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TRANSFORMATEUR PDUR L'ALIMENTATION ENPARALLELE-DE DEUX APPAREILS
A DECHARGE.
La présente invention est relative .@ un transformateur à fuites magnétiques pour l'alimentation en parallèle de deux appareils à décharge de caractéristiques électriques voisines,.ce transformateur comportant, bobi- nés sur le même noyau magnétique, au moins un primaire et deux secondaires, ces deux secondaires alimentant respectivement les deux appareils à décharge dont l'un est à stabilisation inductive et l'autre à stabilisation capaci- tive, les parties inductives'de ces deux stabilisations étant fournies, à. peu près exclusivement, par les réactances de fuite du transformateur.
Il est en effet connu d'alimenter deux'appareils à décharge de même modèle à partir d'une même source de courant, l'un de ces appareils (dit "appareil en retard") étant' à stabilisation inductive, c'est-à-dire alimenté par l'intermédiaire d'une bobiné de' réactance, l'autre.
(dit "appa- reil en avance"à étant à stabilisation capacitive, c'est-à-dire alimenté par l'intermédiaire d'un condensateur ; enpratique'd'ailleurs, ce conden- sateur est toujours en série avec une bobine de,réactance, d'impédance moins forte que la sienne à la fréquence de la source de courant, lorsqu'on veut obtenir les avantages de ce mode d'alimentation (effet stroboscopique réduit, facteur de puissance élevé), avantages que l'on obtient au mieux en déphasant de 90 à 120 les courants'de décharge des deux appareilso
Lorsque la tension de la':
source' de courant est inférieure à la tension d'amorçage des-appareils à décharge, il faut'élever la'tension dis- ponible à l'aide, d'un .transformateur (-.soit à primaire séparé., soit auto- transformateur) . Comme les courants débités par la source dans les primaires des transformateurs alimentant respectivement les deux appareils à décharge, sont déphasés, leur résultante est.notablement plus faible que leur somme arithmétiqueo On est amené ainsi à élever-la tension alimentant les deux
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appareils à décharge, à l'aide d'un transformateur unique comportant un' seul primaire.
Pour ne pas avoir à utiliser des bobines de-réactance pour la sta- bilisation inductive de l'appareil "en retard" et pour la,partie inductive de la stabilisation de l'appareil tien avance", on utilise des secondaires sé- parés pour chacun de ces appareils et l'on place des shunts magnétiques avec entrefer entre le primaire et chacun de ces secondaires.
On a constaté que si un tel transformateur est symétrique, c'est- à-dire si ses deux secondaires sont pareils, ainsi que les shunts correspon- dants, la forme de la courbe, en fonction du temps, de l'intensité du courant de décharge dans l'appareil "en avance", est défectueuse, ce qui empêche d'a- voir un bon facteur de puissance, abrège la durée de vie de l'appareil à dé- charge et diminue le rendement lumineux de ce dernier.
Il est connu qu'on peut améliorer cette forme d'onde en augmen- tant la réluctance du shunt magnétique situé entre le primaire et le secon- daire alimentant l'appareil à décharge "en avance", mais ce procédé est peu efficace.
La Demanderesse a trouvé que, lorsque-les deux appareils à dé- charge sont alimentés respectivement par les deux secondaires d'un transfor- mateur unique, l'on obtient une forme satisfaisante de la courbe de courant de l'appareil "en avance", c'est-à-dire à stabilisation capacitive, lorsque la surface de la section du noyau magnétique du transformateur est, dans la partie sur laquelle estbobiné le secondaire alimentant cet appareil à décharge à stabilisation capacitive, notablement plus forte que dans la partie sur laquelle est bobiné le secondaire alimentant l'appareil à décharge à stabi- lisation inductive. De préférence, la première de ces parties est au moins deux fois plus forte que la seconde.
Une telle forme de construction du transformateur, quoique pouvant paraître plus compliquée à réaliser que les formes connues de trans- formateur unique de section uniforme, alimentant avec des phases différen- tes deux appareils à décharge, est en réalité aussi aisée à obtenir, par exem- ple dans le cas d'un circuit cuiras'se par l'empilage de tôles en "m" de lon- gueurs différentes. Elle présente sur ces formes connues l'avantage que la section moyenne du circuit magnétique y est plus faible, ce qui a pour ré- sultat une économie sur les tôles constituant ce circuit et sur le fil des enroulements bobinés sur lui.
La partie du noyau sur laquelle est bobiné le primaire peut être de section intermédiaire entre celle des parties sur lesquelles sont bobinés les deux secondaires; c'est ainsi que l'on réalise l'économie maximum de tôle et de fil ; on peut aussi, pour simplifier, prendre la même section pour le primaire que pour l'un des secondaires.
Les figures ci-jointes représentent, à titre explicatif et non limitatif, une forme¯.de réalisation de l'invention et l'une de ses applica- tions possibles.
La figure 1 représente, en plan, le circuit magnétique d'un trans- formateur selon l'invention.
La figure 2 représente le même circuit magnétique en élévation; le feuilletage de l'empilement de tôles n'est représenté qu'aux extrémités, afin de rendre cette figure plus claire.
La figure 3 représente l'application du transformateur selon les figures 1 et 2, à l'alimentation de deux appareils à décharge.
Le circuit magnétique du transformateur représenté à titre d'exem- ple sur les figures 1 et 2 comporte un noyau 9,12, 16, deux culasses 8, 18, et deux colonnes extérieures 1, 4,7 et 19, 13, 17. Le noyau et les colonnes ont, en coupe selon les lignes B-B, A-A, C-C, de la figure 1, la même forme et les mêmes dimensions. Ainsi que le montre la vue en élévation représentée sur la figure 2, le noyau et les colonnes se composent chacun de 3 parties d'épaisseurs différentes, mais de même largeur.
Les culasses 8 et 18 ont la
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même épaisseur-respectivement que les parties adjacentes 9-et 16'du noyau et une largeur moitié de celle de ce noyau; les portions 1 et 17 des colonnes ont l'épaisseur de la portion 16 du noyau, les portions- 4 et 13 des colonnes ont l'épaisseur de la portion-12 du noyau, les portions'7 et 19 dès colonnes ont l'épaisseur de la pqrtion 9 du noyau, et la largeur, uniforme, de ces colonnes est la moitié de la largeur du noyau....
Ce circuit magnétique comporte, également, quatre shunts mà-gné- tiques 2, 6, 10, 15 situés entre le noyau et les colonnes et séparas de ces dernières par des entrefers 3, 34,'5, 35, 11, 36, '14, 37, où l'on loge'des plaques de matière isolante'et non magnétique afin de tenir enplace les shunts. Le bobinage primaire est enroulé sur la partie centrale 12 du noyau, le secon- daire alimentant l'appareil à décharge "en avance" sur la partie 9 à'section plus forte, l'autre secondaire sur la partie 16 à plus faible section.
On' peut indiquer, à titre d'exemple, que le,¯noyau présente une largeur unifor- me de 40 mm et des épaisseurs de 20, 40,60 mm, respectivement-dans ses parties 16, 12, 9 et que les culasses et les colonnes ont une largeur uni- forme de 20 mm. La distance entre colonnes et noyau, qui est l'épaisseur.
de l'espace dans lequel sont ,logés les divers bobinages, est de'20 mm. Pour ce même transformateur, l'épaisseur des shunts magnétiques est de 6 mm-et- l'entrefer, par exemple 3,34 ou 5, 35, entre les shunts,et respectivement .le noyau et les colonnes est de 0,5 mm de.chaque côté de chaque shunt..La - longueur des shunts magnétiques engagée dâns l'espace entre les noyaux'et les colonnes, c'est-à-dire la longueur engagée entre les 2 parties à shunter, varie d'un transformateur à un autre du même modèle, ceci étant le procédé de réglage utilisé pour compenser les variations inévitables dans la cons- truction industrielle;
on verra, plus loin un exemple des longueurs engagées adoptées, @
Le primaire du transformateur représenté est bobiné sur la.par- tie 12 du noyau et comporte 770 tours. Le secondaire alimentant l'appareil à décharge l'en avance" comporte 2.470 tours et l'autre secondaire 30200 tours ;
chacun de ces enroulements donne, à vide, une tension de 750 volts lorsque le primaire est alimenté sous 220 volts. -
La figure 3 réprésente l'alimentation, à partir d'une 'source de courant alternatif 26, 27 à 220 volts, de deux appareils à décharge 30, 31 à stabilisation respectivement capacitive et indudtive. Ces appareils sont, ici, des lampes fluorescentes de 250 cm de long et 25 mm de diamètre, à amorçage sans préchauffage munis d'électrodes à faible chute de tension; leur tension d'amorgage est de 600 volts environ et leur tension de décharge en fonctionnement de 320 volts.
L'élévation de la tension nécessaire est effectuée par le transformateur décrit ci-dessus et dont, pour simplifier, le circuit magnétique n'est représenté sur la figure 3 que par son noyau 9, 12, 16 et deux shunts 10, 15; ce même transformateur fournit les parties inductives des stabilisations des deux lampes. Une extrémité de chacune des 2 bobines secondaires peut être réunie par le conducteur 38 à une masse ou à une terre dans le but de n'avoir à utiliser que 3 fils au lieu de 4 pour relier les deux lampes au transformateur. La lampe 30 est en série avec un condensateur 32 de 0,7 microfarads.
Dans un exemple de réalisation, des longueurs engagées utiles de shunt 20,21 et 22,23 de 40 et 20 mm respectivement, donnent les mêmes intensités en fonctionnement dans les deux lampes, à savoir 0,270 ampo, ain- si qu'un facteur de puissance de l'ensemble de 0,95 et une excellente forme d'onde. On a constaté d'ailleurs que de larges variations de ces longueurs n'ont qu'une influence faible sur le facteur de puissance, la forme d'onde et la tension à vide.
Lors de la marche à vide, l'induction moyenne est de l'ordre de 9.000 gauss dans la partie du noyau intérieur au primaire; elle est un peu plus élevée à l'intérieur du secondaire alimentant la lampe "en re- tard" et un peu moins élevée à l'intérieur du secondaire alimentant la lam- pe "en avance'?. En charge, les inductions moyennes correspondantes sont d'environ 9.000, 6.600 et 10000 gauss. On voit que le noyau magnétique
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est peu saturé,'ce qui est la cause de la très 'bonne forme de la courbe-de courant obtenue. Cet avantage a comme conséquences, en particulier, que les électrodes des lampes 30,31 sont peu fatiguées et ont une longue durée, et que le rendement lumineux de ces lampes est élevé..
L'exemple décrit ci-dessus comporte un seul bobinage primaire, mais il est'évident que l'on peut remplacer celui-ci par plusieurs bobinages alimentés en série ou en parallèle par la source de courant. On peut, par exemple, prévoir deux primaires, bobinés respectivement, l'un sur un cir- cuit magnétique portant le secondaire "en retard" l'autre sur un circuit portant le secondaire "en avance", ces circuits ayant des sections plus for- tes pour le second que pour le premier. Ces deux circuits magnétiques sont contigus par l'une de leurs culasses ou bien présentent une culasse commune, afin de laisser facilement passer le flux magnétique de l'un à l'autre.
La forme de réalisation ci-dessus n'a d'ailleurs été décrite que pour faire comprendre l'invention et n'est nullement limitative.'On peut aussi, par exemple, utiliser un circuit magnétique non cuirassé, ou bien connecter le primaire aux secondaires, de façon à constituer un auto- transformateur, ou encore remplacer chacune des lampes 30,31 par plusieurs lampes, montées en série, ces lampes pouvant éventuellement être amorcées successivement dans chaquè série ; les transformateurs selon l'invention . permettent, également, l'amorçage des lampes par préchauffage de leurs élec- trodes.
De nombreuses autres variantes, encore pourraient être imagi- nées sans sortir du domaine de l'invention.