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NOUVELLE DISPOSITION DE REGLAGE DE TENS ION POUR TRANSFORMATEURS STATIQUES ALIMENTANT DES RECEPTEURS PAR L'INTERMEDIAIRE DE REDRESSEURS .
La nouvelle disposition de réglage de tension pour transforma- teurs statiques alimentant des récepteurs par l'intermédiaire de redres- seurs qui fait l'objet du brevet principal, est essentiellement caractéri- sée en ce que pour chacune des phases du courant alternatif d'alimentation, le transformateur comporte deux enroulements secondaires correspondant res- pectivement aux redresseurs ou groupes de redresseurs des deux alternances et à nombre de spires;
fixes correspondant approximativement à la moitié de la tension maximum à réaliser, et un enroulement secondaire à prises varia- blés, ayant un nombre de spires correspondant approximativement à la tension maximum à réaliser, un inverseur permettant, par l'intermédiaire d'un trans- formateur ou d'un autotransformateurs de monter les deux moitiés de la ten- sion de cet enroulement à prises variables, respectivement en série, soit en opposition, avec les secondaires à nombre de spires fixe,. de telle sorte que par la manoeuvre du commutateur de prises de ce secondaire commun et de l'in- verseur, la tension d'alimentation des redresseurs ou groupes de redresseurs des deux alternances puisse être réglée entre une valeur nulle, ou très fai- ble,et la valeur maximum à réaliser.
La présente addition a pour objet un perfectionnement apporté à cette disposition objet du brevet principal, en-vue d'augmenter encore, pour un nombre donné de prises sur l'enroulement secondaire à prises variables, le nombre des crans de tension réalisables.
Ce perfectionnement est essentiellement caractérisé en ce que le primaire d'un transformateur d'équilibre contrôlant les prises du secon- daire à prises variables du brevet principal, est alimenté par l'intermédiai- re d'un inverseur qui est manoeuvré en même temps que l'inverseur, servant, conformément au brevet principal, à monter les deux moitiés de la tension fournie par le secondaire à prises variables respectivement en dévolteur ou en
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survolteur des tensions fournies par les deux secondaires à nombre de spi- res fixe,, de telle sorte que ce transformateur d'équilibre jouera son mê- me rôle de multiplicateur de crans de tension aussi bien quand le secondaire à prises variables fonctionne en dévolteur que quand il fonctionne en sur- volteur.
Le transformateur d'équilibre a son primaire alimenté entre un point fixe de l'enroulement à prises variables et le point milieu d'une ré- actance dont les bornes sont reliées à des prises variables additionnelles sur ledit enroulement; ce transformateur d'équilibre comporte soit un seul secondaire, si la charge n'est pas subdivisée, soit autant de secondaires qu' il y a de groupes subdivisés de la charge et chaque secondaire alimente son groupe entre son point milieu et des prises variables principales sur l'en- roulement d'alimentation;
des groupes de commutateurs permettent de réaliser systématiquement des tensions progressivement variables aux bornes du ou des divers groupes de la charge..L'inverseur, par l'intermédiaire duquel le pri- maire du transformateur d'équilibre est alimenté, est intercalé dans les connexions qui relient ce primaire, d'une part à un point fixe de l'enroule- ment:, à prises variables; d'autre part, au point milieu de la réactance dont les bornes sont reliées à des prises variables additionnelles sur le dit en- roulement.
En se référant aux figures ci-jointes, on décrira un exemple don- né à titre non limitatif, de mise en oeuvre du perfectionnement objet de la présente addition.
On reprendra, à cet effet, l'équipement de la Fig. 2 du brevet principal d'un véhicule électrique dont les moteurs sont alimentés en cou- rant monophasé par l'intermédiaire de redresseurs.
La Fig. 1 ci-jointe représente schématiquement cet équipement avec le perfectionnement objet de la présente addition. La Fig. 2 donne le tableau des crans de tension réalisables.
Pour simplifier la Fig. 1,, le primaire du transformateur prin- cipal et les connexions de freinage électrique (ce dernier restant toujours possible) ne sont pas représentés. D'autre part, pour rendre plus clair le schéma, le commutateur de prises est réalisé sous la forme de contacteurs, du type à cames par exemple: six contacteurs principaux, 1 à 6, sont pré- vus dans cet exemple.
Le secondaire à prises variables 7 et les deux secondaires fi- xes, 8 & 9, du transformateur principal sont réalisés conformément au bre- vet principal et jouent les mêmes rôles. Il en est de même pour l'autotrans- formateur dévolteur-survolteur 10 et son inverseur 11, pour les redresseurs 12 & 13 le branchement des moteurs entre les bornes 14 & 15 et l'inductance de lissage 16,
Le dispositif multiplicateur de crans., qui permet de créer de nombreux paliers de tension intermédiaires entre ceux réalisés par les con- tacteurs de prises principaux 1 à 6, comprend un transformateur d'équili- bre 17 dont le secondaire 18 est muni d'une prise médiane 19,
reliée à la borne 20 de l'inverseur 11 de 1'autotransformateur 10 et dont les bornes extrêmes 21 & 22 sont respectivement connectées aux deux barres d'alimen- tation 23 & 24 des contacteurs 1, 3, 5 et 2, 4, 6.
Le primaire 25 du transformateur d'équilibre 17 est relié à un inverseur 26. La borne 27 de cet inverseur est reliée, par l'intermédiaire d'une réactance 28 à prise milieu, de deux barres de connexions 29 & 30 et des contacteurs 31 à 36, à des prises additionnelles du secondaire à prises variables 7; l'autre borne 37 de l'inverseur 26 est reliée directement au point milieu 38 des prises additionnelles de l'enroulement 7.
Les prises additionnelles peuvent être différentes des prises principales d'alimentation des contacteurs 1 à 6, ou, comme dans le présent exemple, elles peuvent être les mêmes. Cette dernière disposition réduit au
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minimum le nombre de prises à sortir du transformateur ; elle doit donc, de préférenceêtre choisie pour simplifier la construction de celui-ci.
Bien qu'on ne l'ait pas représenté, le mécanisme de commande des contacteurs auxiliaires 31 à 36 est verrouillé avec le mécanisme de com- mande des contacteurs principaux 1 à 6, de telle sorte que les deux groupes fonctionnent conformément au tableau de la Fig. 2. Dans ce tableau, on a in- diqué, dans la colonne de gauche,les crans de tensions successivement réa- lisables., numérotés de a à v. puis de W à A, dans le sens des tensions crois- santes (les crans a, e, i, m, q, u, U, Q, M, I, E, A correspondent aux crans qui seuls seraient réalisables diaprés le brevet principal; ces crans, ou crans normaux, sont désignés par les nombres I à XII, en chiffres romains, dans la Fig. 2).
Les colonnes suivantes donnent les positions des contac- teurs principaux.,, 1 à 6, des contacteurs auxiliaires 31 à 36, de l'inverseur 11 (les connexions directes étant représentées en trait interrompu dans la Fig. 1 et les connexions croissées en trait formé par des croix) et de 1' inverseur 26 (même représentation que les connexions réalisées par 11), les les cercles noirs indiquant.' pour chaque cran de tension, les contacteurs qui sont fermés et les connexions qui sont réalisées par les inverseurs.
Le fonctionnement est le suivant :
Au début de la mise en marche, 1'autotransformateur 10 doit fournir sa tension maximum en opposition avec celle des secondaires fixes 8 & 9. La tension fournie par l'ensemble secondaire à prises variables 7 et trans- formateur d'équilibre 17,doit donc être également maximum.
En première position, cran a (I), les contacteurs 1, 31 & 32 sont fermés.
La fermeture des contacteurs 31 & 32 relie la réactance 28 aux bornes des deux prises les plus à droite de l'enroulement 7, de telle sorte qu'on applique au primaire 25 du transformateur d'équilibre, une tension éga- le à la différence de tension existant entre un point 39 situé, au milieu, entre les prises.auxquelles les contacteurs 31 & 32 sont reliés (la réac- tance 28 fonctionnant comme autotransformateur pour produire cette valeur in- termédiaire de la tension), et le point milieu fixe 38 des prises intermé- diaires.
Ceci induit dans l'enroulement de droite du secondaire 18 du trans- formateur -d'équilibreune tension maximum, en phase,qui augmente d'autant la tension appliquée à l'autotransformateur 10.
En seconde position, cran b, le contacteur 31 est ouvert et le contacteur 33 fermée ce qui alimente le primaire 25 comme s'il était relié en un point 40 de l'enroulement 7 à mi-chemin entre les points auxquels les contacteurs 32 & 33 sont connectés.
Ceci réduit la tension en phase produite par le transformateur d'équilibre à la moitié de sa valeur maximum précédente dans le cas particu- lier du schéma de la Fig. 1, c'est-à-dire avec six contacteurs auxiliaires.
En troisième position,,, cran c, pour laquelle les contacteurs 33 & 34 sont fermés (32 étant ouvert) aucune tension n'apparaît au primaire 25 et, par conséquent, la tension appliquée à l'autotransformateur 10 correspond à la tension de la prise principale branchée par le contacteur 1.
Dans les positions correspondant aux crans d et e,.les tensions du transformateur d'équilibre augmentent progressivement et symétriquement des mêmes quantités, en valeur absolue, mais agissent en sens inverse, de telle sorte que, maintenant, le transformateur d'équilibre agit en dévolteur pour la tension appliquée à l'autotransformateur 10.
En position e, cette tension dévoltrice est égale à la moitié de la tension entre prises principales voisines. Par conséquent, la tension du secondaire entier 18 du transformateur d'équilibre est égale à la différence de tension entre les deux prises principales intéressées par les contacteurs
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1 & 2, de telle sorte que, dans cette position, le contacteur 2 est fermé pra- tiquement sans arcs, puisque il n'y a pas de tension entre ses contacts.
Le courant absorbé par les moteurs se divise alors de manière éga- .le entre les deux contacteurs principaux, qui constituent un cran normal de marche (II). Il n'y a pas de courant de circulation dans le secondaire 18, car la tension induite dans ce secondaire par le primaire 25 est égale et opposée à la tension entre prises 1 & 2.
Le contacteur 1 s'ouvre donc, lui aussi, au passage en position f, avec de très faibles arcs, puisqu'il n'y a toujours pratiquement aucune différence de tension entre ses contacts.
Par suite de la fermeture du circuit principal au cran f par le contacteur 2 au lieu du contacteur 1, le secondaire du transformateur d'équi- libre agit maintenant par son enroulement de gauche de nouveau en survolteur.
Dans les positions correspondant aux crans f à 1 inclus, la suc- cession du fonctionnement des contacteurs 31 à 36 est inversée, c'est-à-dire que, dans la position f, le contacteur 36 s'ouvre et le contacteur 34 se fer- me; dans la position g, le contacteur 35 s'ouvre et le contacteur 33 se ferme, etc...
De cette manière, la tension survoltrice du transformateur d'équi- libre est réduite à zéro et augmente ensuite de nouveau, mais en sens inverse, donc en dévoltrice, jusqu'à ce que, en position i, la tension à l'autotrans- formateur 10 ait été portée à une valeur correspondant au point milieu entre prises principales 2 & 3, de telle façon que, dans cette position i, le contac- teur 3 peut être ferme, pour constituer un autre cran normal de marche (III).
Au passage en position correspondant au cran j, 2 s'ouvre, 31 s'ouvre et 33 se ferme; l'enroulement de droite du transformateur d'équilibre se substitue à l'enroulement de gauche et ainsi de suite, dans l'ordre indiqué par le tableau de la Fig. 2.
Lorsque la position correspondant au cran v est atteinte, le der- nier contacteur principal 6 est fermé, ainsi que les contacteurs auxiliaires 34 & 35. 0'est le dernier cran sur lequel l'autotransformateur 10 fonction- ne encore en dévolteur, et la tension opposée à celle des secondaires fixes 8 & 9 est très réduite.
Sur la position correspondant au cran W, c'est-à-dire exactement au cran médian, le contacteur 6 est toujours fermé, mais avec les contacteurs 33 & 34.
A ce moment, aucune tension n'est appliquée à l'autotransforma- teur 10 et aucune tension n'apparaît également aux bornes du secondaire 18 du transformateur d'équilibre.
Les deux inverseurs 11 & 26 basculent et, au cours de leur fonc- tionnement, par le recouvrement de leurs contacts,, mettent en court circuit sans aucun inconvénient, les enroulements 10 & 25. pour assurer le changement de connexions sans aucune coupure du circuit.
L'inversion de l'autotransformateur 10 va faire fonctionner maintenant celui- ci en survolteur des secondaires fixes 8 & 9.
L'inversion du transformateur d'équilibre 17 est nécessaire, car les contacteurs de prises principaux vont fonctionner maintenant dans l'ordre 6, 5, 4, 3, 2 1 ; le sens des variations de tension sera donc inversé et, lors- que les mêmes crans vont se reproduire, le transformateur devra survolter sur les crans où, jusqu'ici, il dévoltait, et, au contraire, dévolter sur les crans où il survoltait.
Si le mécanisme comporte, par exemple, pour la commande des con- tacteurs, deux arbres à cames, le premier commandant les contacteurs princi- paux et ne faisant qu'un tour par course entière, l'autre, multiplicateur de crans, commandant les contacteurs 31 à 36, faisant plusieurs tours, on pourrait,
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à mi-course changer le sens de rotation de ce dernier; l'inversion du trans- formateur d'équilibre par 19 inverseur 26 remplit le même but plus simplement.
A noter que les deux inversions ayant lieu exactement au même instante celles-ci peuvent être obtenues par un seul appareil actionnant les contacts de 11 et ceux de 26.
Le réglage de tension ou le démarrage se poursuit jusqu'à la fin dans les mêmes conditions que précédemment; les contacteurs auxiliaires 31 à 36 poursuivent leur séquence complète de manoeuvre entre chaque fonc- tionnement des contacteurs principaux 6 à 1.
L'autotransformateur 10, dont la tension est maintenant en pha- se avec celle des secondaires 8 & 9, survôlte de plus en plus ceux-ci, en reproduisant,, en sens inverse et symétriquement, pour les crans V à A, les positions qui ont correspondu aux crans v à a de la première moitié du ré- glage de tensiona On arrive ainsi au dernier cran A, où la tension d'alimen- tation des moteurs atteint son maximum.
Au retour en arrière,, les différents crans se reproduisent nor- malement, en sens inverse, et'la séquence est inchangée.
La description qui précède fait ressortir nettement les avan- tages de l'invention, en particulier le grand nombre de crans obtenus avec un nombre de prises sur le transformateur et un nombre de contacteurs très réduits.
Dans l'exemple des Fig. 1 & 2, les quarante-cinq crans sont obtenus avec six contacteurs de prises principaux seulement et six contac- teurs auxiliaires.
Plus généralement, si X est le nombre de contacteurs principaux et x le nombre de contacteurs auxiliaires., le nombre total de crans réalisa- bles est égal à (2 X - 1).(x - 2) + 1
Le nombre de contacteurs principaux peut être quelconque, mais le nombre de contacteurs auxiliaires multiplicateurs de crans doit être pair.
Les contacteurs principaux travaillant, aussi bien à l'ouver- ture qu'à la fermeture, avec des différences de tension sensiblement nulles, peuvent être réalisés sans soufflage; d'autre partp les contacteurs auxiliai- res n9ont à contrôler que des courants relativement faibles et peuvent être dimensionnés en conséquenceo
Quant à la réalisation de l'équipement, le schéma se prête in- différemment à l'emploi, soit de contacteurs individuels, soit de contacteurs commandes par arbre à cames-. soit dé tout autre appareillage équivalent.Dans cas de contacteurs commandés .par arbre à came, on a le choix entre-un seul-.:' arbre ou deux arbres à cames solidaires en rotation.
L'arbre à cames a pour lui le grand avantage de donner une sé- quence de fonctionnement absolument sûre;, sans verrouillages compliques.