Transformateur à tension secondaire réglable de faon continue en grandeur et en signe. La présente invention a pour objet un transformateur à tension secondaire réglable <B>(le</B> façon continue en grandeur et en signe,
du type comportant un circuit magnétique divisé en plusieurs branches. dont certaines sont mu- nies-d'enroulements de prémagnétisation ali mentés en courant -continu d'intensité réglable ,de façon à faire varier la réluctance de cer taines parties du circuit magnétique et, :
de ce fait, le flux traversant.l'enroulementsecondaire, transformateur qui est caractérisé -en ce que l'enrouff.ement primaire est subdivisé en deux parties connectées en série et disposées sur deux branches -distinctes du circuit magnéti que portant également les enroulements de prémagnétisation, tandis que l'enroulement secondaire est,dispo,
sé sur une autre branche dudit circuit, et que le sens @de l'enroulement des deux bobinages primaires et la disposi tion relative des trois branches du circuit magnétique sont tels que, en l'absence de toute prémagnétisation,
le flux traversant la bran- che portant l'enroulement .secondaire soit nül et qu'il soit égal à la différence des flux alter- natifs traversant le deux branches primaires lorsque ces -deux branches sont prémagnéti- sées.
Le dessin annexé représente schématique ment, à titre d'exemples, deux formes 4'exécu- tion -du transformateur, objet de, l'invention.
Fig. 1 représente le circuitmagnétiquë de la première fourme ,d'-exécution.
Fig. 2 montre, en (a), de quelle façon sont bobinési sur le circuit magnétique de la fig. 1 les enroulements à courant alternatif - (pri maire et secondaire) et en (b) les roulements de prémagnétisation ou de situ- ration.
Fig. 3 -et 4 représentent une coupe Vert- cale et horizontale .dé la seconde fermé :d'ëxé- , tution. ..
Sur la fig. '1 est représentée .la coupe ver ticale d'un circuit magnétique à trois noyaux principaux 1, 2, 3; 1 et S constituant les noyaux extrêmes et 2 le noyau central. Les noyaux extrêmes, 1 et 3 sont eux-mêmes divi sés en deux colonnes 5 et 6, d'une part, 7 et 8 de l'autre.
Sur la fi-. 2 (a) sont représentés les en roulements à courant alternatif, c'est-à-dire l'enroulement primaire 9, 10 et l'enroulement secondaire 11. Dans l'exemple choisi, ces enroulements ,sont .montés en autotransforma- teur, les bobines 9 et 10 tanstituant l'enroule ment primaire ou enroulement d'excitation à fil fin, et la bobine 11 l'enroulement addition nel ou secondaire à gros fil.
Ainsi qu'ïl est indiqué sur la fig. 2 (b), les enroulements de prémabnétisation ou de saturation alimentés en courant continu sont répartis sur les colonnes 5 et 6, d'une part, 7 et 8 de l'autre, de façon telle que les noyaux 1 et 3 puissent être considérés séparément comme deux .eircuitks magnétiques fermés in -dépendants sur lesquels agissent respective ment les enroulements de saturation 12, 13, 16 et 17, d'une part, 14, 15, 18 et 19, d'autre part. Les flux résultants, développés respecti vement par les enroulements 12, 13, 16 et 17.
d'une part, 14, 15, 18 et 19, @de, .l'autre, va- rient en sens inverse, c'est-à-dire que l'un des noyaux 1 ou 3 -est complètement saturé quand l'autre est complètement désaturé, et vice versa.
L'une des principales propriétés du trans- formateur représenté est que, l'induction dans le noyau 1 et l'induction dans le noyau 3 va riant en sens inverse, on peut régler la loi de variation de l'ïuductrion pour chacun de ces noyaux, de telle sorte que le flux total à tra- vers l'ensemble die l'enroulement primaire ou dl'excitation constitué par les bobines 9 et 10 reste pratiquement constant.
En conséquence, quel que soit l'éta-t,de saturation respectif des noyaux extrêmes, le transformateur absorbe un courant magnétisant pratiquement cons tant qui ne dépend que @de la valeur de la tension dit réseau appliquée aux extrémités de l'ensemble des bobines 9 et 10.
Supposons que l'on ma,i@ntienue constante la tension aux bornes de l'ensemble des enrou lements 9 e@t 10. Supposons, d'autre part, que l'on fasse varier la saturation dans ,les noyaux 1 et 3 en satisfaisant aux conditions indiquées plus haut.
Au début, le noyau 1 sera eom- p.lëtement saturé et le noyau 3 complètement désaturé. Puis la saturation -du noyau 1<B>dé-</B> croîtra, tandis que celle du noyau 3 croîtra. Finalement, le noyau 1 sera complètement désaturé et le noyau 3 complètement saturé.
Dans ces conditions, au début, il se développe dans d'enroulement 11 une tension s'ajoutant à la tension du réseau et dont la valeur théorique, en supposant la réluctance du noyau 1 infinie et négligeables les fuites entre les enroulements 10 et 11, serait telle que le rapport de cette tension et de celle du réseau soit égal au rapport des nombres de spires res pectifs de 10 et<B>11.</B> La saturation du noyau 1 commençant à d=écroître et celle du noyau 3 commençant à croître,
le flux passant par le noyau 2 décroîtra et da tension développée dans 11 diminuera. Lorsque la saturation sera la, même dans les noyaux 1 et 3, le flux pas sant par le noyau 2 sera nul ainsi que la ten sion développée dans<B>Il.</B> La saturation conti nuant à décroître dans 1 et à croître dans 3, le flux s'inversera dans 2, et il se développera dans 1.1.
une tension soustractive dont la va ,leur absolue augmentera progressivement pour atteindre sa valeur maximum lorsque le noyau 1 sera complètement d'ésaturé et le noyau 3 complètement ,saturé. Cette tension sera d'ailleurs égale et de signe contraire à celle développée au début, lors @de la satura- tion- maximum de<B>1</B> et nulle<B>de 3.</B>
On remarquera que le transformateur agit par action différentielle puisque le flux à tra vers le noyau 2 dépend de la différence de réluctance entre les noyaux 1 et 3;
autrement dit, l'augmentation de réluctance die l'un des noyaux extrêmes et la diminution de rélue- tance de .l'autre peuvent "être considérées comme faisant varier dans le même sens deux facteurs dont dépend le flux à travers le noyau central.
Cette disposition de circuit magnétique est combinée avec une disposition spéciale des enroulements de saturation 12, 13, 14, 15, d'une part, 16, 17, 18, 19, d'autre part, repré- semés fig. 2 (b). Les enroulements 12; 13, 14, 15 sont alimentés sous courant ,sensiblement constant par une source auxiliaire ;de courant continu.
Ils -sont calculés de telle façon que ce courant constant développe respectivement sur les colonnes 5 et 6, d'une part, 7 et 8, d'autre part, des ampère-tours magnétisants égaux-à la moitié de ceux qui correspondent à la pleine saturation.
Les enroulements 16, 17, 18 et 19 sont bo binés dans un sens tel que, pour un- certain sens de courant files traversant, les champs respectifs développés dans les colonnes. 5 ,et 6, d'unie part, 7 et 8, d'autre part, s'ajoutent aux champs développés par les enroulements 12, 13, 14;
15 dans l'un des noyaux extrêmes et s'en retranchent dans l'autre. Dans l'exemple fig. 2 (b), les -champs respectifs .des enroule- ments 12, 13, 14, 15, d'une part, 16, 17, 18, 19, d'autre part, s'ajoutent dans 1- et se re tranchent dans 3, quandi la borne 20 est posi tive et la borne 21 négative.
C'est l'inverse quand lia borne 21 .est positive et la borne 20 négative. Les ampère-tours des @c1ifférentes parties .de !l'enroulement 16, 17, 18, 19 sont calculés de telle sorte que ,lorsque le courant de saturation est maximum dans cet enroule ment, 20 étant positif et 21 négatif, le champ est maximum dans 5 et 6 et nul dans 7 -et 8.
Lorsque<B>ce</B> courant-est nul, le champ résul tant est le môme ,dans, 5 et 6, d'une part, ,et 7 et 8 .d!e l'autre. Enfin, lorsque le courant est maximum dans le sens opposé, 20 étant négatif et 21 positif, le champ est maximum ,dans 7 et 8 et nul dans. -5 et 6.
Il en résulte que la tension développée dans l'enroulement 11 suit, en grandeur et en signe, les variations du courant traversant l'enroulement 16; 17, 18, 19.
En effet, si l'on considère comme positif le sens -du courant de 20 vers 21 et positif le sens de la tension induite idans 11 en allant ide 24 vers 25, la tension développée,dans 11 sera positive lors que le courant traversant 16, 17, 18, 19 sera positif,- nulle lorsqu'il sera nul, et négative lorsqu'il sera négatif.
On remarquera que toute variation :du courant à travers 16, 17, 18, 19 provoque une augmentation de flux dans 5 et<B>6,</B> d'une part, et une diminution corrélative ide flux dans 7 et 8, d'autre part, ou réciproquement.
Dans ce qui précède, on n'a considéré que le flux indbit par l'ensemble des enroulements 9 et 10 à travers l'enroulement 11, lorsque les enroulements 9 et 10 ne sont parcourus que par un courant magnétisant ou courant à vüde,
et que l'enroulement 11 ne débite aucun courant albernahf dans le circuit Lorsque la différence de réluctance entre les noyaux 1 et 3 ,diminue, la mutuelle induc- tance entre l'enroulement 11, .d'une part, et les enroulements 9 et 10, d'autre part, di minue également,
la tension induite dans l'enroulement 11 diminue -et la réactance de fuite de l'enroulement 11 augmente. Dans l'un:
des cas extrêmes, quand l'une des réluc- tances est négligeable par rapport à l'autre, le transformateur- se comporte sensiblement comme un transformateur ordinaire -dont le primaire :serait constitué par l'un :ou l'autre ,des enroulements 9 et 10 et le secondaire par l'enroulement 11.
Dans, l'autre cas extrême, quand les deux réluctances sont égales, le transformateur se comporte comme deux ré- aetances indépendantes, sans aucune mutuelle induction, l'une constituée par les enroule ments 9 et 10 et équilibrant la tension du réseau, l',autre constituée par l'enroulement 11 et provoquant une chute de tension induc tive,
du côté utilisation.
II -est évident -que le transformateur ci -dessus décrit peut présenter -de nombreuses variantes. Par -exemple, les .enroulements 9 et 10! d'une part, et 11, d'autre, part, pour raient être entièrement séparés et l'appareil fonctionner comme transformateur avec en- roulements séparés- au lieu @d-e fonctionner comme auto-transformateur.
On peut prévoir également deux circuits magnétiques indépendants - traversant tous deux soit S'enroulement primaire, soit l'en- roulement secondaire et développant dans l'un ou l'autre<B>de</B> ces enroulements. ides flux en opposition. Les fig. 3 et 4 donnent une coupe en élévation et en -plan d'une deuxième forme d'exécution du <RTI
ID="0003.0175"> transformateur, qui est équi- valente à celle se-Ion fi-. 1 .et 2, mais permet tant d'utiliser des éléments de carcasses magnétiques d'une construction plus courante.
Cette seconde forme d'exécution conduit toutefois à une moins bonne utilisation du fer dans le noyau çentrail. On peut se rendre compte de la façon dont un tel transformateur peut être réalisé en se rapportant aux fig. 3 et 4. lie circuit magnétique de ce transfor mateur est constitué par quatre: carcasses monophasées ordinaires donnant en coupe huit ,sections de noyaux 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66.
Les enroulements 67, 68, 69, 70 sont bobi- nés respectivement sur les noyaux 59, 65, 60, 66. Des -enroulements 67, 69, d'une part, et 68, 70, d'autre part, jouent respectivement vis-à-vis des enroulements 71 et 72 le même rôle que les enroulements 9, 10 vis-à-vis de l'enroulement<B>Il</B> .sur la fig. 3.
Des sens de bobinage sont tels qu'à, un instant donné il se,développe, pour un certain courant traver sant les quatre enro@ul,ements 67, 68, 69, 70, un flux @dans un certain sens -dans les noyaux 59, 62, 63, 66 et un flux de sens inverse dans les noyaux 60, 61, 64, 65. Des enroulements de prémagnétisation ou de saturation 73, 75, d'une part, et 74, 76, d'autre part, sont com binés de telle sorte que, lorsque la.
saturation des noyaux 59, 60, 61, 62 augmente, celle des noyaux 63, 64, 65, 66 diminue et réciproque- .ment. Des flux alternatifs dans 59 et 60 étant toujours en opposition, il ne se déve loppera aucune force électromotrice induite dans 73 ou 75.
De même, les flux alternatifs dans 65 et 66 étant toujours en opposition, il ne se @développera aucune force électromotrice induite .dans 74 ou 76. Enfin, les enroule ments 71 et 72 ,sont bobinés et connectés de telle sorte que les forces électromotrices in duites respectivement dans chacun de ces enroulements s'ajoutent.
Dans ces conditions, le fonctionnement du transformateur est le suivant: quand les ampère-tours développés par 73, 75 sont maxima, ceux développés par 74, 76 sont nuls.
Les noyaux 59, 60, 61, 62 sont complètement saturés, les noyaux 63, 64, 65, 66 complète- ment désaturés. Des flux négligeables dans 61, 62 et maxima dans 63, 64 induisent dans 71 et 72, des forces électromotrices qui s'ajou tent et dont la, résultante est dirigée dans un certain sens.
Au fur et à mesure que les t ampère -tours développés par 73, 75 dimi- nuent, tandis que ceux téveloppés par 74, 76 augmentent, les flux .dans 63, 64 diminuent, tandis que ceux de 61, 62 en opposition avec les premiers augmentent, ce qui a pour effet de diminuer le flux résultant à travers 71 et;
72, et, par suite, la force électromotrice in duite dans ce système d'enroulement. Quand les ampère-tours développés par 73-75 sont égaux à ceux dévdloppés par 74, 76, les flux dans 63, 64 sont égaux aux flux opposés dans 61, 62 et le flux résultant à travers 71 et 72 est nul. Par suite, la force électromotrice in duite dans cette disposition d'enroulement s'annule.
Enfin, quand les ampère-tours déve loppés par 73, 75 deviennent plus petits que ceux développés par 74, 76, il se développe à nouveau .dans 71. et 72 une force électro- motrice induite de sens opposé à celui de la. force électromotrice qui se ,développait quand les ampère-tours de 73, 75 l'emportaient sur ceux de 74, 76.
Quand ces derniers sont nuls et les premiers maximum, la force électro motrice induite dans 71, 72 est maxima. Elle est égale et. opposée à celle qui se développait quand les ampère-tours de 73, 75 étaient maxima et ceux de 74, 76 nuls.