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"Changeur de fréquence "
L'essai de la résistance diélectrique est souvent effectua avec une tension alternative à la fréquence industrielle, habituellement 50 ou 60 Hz.Un tel essai oomprend un contrôle d'essai normalisé aussi bien que des contrôlée de fabrication et d'entretien courant,
Pour un tel essai d'objet. à forte capacité, tels que des enroulements de machine, des câbles, des condensateurs, etc., la puissance d'essai nécessaire atteint des valeurs de plusieurs centaines de kVA. Un équipement d'essai pour de telles puissances est nécessairement à la foia lourd et volumineux, et aussi onéreux.
Il existe par conséquent un
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besoin pour d'autre) procède* d'essai avec un équipement plus léser et moina onéreux, mais qui procure cependant pratiquement les mêmes informations quant à la résistance diélectrique lors de l'essai à la fréquence industrielle comme indiqué ci-avant.
Afin de Simplifier et, dans certain* cas, de rendre possible l'essai d'objet. à forte capacité, l'on a utilisé dans une certaine mesure des essai* sous un courant continu.Cette procédure d'essai comporte un équipement d'essai léger, mais la répartition de tension dans l'isolant diffère de celle obtenue avec des essais en tension alternative.L'isolant est habituellement composé de couches de différentes matières avec différentes constantes diélectriques # et des résistivités # différentes.
Dans des essaie noue tension alternative, la ré- partition de tension dans l'isolant sera déterminée par # pour lea efférentes matières, tandis qu'avec des essais nous tension continue, d'autre part, la répartition de tension est déterminée par la résistivité 5 des différentes couches. Ceci peut avoir pour résultat des répartitions de tension très différentes lors d'essais en tension alternative et en tension continue.
Lors de n l'essai de bobines d'enroulement pour des machinée à haute tensio l'essai en tension continua peut en outre, dans certaines conditi ona, avoir pour résultat un effort exagérément élevé sur les ex- # trémités de bobine, par comparaison avec des essais/tension al- ternative.
Afin d'éviter les désavantages préoi- tés lors de l'essai avec une tension alternative à fréquence in- dustrielle et avec une tension continue, il a été proposé d'ef- fectuer des essais avec une tension alternative à basse fréquence
Afin de réduira les exigences d'effet autant que poaaible, la fréquence doit être choisie à une faible valeur, toutefois pas inférieure à celle pour laquelle l'on obtient pratiquement la même répartition de tension qu'avec un essai à la fréquence in- dustrielle.
Les recherches effectuées que ces exi- gences sont satisfaites si on utilise une fréquence de l'ordre de
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0,1 Hz. Etant donné que la fréquence est alors 1/500 de la fré- quence pour l'essai avec une tension alternative à 50 périodes, la puissance d'essai nécessaire est réduite environ dans la même mesure et atteint par exemple un générateur de puissance impor- tant de quelques kVA,
La présente invention est relative à des moyens pour transformer une première tension alternative à i certaine fréquence en une seconde tension alternative avec une fréquence inférieure,
L'invention se caractérise en ce qu'elle comprend en partie un transformateur et des moyens pour l'inve.. sion polaire et pour une variation périodique de la tension ap- pliquée au transformateur et en partie également un dispositif qui, en synchronisme avec la fréquence de la première tension alternative connecte par intermittence et périodiquement le transformateur à une charge capacitive. aux bornes de laquelle apparaît par conséquent la seconde tension alternative.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à tre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins @ dans lesquels :
La figure 1 est un schéma d'une for@ de réalisation appropriée de l'invention,
La figure 2 est un diagramme in la façon dont la tension à basse fréquence est dérivée de à haute fréquence,
Les figures 3 et 4 sont des schéma de deux dispositifs pour doubler la tension à basse fréquence.
Un dispositif d'ajustage de tension 1 est connecté à un réseau à courant alternatif ayant une @ ce de 50 périodes par seconde.Entre son contact mobile ? @ @ une des bornes de pôle du réseau, est situé l'enroulement 4 d' transformateur ajustable 3,La tension aux bornes de l'enroule-.
4 peut ainsi être ajustée a l'aide dudit contact 2. Le transfo mateur ajustable possède une sortie permanente 5 au centre du
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enroulement et un contact mobile 6, qui peut être déplacé le long de l'enroulement. Le contact 6 est actionné avec un mouve- ment tel que la tension reçue entre la sortie permanente 3 et le contact 6 prend une forme sinusoïdale et possède sa valeur zéro lorsque le contact 6 est immédiatement à l'opposé de la sortie 5.
Cette tension est appliquée à l'enroulement à banne tension 7 d' un transformateur 8.L'enroulement à haute tension 9 est mis à la terre à l'une de se$ extrémités 10.
Un dispositif rotatif représenté dans le présent exemple sous la forme d'un disque circulaire 12 de matière isolante supporte une connexion conductrice 13 disposée diamétralement. Sur la périphérie du disque sont agencée deux segments de contact conducteurs 14. Ceux-ci sont placée diamétra- lement à l'opposé et sont connectés à la connexion conductrice
13.
A l'extérieur du diaque, deux contacts glissante permanents 13 et 16 sont agencés et ils frottent sur la périphérie du disque
Le contact glissant 15 est connecté à l'extrémité non miae à la terre 11 de l'enroulement à haute tension 9.Le contact glissant 16 est connecté à une charge qui est représentée dans le présent exemple nous la forme d'un condensateur 17' Le condensateur est mis à la terre en 18.
Le fonctionnement de ce@ moyens sera expliqué à présent en se référant à la figure 2, qui représente la façon dont une période de la tension à basse fréquence est en' gendrée. Si cette tension doit avoir une fréquence de 0,1 période par seconde, la durée de la période aéra de 10 secondes, ce qui correspond à 500 périodes de la tension à 50 périodes. Afin d'ob- tenir une figure plus claire, l'on a représenté un beaucoup plus petit nombre de périodes de la tenaion à 50 périodes.
Le disque 12 tourne en synchronisme avec la tension à haute fréquence et étant donné qu'il possède un seule connexion diamétrale, il tournera à 1500 tours par minute.
Lorsque la tension à haute fréquence passe par zéro, la connexion
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entre les contacta glissants 13 et 16 sera interrompue et la ten- sion de sortie du transformateur ajustable passera par zéro et le contact mobile 6 sera ainsi eitué à sa position centrale.Le con- tact 6 est actionné avec un mouvement variable de forme sinusoï- dale ,de telle aorte qu'il soit situé à sa position la plue haute après 2,5 secondes, après quoi il tourne et il se trouve à nouveau à sa position centrale après 2,5 secondes de pluie
Après un quart de période de la tensio; à haute fréquence, celle-ci possède une amplitude représenté$ en 21.
A ce Moment, la connexion 13 est horizontale et ferme la con- nexion entre l'enroulement 9 et le condensateur 17, de telle sore te que celui-ci soit chargé à la valeur de crête momentanée de la tension à haute fréquen @. Après une nouvelle période de la tension à haut fréquence, cette valeur de crête *et telle qu'in- diquée en 22 et, pendant ce temps, le disque a tourné d'un demi tour, de telle sorte que la connexion est à, nouveau établie entre le transformateur 8 et le condensateur 17 et celui-ci est chargé à la valeur 22.
Après 2,5 secondes, le contact 6 se trouve à sa plus haute position et ensuite le condensateur est chargé jusqu'à la valeur de ur4te maximum 23 de la tension à haute fréquence*..
Après ceci, le contact 6 commence un mouvement vers le bas et une tension de plus en plus faible est appliquée au transformateur
8, de telle sorte que la valeur de la tension de charge pour le condensateur diminue également.Après 2,5 secondes de plus, le con tact 6 se trouve à sa position centrale,.dentelle sorte que la tension aux bornes du transformateur 8 et du condensateur est zéro.
Le contact 6 poursuit son déplacement vers le bas, qui amène la tension aux bornes de l'enroulement à banne tension du transformateur à être déphasée de 180 . Le con- taot mobile 6 et la sortie centrale permanente 5 effectuent ainsi une inversion de pôle lorsqu'ils se franchissent. La partie de droite de la courbe de la figure 2 devient par conséquent une i- mage de la partie de gauche.Etant donné que la rotation des moy-
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ens rotatifs 12 n'est pas influencée par l'inversion pendant les
5 secondes suivantes, l'enroulement à haute tension du transfor- mateur sera connecte au condensateur lorsque la tension à haute fréquence possède sa valeur maximum négative et la charge du con- denaateur modifie sa polarité.
Une demi période positive de la tens- ion aux bornes du condensateur est ainsi établie pendant 250 pé- riodes de crêtes de tension positive de la tension à 50 période$*
Après ceci, la polarité change et pendant les 250 périodes sui- vantes la demi période négative de la tension *et formé* par 250 crètes de tension négative.La tension aux bornes du condensateur reçoit par conséquent l'apparence donnée par l'enveloppe 24 tra- cée avec une ligne ininterrompue, o'est-à-dire une tension al- ternative à la fréquence de 0,1 Hz et ayant la même valeur ins- tantanée que la tension à 50 périodes.
Grâce au fait que le con- densateur reçoit son impulsions de charge lorsque la tension à haute fréquence possède sa valeur de crête, le temps de ferme- ture entre les contacta 14,15 et 16 est rendu relativement long et il y a habituellement une quantité d'énergie suffisante pour. être transmise au condensateur.Si ceci n'est pas le cas, un con- densateur 19 peut être connecté en parallèle avec l'enroulement primaire 9.
L'agencement représenté de réglage de tension, de variation de tension et d'inversion de pôle doit uni- quement être considéré comme un exemple de la façon dont ces dé-' talle peuvent être mis en oeuvre et de nombreuses autres solu-
1 tiens connues en soi sont possibles.D'une façon analogue, le dis- positif rotatif peut être remplacé par des contacta commandés mécaniquement, des moyens à oommande électronique ou des dispo- sitifs analogues pour connecter le transformateur à. la oharge.
Il est également possible de permet- tre au condensateur d'être chargé par chaque demi période de la tension à haute fréquence, en modifiant le dispositif rotatif 13 de telle sorte que le condensateur soit connecté quatre fois
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par tour de rotation.Le dispositif rotatif fonctionnera alors en tant que commutateur,
Les moyens peuvent en outre être con- ous de telle sorte qu'il soit possible de transformer une ten- sion à. haute fréquence triphasée en une tension à basse fréquence monophasée, en utilisant un transformateur triphasé et en complè- , tant le dispositif rotatif par deux autres jeux de contacts et des connexions conductrices qui sont décalées mutuellement de 120 .
Le changeur de fréquence suivant l'in- vention peut également être complété par un doubleur de tension connu en soi. La figure 3 représente un tel dispositif.L'enroule- ment à haute tension 9 du transformateur 8 est connecté par son extrémité non mise à la terre à un condensateur série 30, qui est connecté à deux contacts fixes 31 et 32 connectés à deux dispo- sitifs rotatifs analogues 33 et 34. Le dispositif rotatif 33 pos- aède une connexion conductrice diamétrale 35 aveo deux segments de contact conducteurs 36 et 37. A l'opposé du contact fixe 31 se ' trouve un autre contact fixe 38, qui est connecté à la terre.
D'une façon analogue, le dispositif rotatif 34 est doté d'une connexion conductrice 39 avec deux seg ments de contact 40 et 41 et en outre un, contact fixe 42 est con- necté à la terre par un condensateur 43. Les deux connexions @ ductrices sont connectées mécaniquement ensemble par un arbre @@ ou un élément analogue, de telle sorte qu'elles soient entrât nées en synchronisme maie elles sont agencées perpendiculaire- ment entre elles.
Lorsque le dispositif conducteur 35 se trouve dans un* position horizontale, le condensateur 30 est connecté à la terre par les contacts 31 et 36, la connexion 35 et les contacts 37 et 38.Le condensateur est par conséquent chan- d'au potentiel du point 11. Après une demi période de la tensio. à haute fréquence, le point 11 prend la polarité opposée.La con- nexion 35 se trouve alors dans la position verticale, tandis que
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la connexion 39 est horizontale et connecte le condensateur 30 au condensateur 43.
Le condensateur 43 aéra alors chargé à une tension qui est deux fois aussi élevée que la tension du conden- "sateur 30,étant donné que la tension aux bornes de l'enroulement 9 est ajoutée à celle du condensateur 30.Aux bornes du condensa- . teur 43 apparaîtra ainsi une tension à basse fréquence ayant une valeur de crête pratiquement double de la valeur de la tension aux bornes de l'enroulement 9.
La figure 4 représente une variante simplifiée des moyens suivant la figure 3.Dans ce cas, un unique dispositif rotatif 45 avec deux segments de contact conducteurs
46 et 47 est utilisé et quatre contacts fixes 48,49,50 et 51 sont disposés symétriquement autour du dispositif rotatif.Les contacts
48 et 51 sont connectés entre eux et au condensateur 30,tandis que le contact.49 est connecté à la terre et le contact 50 au condensateur 43.
condensateur Lorsque la connexion 45 se trouve dans) une position verticale, le condensateur 30 est chargé à la ten- sion de l'enroulement 9.Après une demi période de la tension à haute fréquence, la connexion 45 se trouvera dans une position horizontale et le condensateur 43 est chargé à une tension qui est approximativement double de la tension aux bornes du conden- sateur 30, de la même façon que ce qui a été expliqué à propos de la figure 3.
Avec des moyens analogues, il est tout! au moins théoriquement possible d'encore augmenter la tension aux', bornes du condensateur de charge 43 et les moyens représentés ne doivent Atre considérés que comme un exemple non limitatif.
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