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PERFECTIONNEMENTS' RELATIFS AUX TRANSFORMATEURS AYANT UNE TENSION DE
SORTIE CONSTANTE ET EXEMPTE D" HARMONIQUES.
La présente invention se rapporte aux appareils de transformation et de régulation, ainsi qu'aux modes de constructions de leurs noyaux et de leurs enroulements; l'invention se rapporte plus particulièrement à des appa- reils tels que ceux présentant une tension de sortie sensiblement exempte d'harmoniques et elle a pour objet de réaliser un appareil perfectionné et des constructions du type indiqué -.
Un autre objet de l'invention consiste à réaliser un appareil perfectionné'du type indiqué dont la tension de sortie est sensiblement con- stante, quelles que soient les variations de la tension d'entrée sur une cer- taine gamme, et est sensiblement exempte d'harmoniques. -
Un autre objet de l'invention est de réaliser un transformateur perfectionné.
L'obtention d'une source de tension alternative d'une fréquence désirée qui soit exempte d'harmoniques, c'est-à-dire une onde sinusoïdale, a longtemps posé un problème en raison des effets indésirables produits par ceux-ci. Par exemple, des instruments qui reçoivent une tension comportant des harmoniques peuvent donner des indications erronées et quelquefois des indications irrégulières. Un appareil alimenté avec une'tension comportant des harmoniques peut surchauffer et sa durée d'utilisation peut être rac- courcie. Si le'transformateur qui fournit une tension est responsable de la production d'harmoniques, aussi bien le transformateur d'alimentation que l'appareil qui lui est relié peuvent surchauffer.
Des systèmes d'alimentation industrielle fournissant des cou- rants alternatifs approchent de la condition désirée d'une.tension exempte d'harmoniques et on leur'a consacré une somme d'efforts considérables. Tou- tefois, même avec toute l'attention considérable apportée à ce problème, il arrive fréquemment, en particulier dans le domaine industriel, que le sec-
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teur ait un pourcentage indésirable d'harmoniques.
Dans le brevet américain Joseph G. Sola, n 2.143.745, intitulé "Transformateur à tension constante", on a décrit et représenté un appareil comprenant un transformateur et un condensateur dans lesquels on obtient une tension de sortie sensiblement constante sur toute une gamme de varia- tion de la tension d'entrée. Bien que la tension de sortie de l'appareil construit conformément à ce brevet présente unebonne forme d'onde, c'est- à-dire une onde largement exempte d'harmoniques, dans certaines conditions, la tension de sortie peut présenter jusqu'à cinq (5) pour cent d'harmoni- que trois.
On connaît l'existence de circuits filtres qui sont reliés entre la sortie d'une source et une charge et qui servent à réduire ou à éliminer sensiblement les harmoniques. Des filtres de ce genre exigent, en général, l'utilisation de condensateurs et d'inductances supplémentaires et ne corri- gent la tension de sortie que lorsque passe le courant d'utilisation. De plus, la correction peut dépendre de l'importance de la charge, la plus grande correction se produisant à la charge maximum et la plus faible se pro- duisant à vide.
En conséquence, un autre objet de l'invention consiste à prévoir un transformateur perfectionné qui fournit une tension de sortie constante sensiblement exempte d'harmoniques, qui n'exige pas de condensateurs ou d'in- ductances supplémentaires et qui élimine sensiblement les harmoniques depuis une charge nulle jusqu'à pleine charge.
Un autre objet de l'invention consiste à réaliser un transforma- teur perfectionné du type indiqué qui possède une efficacité de fonctionne- ment améliorée et qui est de fabrication économique.
En mettant en oeuvre l'un des modes de réalisation de l'inven- tion, on réalise un transformateur fournissant une tension de sortie sensi- blement constante, ainsi qu'une tension de sortie sensiblement exempte d'har- moniques et comportant, en combinaison : unnoyau, un enroulement primaire et un enroulement secondaire sur le noyau; un shunt magnétique à réluctance élevée disposé entre les enroulements primaire et secondaire ; troisième enroulement disposé sur le noyau de manière à boucler une partie du flux de dispersion de l'enroulement secondaire et à être sensiblement exempt de tout couplage avec le flux de dispersion de l'enroulement primaire ;
un condensa- teur qui est relié en circuit avec l'enroulement secondaire et le troisième enroulement, le condensateur ayant une valeur de capacité telle que lorsque le transformateur est excité avec une tension d'amplitude et de fréquence prédéterminées,il existe une condition de résonance-série à cette fréquence; enfin,des dispositifs pour relier un circuit de chargeà une certaine par- tie de l'enroulement secondaire.
Afin de mieux comprendre l'invention, on va se référer au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe d'un noyau de transformateur et des enroulements conformes à l'un des modes de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique d'un système conforme à l'invention, utilisant le noyau et les enroulements de la figure 1.
Sur les figures 1 et 2 du dessin, l'invention est représentée sous la forme d'un appareil de régulation comprenant un ensemble 10 à noyau et enroulements, comportant des enroulements d'entrée, de sortie, de régulation et de compensation, et un condensateur 11 relié à certains de ces enroule- ments, pièces que l'on va maintenant toutes décrire plus en détail.
L'organisation 10 à noyau et enroulements comporte un noyau 12 qui peut se composer de tôles feuilletées, découpées, sous la forme représentée, et réalisées en matière appropriée telle, par exemple, que de l'acier "C" pour transformateurs, jauge n 26. Le noyau, comme représenté, se compose de tôles minces ou couches, dont chacune se compose de deux pièces et, une fois assemblées, en une pile d'épaisseur désirée, ces tôles constituent une pièce
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extérieure ou cuirasse 13 et une jambe centrale 14. La cuirasse extérieure comprend une paire de jambes terminales 6 et 7 et une paire de jambes laté- rales 8 et 9.
Les tôles de la jambe centrale 14 peuvent être. découpées à partir des pièces formant la cuirasse extérieure 13, lors de l'opération même au cours de laquelle les ouvertures ou fenêtres des enroulements 15, 16, 17, 18, 19 et 21 sont formées. Un noyau de l'épaisseur convenable est . formé en assemblant entre eux le nombre requis de laminés de la cuirasse extérieure et en introduisant à force dans l'espace approprié le.même nom- bre de laminés de la jambe centrale assemblés entre eux, ainsi que cela est bien connu dans cette technique.
Chaque laminé de la cuirasse extérieure 13, comme représenté, se compose d'une pièce complète ou continue de métal ne comportant aucun joint.
Toutefois, il est bien entendu que la même configuration peut être consti- tuée de pièces indépendantes si on le désire. Entre les fenêtres d'enroule- ments 16 et 17 se trouve un élément 22 faisant saillie vers l'intérieur à partir de la jambre 8 et formé des parties correspondantes des laminés de la cuirasse 13, et un élément 23 fait saillie vers l'intérieur à partir de la jambe 9, entre les fenêtres d'enroulements 15 et 18, cet élément étant également formé des parties correspondantes des laminés de la cuirasse 13.
Un élément 24, qui fait saillie vers l'intérieur, entre les fenêtres d'en- roulements 17 et 21, est formé des parties correspondantes des laminés de la cuirasse 13 et un élément 25 qui fait saillie vers l'intérieur, entre les fenêtres 18 et 19, est également formé des parties correspondantes des lami- nés de la cuirasse 13. Des éléments 26 et 27, qui font saillie vers l'exté- rieur à partir de la jambe- centrale 14, sont formés des parties correspon- dantes des laminés de la jambe centrale et sont disposés de manière à se trouver entre les fenêtres d'enroulements 15 et 18, d'une part, et 16 et 17, d'autre part, et à être disposés en face des éléments 23 et 22, respec- tivement, lorsque la jambe centrale 14 est disposée dans la cuirasse 13 de manière que son extrémité de droite constitue le joint 28.
Les éléments 22 et 27 sont séparés l'un de l'autre par un entre- fer non magnétique 29, et les éléments 23 et 26 sont séparés l'un de l'au- tre par un entrefer non magnétique 31. Les éléments 24 et 25 ont une lon- gueur telle qu'ils viennent buter étroitement contre la jambe centrale 14, à l'endroit des joints 32 et 33, et ils présentent une section transversale sensiblement inférieure à celle de la jambe terminale 7 de la cuirasse ex- térieure 13. La jambe centrale 14 a une longueur telle qu'elle vient buter étroitement contre la cuirasse extérieure 28, à l'une de ses extrémités, et qu'elle laisse un entrefer non magnétique 35 entre l'autre extrémité dela jambe centrale et.la surface intérieure de la jambe terminale 7.
Les fenêtres d'enroulements 15 et 16 constituent un espace à l'intérieur duquel sont disposés un enroulement primaire 36 et un enroule- ment de compensation 37; les fenêtres d'enroulements 17 et 18 forment un espace dans lequel est disposé un enroulement secondaire 38; enfin, les fe- nêtres d'enroulements 19 et 21 constituent un espace dans lequel est dispo- sé un enroulement de neutralisation 39. Chacun des bobinages ou enroulements 36, 37, 38, et 39 comporte un nombre de spires approprié et est pourvu d'un isolement suffisant, ainsi que le montre schématiquement la figure 1. On peut former préalablement et placer sur la jambe centrale chacun des enroule- ments et introduire le tout de force dans la cuirasse extérieure, de manière à former l'entrefer non magnétique et les joints en about 28, 32 et 33.
Les éléments 22 et 27 et l'entrefer 29, d'une part, et les éléments 23 et 26 et l'entrefer 31, d'autre part, constituent un trajet à dispersion magnétique élevée entre l'enroulement primaire 36 et l'enroulement secondaire 38. La largeur des éléments 22, 27, 23, et 26 et la longueur des entrefers non magnétiques 23 et 31 sont choisies de manière à permettre d'obtenir la quantité désirée de réactance de dispersion magnétique, ainsi que cela appa- raîtra ultérieurement dans la présente description. Bien que les éléments 22 et 27 et l'entrefer 29 et les éléments 23 et 26 et l'entrefer 31 constituent, comme représenté, un trajet à dispersion magnétique élevée, il est bien évi- dent que l'on peut réaliser le trajet à dispersion magnétique élevée d'autres
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manières bien connues.
Les éléments 24 et 25, l'extrémité dela jambe 14., ainsi que la jambe terminale 7 et l'entrefer non magnétique 35 complètent le trajet termi- nal du flux magnétique engendré pari'enroulement primaire. Etant donné que les joints 32 et 33 sont introduits de force, il y a peu de réluctance ma- gnétique en ces endroits et, en conséquence, les éléments 24 et 25 consti- tuent un trajet de retour qu'emprunte la majeure partie du flux primaire.
Toutefois, ces éléments sont plus étroits que la jambe terminale 7, ce qui fait qu'un faible pourcentage du flux primaire passe par la jambe terminale 7. L'entrefer non magnétique 35 produit une réluctance élevée dans le tra- jet du flux primaire, ce qui réduit la quantité de flux qui passerait par la jambe 7 si l'entrefer n'existait pas et augmente le pourcentage de flux primaire qui passe par les éléments 24 et 25.
La structure décrite jusqu'ici en se référant à la figure 1 est représentée schématiquement sur¯la figure 2, les mêmes références étant uti- lisées dans les deux figures pour désigner les pièces correspondantes. Ain- si, les enroulements 36 et 38 sont disposés sur un noyau commun, un shunt à réactance de dispersion élevée 22, 27, 29, 23, 26 et 31 étant disposé entre eux ; l'enroulement 39 est disposé sur le même noyau magnétique ; non magnétique 35 séparant les parties du noyau ; etl'enroulement 37 est dis- posé de manière à être couplé serré à l'enroulement 36.
L'effet du trajet à dispersion élevée entre l'enroulement primaire 36 et l'enroulement secondaire 38 est de coupler ces enroulements de façon relativement libre, de manière que chacun d'eux ait une réactance de disper- sion élevée, et l'entrefer non magnétique 35 tend à isoler-l'enroulement 39 du flux de l'enroulement primaire.
L'enroulement primaire 36 est destiné à être relié à une ligne ou source par des conducteurs 41 et 42. L'une des extrémités de l'enroulement secondaire 38 est reliée au moyen d'un conducteur 43, à l'une des bornes du condensateur 11 et son autre extrémité est reliée, au moyen d'un conducteur 44, à l'une des extrémités de l'enroulement de neutralisation 39, grâce à un conducteur 45. L'autre extrémité de l'enroulement de neutralisation 39, est reliée, au moyen d'un conducteur'4.6, à l'autre borne du condensateur 11.
@ @ Les conducteurs 44 et 45 reliés entre eux peuvent être reliés à l'un des côtés d'un circuit d'utilisation, par un conducteur 47, et l'autre côté du circuit d'utilisation peut être relié, par un conducteur 48, à l'une des extrémités d'un enroulement de compensation 37 dont l'autre extrémité est reliée, au moyen d'un conducteur 49, à une prise faite sur l'enroule- ment secondaire 38. Le circuit d'utilisation est alors le suivant : part de l'un des côtés du circuit d'utilisation, passe par le conducteur 47, le conducteur 44, la partie de droite de l'enroulement 38, le conducteur 49, l'enroulement 37 et le conducteur 48 , pour aboutir à l'autre côté du cir- cuit d'utilisation.
Il est possible de mieux comprendre le fonctionnement de l'appa- reil en considérant son fonctionnement en deux phases, c'est-à-dire sous la forme d'un appareil à tension constante seul et sous la forme de la combinai- son de l'appareil à tension constante et d'élimination ou de neutralisation des harmoniques. En se plaçant d'abord au point de vue de la tension con- stante de l'appareil, on peut l'établir sous cette forme, dans l'un de ses modes de réalisation en supprimant, en effet, l'enroulement de neutralisa- tion 39.
En se référant à la figure 2, on voit qu'on peut obtenir ce résul- tat en reliant le conducteur 46 aux conducteurs 44 et 47 et en déconnectant le conducteur 45 d'avec les conducteurs 44 et 47. Une fois qu'il est ainsi relié, la forme de l'appareil des figures 1 et 2 est essentiellement simi- laire à celle de l'appareil représenté et décrit dans le brevet 2.143.745, auquel on s'est déjà référé précédemment.
Une fois reliés sous cette forme, de manière à ne constituer alors qu'un dispositif à tension constante, les éléments 24 et 25, ainsi que la jambe 7, font partie du circuit de retour du flux de l'enroulement primaire et constituent une jambe de retour ayant sen- siblement la même section transversale utile que les autres jambes 8 et 9
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de retour du flux.
Afin de comprendre parfaitement le fonctionnement du dispositif sous cette forme de transformateur à tension constante, on peut se référer au brevet américain précité n 2.143.745. Toutefois, en résumé, lorsque l'on applique une tension au-dessus d'une certaine valeur, à l'enroulement pri- maire 36 par l'intermédiaire des conducteurs 41 et 42, il s'établit dans l'appareil une condition approchant la résonance série et, en particulier, dans le circuit comprenant le condensateur 11 et l'enroulement 38. Lorsque ceci se produit, on obtient une tension sensiblement constante aux bor- nes des conducteurs 47 et 49 pour une gamme étendue de variations de la ten- sion appliquée à l'enroulement primaire.
Des variations aussi petites que celles qui se produisent dans cette tension peuvent être compensées par l'en- roulement37 qui est couplé serré à l'enroulement 36 et qui est disposé par rapport à l'enroulement 37, de manière à modifier la tension existant aux bornes des conducteurs 47 et 49. C'est ainsi que, si la tension primaire s'élève et que si la tension de sortie avait par suite tendance à s'élever, l'enroulement de compensation l'empêcherait. De même, si la tension primaire tombe et si la tension de sortie tend à tomber, la tension de dévoltage est également réduite et la tension de sortie reste la même.
Par un choix con- venable des spires de l'enroulement 37, on rend sensiblement constante la tension d'utilisation, c'est-à-dire la tension apparaissant aux bornes des conducteurs 47 et 48.
Bien que l'explication du fonctionnement de ce mode de réalisa- tion du dispositif sous forme d'un appareil à tension constante ne se prête pas d'elle-même à des termes simples, on pense que les courants passant dans le condensateur 11 et l'enroulement 38, en raison de la condition de réso- nance existante, établissent une condition de flux dans la partie du noyau au-dessous et directement associée à l'enroulement 38, par suite de la pré- sence des shunts entre les enroulements primaire 36 et secondaire 38, condi- tion telle que des changements dans le flux provoqués par des variations de tension aux bornes de l'enroulement primaire, sont largement absorbés, dans les shunts et, ainsi, ne modifient pas les conditions de flux de l'enroule- ment secondaire.
La tension de sortie du dispositif sous sa forme de trans- formateur à tension constante a une bonne forme d'onde, mais elle contient des pourcentages appréciables d'harmoniques qui sont éliminés par la présen- ce de l'enroulement de neutralisation 39. Lorsque le dispositif fonctionne sous forme d'un appareil à tension constante et que l'enroulement 39 est pré- sent dans le noyau, mais n'est pas relié au circuit, l'enroulement 39 com- porte, bien entendu, une tension induite, étant donné qu'un certain pourcen- tage de flux circulera dans la jambe centrale 14 et dans la jambe terminale 7. Le noyau étant construit comme représenté et décrit, on a constaté que la tension de l'enroulement 39 comporte un pourcentage élevé d'harmoniques d'ordre impair, c'est-à-dire, trois, cinq, sept et neuf, etc...
Une certaine valeur de fondamentale est également présente, étant donné que l'enroulement 39 est couplé par un faible pourcentage du flux créé par l'enroulement pri- maire. La présence de tensions harmoniques d'ordre impair dans l'enroulement 39 est due au couplage de l'enroulement 39 par un flux de dispersion créé par l'enroulement 38, lorsque le courant traverse le condensateur 11 et l'enroulement 38. Naturellement, ce flux de dispersion peut suivre deux voies, l'une de celle-ci comprenant une partie de la jambe centrale 14, les éléments 24 et 25, une partie de jambes 8 et 9 du noyau, et les shunts 22, '27, 29 et 23, 26, 31. L'autre voie comprend la partie que l'on vient de dé- crire, sauf les éléments 24'et 25, et comprend en outre la branche 7 et l'in- tervalle 35.
Les réluctances relatives de ces deux voies déterminent le pour- centage de flux créé parl'enroulement 38 qui est accouplé à l'enroulement 39, c'est-à-dire la partie du flux de dispersion secondaire qui passe par l'en- trefer 35 et par la jambe 7. Le flux de dispersion de l'enroulement primaire 36 passe dans unegrande mesure par les shunts 22, 27, 29 et 23, 26, 31 et n'est pas relié à l'enroulement 39.
Si l'on considère maintenant la seconde forme du dispositif, on voit que, lorsque l'enroulement 39 est relié à l'enroulement 38 et au conden-
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sateur, comme représenté, pour constituer un dispositif à tension constante et exempt d'harmoniques, la tension combinée des enroulements 38 et 39 aug- mente, ce qui revient à dire que l'enroulement 39 doit être relié à l'enrou- lement 38 en polarité additive. Les connexions étant ainsi faites, on réduit de beaucoup le pourcentage d'harmoniques d'ordre impair existant dans l'en- roulement 38 et aux bornes des conducteurs 47 et 49; on obtient également une tension de sortie constante. Ils sont, en effet, réduits à une amplitude pour ainsi dire négligeable.
Une fois que la connexion a été faite, comme représenté sur la figure 2, la tension harmonique existe encore aux bornes de l'enroulement 39 et également aux bornes du condensateur 11, mais ces tensions harmoniques sont dans une phase telle qu'elles neutralisent les har- moniques qui existaient primitivement dans l'enroulement 38. Par exemple, l'harmonique trois, qui existe dans l'enroulement 39, y est induit par le flux de dispersion provenant de l'enroulement 38 et cette tension harmonique est déphasée d'approximativement 180 par rapport à la tension d'harmonique trois existant dans l'enroulement 38.
L'enroulement 39 étant relié en circuit en polarité additive, on a, par ce fait, ajouté un certain nombre de spires à l'enroulement secondai- re; toutefois, ces spires et la configuration du noyau produisent l'élimina- tion des harmoniques et ne détruisent pas la tension constante. Le flux dans le noyau reste tel que la condition d'une résonance-série existe encore et que, par suite, une tension sensiblement constante existe aux bornes de l'en- roulement 38. Afin d'obtenir une valeur convenable de la tension de sortie lorsqu'on dispose d'une tension plus élevée, lorsque l'enroulement 39 est relié en circuit à l'enroulement 38 en polarité additive, le nombre de spi- res de l'enroulement 38 peut être plus petit que dans un mode de construc- tion ne comportant qu'une tension de sortie de la même valeur.
Le nombre de spires de l'enroulement 39, la section transversale des éléments 24 et 25, la longueur de l'entrefer 35, et la sec- tion transversale de la jambe 7 entrent dans la grandeur de la tension d'har- monique trois produite comparativement à la tension fondamentale de l'enrou- lement 39. La composante fondamentale n'est pas essentielle, étant donné que l'enroulement 38 peut avoir un nombre de spires suffisant pour produire la valeur nécessaire et on pense qu'en couplant l'enroulement 39 à l'enroule- ment 38, comme représenté, on obtient la tension nécessaire de neutralisa- tion de l'harmonique trois, tandis qu'en même temps la tension fondamentale ne varie pas beaucoup.
La réduction des tensions harmoniques et, en conséquence , des courants dans l'enroulement 38, réduit l'échauffement des enroulements et des tôles, ce qui rend le transformateur lui-même plus efficace et plus éco- nomique, ceci constituant un avantage s'ajoutant à l'effet désirable dû à l'absence d'harmoniques dans les circuits d'utilisation.
Afin de donner une description supplémentaire et plus complète, on va décrire, en particulier, l'un des modes de réalisation d'un appareil que l'on a réalisé et que l'on a fait fonctionner. Cet appareil avait une puissance continue de 500 voltampères, une gamme de tension primaire nomi- nale (aux bornes des conducteurs 41 et 42) allant de 90 à 125 volts, une ten- sion d'utilisation nominale (aux bornes des conducteurs 47 et 48) de 115 volts, et un courant d'utilisation nominale de 4,35 ampères.
Dans cet appa- reil, l'enroulement primaire 36 comportait 106 spires de fil de cuivre n 13 disposées en dix couches de onze spires par couche, l'enroulement 37 compor- tait douze spires de fil de cuivre n 14 disposées en une seule couche de douze spires, l'enroulement secondaire 38'comportait quatre cent cinq spi- res de fil de cuivre n 15 disposées en quatorze couches de vingt-neuf spi- res, chacune, et l'enroulement 39 comportait deux cent sept spires de fil de cuivre n 15'disposées en vingt-trois couches de neuf spires chacune. La partie d'enroulement 38 se trouvant entre les conducteurs 44 et 47, c'est-à- dire la partie de charge de l'enroulement, comportait deux cent quatre vingt- dix spires disposées en dix couches.
Le noyau de l'appareil décrit était construit pour fonctionner à une densité,de flux de 15.500 lignes par cm2 et se composait d'un bloc de la-
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minés de 79,39 mm. d'épaisseur en acier 'ICI' pour transformateurs, jauge n 26.
La longueur des jambes latérales 8 et 9 était de 160,33 mm. et la lon- gueur des jambes terminales 6 et 7 était de 127 mm; la largeur de la jambe terminale 6 et des jambes latérales 8 et 9, au voisinage des enroulements 36 et 38, était de 22,22 mm.; la largeur des jambes latérales 8 et 9=.au voi- sinage de l'enroulement 39 et la'largeur de la jambe terminale '7 étaient de 15,87 mm.; la largeur des éléments 24 et 25 était de 7,93mm.; la largeur de la jambe ,centrale 14, à l'intérieur des enroulements 36 et 38 et des élé- ments24 et 25, était de 31,74 mm.; et la largeur de la jambe 14 à l'inté- rieur de l'enroulement 39 était de 20,63 mm.; la largeur des éléments de shunt 22,27, 23 et 26 était de 12,7 mm.;
la longueur des entrefers 29 et 31 était de 1,27 mm. et la longueur de l'entrefer 35'était de 3,81 mm. La lar- geur de la jambe centrale 14, à l'intérieur de l'enroulement 39, peut être la même qu'à l'intérieur de l'enroulement 38 et on peut changer le nombre. de spires de l'enroulement 39 pour qu'il s'ajuste dans l'espace différent des fenêtres 19 et 21.
Le condensateur 11 avait une capacité de 16 microfarads, 660 volts service.
Afin de faire un exposé plus complet, on peut résumer sommairement les résultats d'une analyse des harmoniques sur l'appareil qui précède, tel qu'on l'a décrit et caractérisé.' La première analyse fut faite à vide, c'est- à-dire qu'aucun circuit d'utilisation n'était relié aux bornes des conduc- teurs 47 et 48. L'enroulement 36 était relié à un générateur de courant sinus- oidal fournissant 115 volts Veff (valeur efficace). Une anlyse des harmoni- ques de la tension du générateur de courant sinusoidal indiquait que la ten- sion envoyée à l'enroulement 36 avait une composante fondamentale (60 cycles) d'amplitude 'donnée arbitrairement comme 'étant égale à 100 % et un harmonique trois de 1,1 % de la fondamentale, les harmoniques restants étant inférieurs à 1 % de la fondamentale et, par conséquent, négligeables.
Grâce à cette mê- me connexion,la tension efficace aux bornes du condensateur 11, c'est-à-dire aux bornes des enroulements combinés 38 et 39, était de 610 volts. L'analyse des harmoniques de cette tension faisait apparaître, sur la base d'une fon- damentale d'amplitude prise arbitrairement comme étant égale à 100 %, un-har- monique trois ayant une amplitude de 7 % et un harmonique cinq ayant une am- plitude de 2 %, le tout en fonction de la fondamentale. La tension aux bor- nes de l'enroulement 39 avait une amplitude efficace de 122 volts.
L'analy- se des harmoniques faisait apparaître sur la base d'une fondamentale d'am- plitude arbitraire égale à 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 100 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 20 %, un harmonique sept ayant une amplitude de 4 % et un harmonique neuf ayant une amplitude de 17 %, le tout en fonction de la fondamentale. La tension aux bornes de l'enroule- ment 38 avait une amplitude efficace de 522 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une fondamentale d'amplitude arbitraire égale à 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 1,1 %, un harmoni- que sept ayant une amplitude de 1 % et un harmonique neuf ayant une amplitu- de de 1,8 % le tout en fonction de la fondamentale.
D'une manière correspon- dante, la tension aux bornes de la partie de l'enroulement 38 comprise entre les conducteurs 44 et 49 (enroulement de charge) avait une amplitude efficace de 127 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, 'sur la base d'une fondamentale d'amplitude arbitraire égale à 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 0,4 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 0,6 %, un harmonique sept ayant une amplitude de 1,2 % et un harmonique neuf ayant une amplitude de 1,6 %, le tout en fonction de la fondamentale.
La tension de sor- tie, c'est-à-dire la tension aux'bornes des conducteurs 47 et 48, avait une valeur efficace del14 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître sur la base d'une composante fondamentale arbitraire ayant une amplitude éga- le à 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 0,4 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 0,7 %, un harmonique sept ayant une amplitude de 1,3 % et un harmonique neuf ayant une amplitude de 1,7 %, le tout en fonc- tion de la fondamentale.
Le pourcentage. d'harmoniques aux conducteurs de charge 47 et 48 est du même ordre général que celui de la tension appliquée, l'harmonique
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trois étant une amélioration et certains des harmoniques plus élevés étant très légèrement accrus.
Dans l'appareil tel que décrit et pour les valeurs d'harmoniques données, lorsque le conducteur 46 était relié au conducteur 44, c'est-à-dire que l'enroulement 39 était éliminé du circuit comme précédemment décrit, et que le même générateur d'onde sinusoïdale était relié à l'enroulement 36, la tension aux bornes de l'enroulement 36 avait une amplitude efficace de 115 volts. Son analyse d'harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une com- posante fondamentale (60 cycles), d'une amplitude arbitraire de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 0,8 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 0,4 % et un harmonique sept ayant une amplitude de 0,3 %, le tout en fonction de la fondamentale.
La tension aux bornes du condensateur 11 ou aux bornes de l'enroulement 38 avait une amplitude efficace de 467 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une com- posante fondamentale de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 23 % et un harmonique cinq ayant une amplitude de 6 %, le tout en fonction de la fondamentale. La partie de l'enroulement 38 constituant l'enroulement de charge, c'est-à-dire l'enroulement relié aux bornes des conducteurs 47 et 48, avait une amplitude efficace de 113 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 23 %, et.un harmonique cinq ayant une amplitude de 6 %, le tout en fonction de la fondamentale.
Dans ces conditions, la tension de sortie, c'est-à-dire aux bornes des conducteurs 47 et 48, avait une amplitude efficace de 100 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 27 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 7 % et un harmonique sept ayant une amplitude de 1 %, le tout en fonction de la fon- damentale.
La tension aux bornes de l'enroulement 39 avait une amplitude efficace de 73 volts, une analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire, d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 100 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 78 %, un harmonique sept ayant une amplitude de 13 % et un harmonique 9 ayant une amplitude de 6 %, le tout en fonction de la fon- damentale.
Une comparaison des valeurs harmoniques relatives aux bornes des conducteurs 47 et 48, le condensateur étant relié de manière à être relié ou non à l'enroulement 39, révèle la réduction de la teneur en harmoniques de la tension de sortie.
On a fait une analyse similaire des harmoniques, lorsque l'appa- reil fonctionne à pleine charge et que la source d'onde sinusoïdale, comme déjà décrit, fournit 115 volts aux bornes de l'enroulement primaire 36. Le condensateur 11 étant relié comme représenté sur la figure 2, la tension de sortie aux bornes des conducteurs 47 et 48 avait une amplitude efficace de 112 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire (60 cycles), d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 1,1 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 0,4 %, un harmonique sept ayant une amplitude de 1,6 % , et un harmonique neuf ayant une amplitude de 1,2 %. Ces valeurs har- moniques ne sont pas sensiblement différentes de celles prises à vide.
Dans la condition de pleine charge décrite, la tension aux bornes de l'enroule- ment 39 avait une amplitude efficace de 111 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 98 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 16 %, un harmonique sept ayant une amplitude de il % et un harmonique neuf ayant une amplitude de 11 %, le tout en fonction de la fondamentale.
La tension aux bornes du condensateur 11 avait une valeur efficace de 593 volts, l'analyse 'des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire d'une am- plitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 13 %, un harmo- nique cinq ayant une amplitude de 1,5 %, un harmonique sept ayant une ampli-
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tude de 0,2 % et un harmonique neuf ayant une amplitude de 0,1 %, le tout en fonction de la fondamentale:
La tension aux bornes de.l'enroulement 38 avait une amplitude efficace de 512 volts, l'analyse des harmoniques faisant appa- raître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de '1, 7 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 0 %, un harmonique sept ayant une amplitude de 1,4 % et un harmonique neuf ayant une amplitude de 1,2 %.
Lorsque le transformateur fournit la pleine charge'et que le con- densateur 11 est relié de manière à éliminer l'enroulement 39 du circuit, c'est-à-dire lorsque le conducteur 46 est relié au conducteur 44,.la tension de sortie aux bornes des conducteurs 47 et 48 avait une amplitude efficace de 97 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître, sur la base d'une composante fondamentale arbitraire d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 23 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 6 % et un harmonique sept ayant une amplitude de 0,7 %.
La tension de l'en- roulement 38 ou du condensateur 11 avait une amplitude efficace de 452 volts, l'analyse des harmoniques faisant apparaître une composante fondamentale ar- bitraire d'une amplitude de 100 %, un harmonique trois ayant une amplitude de 20 %, un harmonique cinq ayant une amplitude de 5 % et un harmonique sept ayant une amplitude de 0,4 %. La comparaison de la valeur harmonique rela- tive entre les conditions de pleine charge dans lesquelles l'enroulement de neutralisation 39 est relié ou non au circuit, révèle que la teneur en harmonique est réduite de beaucoup par la présence de l'enroulement 39 dans la structure de noyau définie.
Les charges alimentées par le transformateur dans les précédents essais étaient constituées par des résistances.
La structure telle que représentée sur la figure 2 et ayant l'ana- lyse des.harmoniques donnée, était reliée à une source d'énergie régulière de 60 cycles, mais avec des amplitudes efficaces de 100,115 et 130 volts.
Dans cette condition de tension de l'enroulement 36, la tension aux bornes des conducteurs avait une valeur efficace de 109,5.
Il est bien évident que les modes de réalisation particuliers dé- crits ci-dessus et représentés sur le dessin annexé ne sont donnés qu'à ti- tre indicatif et non limitatif et que l'on peut y apporter diverses modifi- cations sans s'écarter pour cela de l'esprit et de la portée de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1. Transformateur ayant une tension de sortie sensiblement con- stante et sensiblement exempte d'harmoniques, comportant: un enroulement primaire et un enroulement secondaire disposés sur un noyau ; shunt magnétique à réluctance élevée disposé entre lesdits enroulements ; conden- sateur ayant une capacité telle que, lorsque le transformateur est excité avec une tension de-valeur et-de fréquence prédéterminées, une condition de nature résonance-série se produit à ladite fréquence;
un troisième enroule- ment disposé sur ledit noyau dans une position permettant de boucler une partie du flux de dispersion de l'enroulement secondaire, pour être sensi- blement exempt de tout couplage avec le flux de dispersion de l'enroule- ment primaire, l'enroulement secondaire, ce troisième enroulement et le condensateur étant reliés en circuit; enfin, des dispositifs pour relier un circuit de charge à une certaine partie-de l'enroulement secondaire.