire ou du secondaire du transformateur.
Afin de limiter les dimensions de ces condensateurs, on les connecte de préférence aux enroulements haute tension du trans- formateur.
Quoique cet arrangement soit satisfaisant au point de vue coupure du transformateur, l'examen, à l'oscillographe, de la forme de l'onde de station à l'enclenchement, montre un défaut dû à la résonance entre condensateurs et une self série quelconque reliant les condensateurs au système d'alimentation. Cette résonance produit une ondulation oscillatoire amortie qui, ajoutée à la tension de pointe alternative normale, peut former une pointe de surtension élevée. On peut placer une résistance de valeur appropriée en série avec chaque condensateur, afin de réduire les oscillations sus mentionnées et supprimer la possibilité d'une pointe de surtension élevée, due à cette cause.
L'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé.
La figure 1 représente schématiquement, un circuit tripha- sé conforme à l'invention, et la figure 2 donne une variante du circuit de la figure 1.
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Sur la figure 1, un redresseur sec 1 reçoit du courant alternatif, par l'intermédiaire d'un transformateur 3, de conduc- teurs d'alimentation 5 reliés par un dispositif interrupteur (non représenté) à une source appropriée/de courant alternatif triphasé. Les bornes de sortie de courant continu 6 sont reliées au point commun des redresseurs et au centre des enroulements en étoile 2 du transformateur 3. Aux bornes de chaque phase des en- roulements primaires 4 du transformateur, sont connectés en série un condensateur 7 et une résistance 8 appropriés.
Le circuit représenté à la figure 1 correspond à un montage dans lequel il n'est pas nécessaire de régler la tension de sortie apparaissant aux bornes 6 à courant continu. Il est cependant, en général, utile de pouvoir régler cette tension de sortie et, dans ce but, on utilise d'habitude un transforma- teur de commande, avec des prises, inséré entre la source de cou- rant alternatif et le transformateur principal. Un tel montage est représenté à la figure 2.
Dans le circuit de la figure 2, les connexions entre le redresseur 1, les bornes de sortie 6 et l'enroulement secon- daire 2 du transformateur principal 3 sont les mêmes qu'à la figu- re 1. Les connexions entre les condensateurs 7,les résistances 8 et les enroulements secondaires 4 sont aussi lés mêmes qu'à la figure 1; à la figure 2, cependant, un transformateur de réglage 11 est inséré entre les conducteurs d'amenée 5 et les enroulements primaires 4 du transformateur principal 3. Le trans- formateur de réglage 11 est représenté sous la forme d'un auto- transformateur triphasé avec des enroulements 12 et un dispositif classique de changement de prises représenté schématiquement en 13.
Si le transformateur de réglage est simplement ajouté au circuit de la figure 1, sa.ns autres modifications, les change- ments de prises provoquent de grandes surtensions aux bornes des
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enroulements du transformateur principal, même si les condensa- teurs 7 et résistances 8 sont raccordés, comme indiqué à la figure 1. Conformément à l'invention, ces surtensions, produites par changement de prises, sont virtuellement éliminées, en reliant ensemble les centres d'étoile 9 des enroulements primaires du transformateur principal, 10 des condensateurs et résistances en série, et 14 du transformateur de réglage 11.
La dimension des condensateurs requis dépendra, évidem- ment, des appareils utilisés et de.leurs conditions d'utilisation.
Ci-dessous, les résultats obtenus avec un appareil d'électrolyse à 1.000 ampères,400 volts triphasés alternatifs à l'entrée du transformateur principal et une tension de sortie entre lignes de 14,5 volts. En mettant uh condensateur d'un microfarad aux bornes de chaque phase des enroulements primaires connectés en étoile, la surtension de coupure est supprimée. L'examen des sur- tensions à l'enclenchement,avec les condensateurs connectés comme ci-dessus, révèle que, à cause de la résonance entre les conden- sateurs et la self de la source d'alimentation, il existe une ondulation oscillatoire amortie,avec une fréquence d'environ 1500 cycles par seconde. Une résistance de 100 ohms en série avec chaque condensateur suffit pour amortir ces oscillations jusqu'à les rendre négligeables.
Les prises du transformateur de réglage, pour les essais précédents, se trouvaient à leur maximum.
Le transformateur principal travaillait donc à haute magnétisa- tion.
Quand les prises du transformateur furent au minimum, donnant une tension alternative de 3,7 volts à la sortie du transformateur principal, de fortes surtensions apparurent de nouveau à la coupure, malgré la présente des condensateurs et des résistances. De bons résultats furent obtenus en rem- plaçant ces éléments par un condensateur de 2 mfd. et une résis- tance de 50 ohms. Ces valeurs s'avérèrent bonnes pour la suppression
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des surtensions aux coupures et aux enclenchements, aussi bien pour les prises supérieures que pour les prises inférieures.
De dangereuses surtensions se présentèrent cependant toujours au changement de prises (commutation entre le transformateur de réglage et le transformateur principal). On supprima ces der- nières surtensions en reliant ensemble les centres d'étoile du primaire du transformateur principal, des circuits absorbant les surtensions et du transformateur de réglage, comme indiqué à la figure 2.
Il est évident que la présente invention n'est pas limitée au nombre de phases du courant alternatif ni aux conne- xions de transformateurs particulières ici représentées.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour la suppression des surtensions produi- tes par la commutation d'un transformateur de courant alternatif, caractérisé en ce qu'on connecte un condensateur approprié aux bornes de chaque phase des enroulements primaire ou secondaire du transformateur.