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.DISPOSITIF ..DE COMPENSATION .DU FLUX DE FUITE DANS LES TRANSFORMATEURS .ELECTRIQUES.
L'invention est relative aux transformateurs électriques, ainsi qu'aux auto-transformateurs, variateurs de tension et appareils électriques . - analogues, et concerne particulièrement un dispositif de compensation du flux de fuite dans lesdits appareils.
Dans les transformateurs, les chutes de tension dépendent prin- cipalement de la résistance des conducteurs et de la réactance due au flux de fuite.
Le flux de fuite devient particulièrement important et, par sui- te, la chute de tension considérable, lorsque les enroulements primaire et secondaire placés coaxilament sur le noyau magnétique du transformateur, n'ont pas la même hauteur.
Les effets d'une chute de tension exagérée, sur le fonctionne- ment des appareils d'utilisation branchés sur le secondaire desdits transfor- mateurs sont bien connus et on y remédie généralement en ajoutant au trans- formateur deux ou plusieurs enroulements auxiliaires raccordés de manière à permettre ,par leur action, de compenser le flux de fuite au maximum.
La fabrication de ces enroulements auxiliaires, ainsi que l'éta- blissement de leurs connexions, est coûteuse. En outre, ces enroulements ne peuvent être utilisés que dans le cas où la différence de hauteur des e nrou- lements primaire et secondaire est fixe et bien déterminée.
Dans le cas de Inapplication d'un système à curseur à un auto- transformateur, le déplacement du curseur sur l'enroulement modifie constam- ment la hauteur du secondaire et il n'est 'pas possible, avec les enroule- ments auxiliaires de compensation employés jusqu'à présent, de compenser le flux de fuite pour toutes les positions du curseur. De même, lorsqu' il s'agit d'un transformateur ayant des prises de réglage sur l'un des enroulements, l'emploi de l'une ou l'autre de ces prises produit ou codifie la dissymétrie
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des enroulements et il s'ensuit que la compensation du flux de fuite n'est plus assurée.
La présente invention a pour but d'écarter ces inconvénients en réalisant un dispositif de construction simple et économique, permettant d'ob- tenir dans les transformateurs 'ou appareils analogues, la compensation auto- matique du flux de fuite, spécialement lorsque les enroulements ou parties d'enroulements primaire et secondaire de ces appareils n'occupent pas la même hauteur,ou lorsque, dans un appareil déterminé, le rapport de la hauteur de l'enroulement primaire et de l'enroulement secondaire varie pendant l'utilisa- tion.
Suivant l'invention, on dispose coaxialement à l'enroulement ou aux enroulements proprement dits du transformateur ou appareil analogue, un écran formé d'une tôle de cuivre, de hauteur égale à celle de l'ensemble des dits enroulements, ladite tôle étant enroulée de manière à réaliser une ou plu- sieurs spires, isolées l'une de l'autre.
Une forme de réalisation particulière de l'invention sera décrite ci-après, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue schématique, en coupe axiale, d'un autotrans- formateur pourvu de l'écran suivant l'invention;
Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en développement de l'écran, montrant la dis- tribution des lignes de courant engendrées dans ce dernier ;
Fig. 4 montre, en section transversale, une variante de forme du dit écran.
Comme montré en Figs. 1 et 2, le noyau magnétique a d'un autotrans- formateur est entouré d'un bobinage primaire b qui comporte N spires réparties en une couche sur une hauteur L cm. Le secondaire de l'autotransformateur est réalisé par une fraction,2' du bobinage b et comporte n spires qui s'étende± sur une hauteur 1 cm.
Si, dans ce transformateur, on néglige le courant magnétisant et si on désigne par I et 1 les valeurs instantanées des courants primaires et secondaires, on a la relation:
I (N - n) = (I - i) n.
Cette relation exprime que les ampères-tours qui agissent sur la partie supérieure de la colonne de hauteur (L-- l) cm. sont constamment égaux et directement opposés aux ampères-tours qui agissent sur la partie inférieu- re (1 cm.). Il en résulte une différence de potentiel magnétique importante, engendrant des lignes magnétiques de fuite.
Pour compenser l'action de ces lignes magnétiques de fuite, l'in- vention prévoit de disposer coaxialement aux enroulements b et b', un écran c, interposé par exemple entre lesdits enroulements et le noyau magnétique a.
Cet écran est constitué par une tôle de cuivre de hauteur égale à celle de l'enroulement b, laquelle tôle est enroulée de manière à réaliser quelques spires, séparées l'une de l'autre par une mince couche isolante d.
Les lignes magnétiques de fuite, engendrées dans l'autotransfor- mateur,induisent dans l'écran ±. une force électromotrice qui fait circuler un courant électrique entre les parties inférieure et supérieure dudit écran., lequel courant se distribuera sensiblement dans le sens des flèches, comme montré sur l'écran développé de Fig. 3.
En principe, l'écran peut ne comporter qu'une seule spire (Fig. 4) à condition d'utiliser une tôle de cuivre d'épaisseur suffisante et de pré- voir un large recouvrement des deux bords verticaux e et f de ladite tôle.
Ce recouvrement est en effet nécessaire, car les deux lignes longitudinales de courant g et h, dans 'la tôle, n'ont pas de contrepartie dans le bobinage
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principal de l'autotransformateur, et le flux magnétique engendré par les- dites lignes g et h risquerait d'introduire dans le circuit de là tôle, une réactance capable de réduire l'efficacité du dispositif. Grâce au recouvre- - ment desdits bords verticaux et f de l'écran, les deux nappes longitudi- nales de courant g et h,peuvent se juxtàposer et compenser mutuellement leurs effets magnétiques. Elles le feront tout naturellement d'ailleurs, puisque, par la compensation des flux, là réactance du chemin longitudinal correspon- dant diminue.
L'emploi d'un écran ±. de quelques spires, trois par exemple, tel que montré en Figs. 1 et 2, a pour avantage, pour un nombre d'ampères-tours déterminé dans l'écran, de réduire l'intensité du courant longitudinal, tout en permettant à la compensation magnétique de se faire.
Dans les appareils transformateurs de ce genre, non munis d'écran, les flux de-fuite engendrent dans les tôles du noyau des pertes supplémentai- res importantes, car une partie des lignes magnétiques de fuite traversent les tôles perpendiculairement à leur plan. L'usage de l'écran suivant l'in- vention supprime ces pertes, mais introduit une perte nouvelle, par effet Joule, dans la tôle de cuivre dudit écran.
Au cours d'essais comparatifs exécutés sur 1'autotransformateur avec et sans écran, les mesures effectuées ont permis de constater qu'avec un écran dont le poids de cuivre est de l'ordre de grandeur de celui du bobi- nage, le résultat de l'opération est déjà favorable. Ce résultat peut encore être amélioré en augmentant le poids de cuivre de l'écran c.
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1. Dispositif pour la compensation automatique du flux de fuite dans les transformateurs électriques, auto-transformateurs, variateurs de tension et appareils électriques analogues, dans lequel le rapport de hau- teur des enroulements est variable, caractérisé en ce qu'une tôle de cui- vre, de hauteur égale à celle des enroulements du transformateur et d'un poids sensiblement égal à celui des dits enroulements, est enroulée en spi- rale autour du noyau du transformateur de manière à former entre ledit no- yau et lesdits enroulements un écran isolé compensateur des lignes magnétiques de fuite, les extrémités longitudinales de la tôle, formant ledit écran, se recouvrant largement et étant isolées l'une de l'autre.