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Transformateur à tension secondaire variable On connaît des transformateurs à tension secondaire progressivement réglable comportant au moins un enroulement de réglage mobile susceptible de tourner autour de son axe.
Le transformateur à tension secondaire variable faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un enroulement primaire fixe et un enroulement secondaire tournant présentant des spires nues avec lesquelles un balai est en contact permanent, ce balai étant agencé de manière à pouvoir être déplacé le long dudit enroulement pour prélever sur celui-ci une tension variable, et un transformateur auxiliaire produisant une tension secondaire s'opposant à la tension nominale existant entre les extrémités d'un organe collecteur, cette tension nominale étant égale à la tension d'une spire ou d'une fraction de spire de l'enroulement tournant, ledit organe collecteur étant monté sur le noyau du circuit magnétique du transformateur principal,
l'enroulement primaire du transformateur auxiliaire étant alimenté par une tension prélevée sur une partie au moins de l'enroulement primaire du transformateur principal, tandis que les extrémités de l'enroulement secondaire de ce transformateur auxiliaire sont reliées audit organe collecteur, ce dernier présentant au moins un segment et étant relié électriquement avec l'enroulement secondaire tournant du transformateur principal, le point milieu de l'enroulement secondaire du transformateur auxiliaire étant relié à l'une des bornes du circuit d'utilisation dont l'autre borne est reliée audit balai prélevant une tension variable sur l'enroulement tournant.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du transformateur selon l'invention et des schémas de principe. Les fi-. 1 à 3 représentent les schémas de principe.
La fig. 4 est une vue schématique de la première forme d'exécution.
La fig. 5 est une vue schématique de la seconde forme d'exécution.
L'on sait que, si l'on place une spire 2 (fig. 1), autour d'un noyau magnétique 3 traversé par un flux magnétique, une force électromotrice de tension U prend naissance dans cette spire.
On sait aussi que, si l'on court-circuite ses bornes 4 et 5 (fig. 1), un courant de court-circuit élevé circule dans cette spire, sa valeur n'étant limitée que par son impédance.
Au contraire si, après une subdivision du circuit magnétique en deux branches parallèles 6 et 7 (fig. 2), on déforme la spire annulaire pour lui donner la forme d'un huit, c'est-à-dire réaliser deux spires 8 et 9 enroulées en sens inverses mais traversées par un flux de même valeur et de même sens, on remarque que les forces électromotrices, induites dans chacune des spires ainsi formées, sont de sens inverses et que la tension mesurée entre les bornes 11 et 12 est nulle parce que en les court-circuitant on ne constate le passage d'aucun courant.
Lorsqu'une spire 13 (fig. 3), placée autour d'un noyau magnétique 14 traversé par un flux, est mise en court-circuit, il est aussi possible d'éviter la circulation d'un courant. Dans ce but, on relie les bornes 15 et 16 de la spire 13 aux bornes 17 et 18 d'un enroulement secondaire 19 d'un transformateur auxiliaire 21 dit d'opposition, dont l'enroulement primaire 22 est excité. Bien entendu, les tensions
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obtenues entre les bornes 17 et 18, d'une part, et les bornes 15 et 16 d'autre part, doivent être égales et rigoureusement opposées.
Pour permettre de recueillir du courant entre un point fixe et un point mobile le long d'un enroulement secondaire monté sur le circuit magnétique 23 d'un transformateur principal (fig. 4), ce dernier comprend - un enroulement primaire fixe 24 alimenté par un réseau 25, et - un enroulement secondaire 26 monté de manière à pouvoir tourner sur une branche 27 du noyau 23 ; une extrémité de cet enroulement est reliée en 28 à un organe collecteur ouvert 29 tournant avec cet enroulement. Sur les spires nues dudit enroulement 26 appuie un balai 31 qui prélève une tension variable en se déplaçant de haut en bas ou inversement.
Ce balai d'orientation fixe est déplacé par un mouvement de translation synchronisé avec le mouvement de rotation de l'enroulement, de telle façon que le balai reste constamment en contact avec l'enroulement.
Dans ce but, une couronne dentée 60, fixée sur un tube 61, isolant, solidaire en rotation de l'enroulement 26, est en prise avec un pignon 63 calé sur un arbre 64 entraîné par un moteur 65 à deux sens de rotation selon que l'on augmente ou diminue la tension ; dans le prolongement de cet arbre est montée une vis mère 66 le long de laquelle se déplace le support du balai 31.
Pour permettre le passage du courant entre les bornes 32 et 33 de l'enroulement secondaire tournant 26, on a recours au dispositif ci-après Un transformateur auxiliaire 34, qui constitue un transformateur d'opposition, a son circuit magnétique excité par un enroulement primaire 35 alimenté par une tension prise entre les points 36 et 37 de l'enroulement primaire 24 du transformateur principal alimenté par le courant du réseau 25.
Eventuellement, le même résultat pourrait être obtenu en prélevant cette tension au moyen d'un troisième enroulement non représenté sur le dessin annexé, ou simplement en ayant recours directement à la tension du réseau 25.
L'enroulement secondaire 41 du transformateur d'opposition 34 est agencé de manière à donner, entre ses bornes 38 et 39, une tension égale et opposée à la tension par spire de l'enroulement secondaire 26 du transformateur principal. Dans ce but, les deux extrémités 38 et 39 de l'enroulement 41 sont reliées aux balais fixes 42 et 43 en contact avec l'organe collecteur 29 par des conducteurs 44 et 45, et le point milieu 46 de cet enroulement 41 est connecté à la borne de sortie 32.
Pour éviter à tout moment la mise en court-circuit des extrémités en regard de l'organe 29, les balais 42 et 43 ont une largeur x inférieure à l'intervalle y qui sépare les extrémités de la bague ouverte 29. Si l'on relie les bornes 38 et 39 de l'enroulement secondaire du transformateur d'opposition aux balais 42 et 43, on constate qu'aucun courant ne circule entre lesdites bornes 38 et 39, parce que les forces électromotrices sont en opposition lorsque son enroulement primaire 35 est excité. Il va de soi qu'après le franchissement de la fente de largeur y par les balais 42 et 43 moins larges qu'elle, le transformateur d'opposition n'a plus à intervenir et son excitation est supprimée par l'ouverture d'un interrupteur 30.
Quand le balai 43 a quitté l'organe 29, celui-ci n'est pas court-circuité et le courant provenant de l'enroulement 26 passe par le conducteur 28, l'organe 29 et le balai 42. Quand les deux balais sont au contact de l'organe 29, le courant se partage en deux moitiés dans les conducteurs 44 et 45 pour aller au transformateur d'opposition.
Le moteur 65 est agencé de manière que l'enroulement 26 fasse un nombre de tours égal à son nombre de spires. Plus le balai 31 sera voisin de l'organe collecteur 29, plus la tension U., entre les points 32 et 33 sera faible. Au contraire, cette tension devient maximum lorsque le balai 31 s'éloigne de l'organe 29.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 5, en subdivisant le circuit magnétique en quatre éléments 47-48-49-50 et en plaçant sur ces derniers un organe collecteur divisé aussi en quatre secteurs 51-52-53-54 reliés électriquement entre eux par des conducteurs 55 - 56 branchés aux bornes 38 - 39 du transformateur d'opposition 34, on peut réduire ainsi la puissance du transformateur d'opposition, puisque la tension aux bornes des connexions 55 - 56 n'est plus qu'une fraction de la tension de la spire nominale.
L'organe collecteur 51 à 54 est fixe. Cela va de soi puisque les connexions électriques, pour relier les segments, traversent un noyau divisé en quatre parties. On voit donc de suite que, par construction, les segments de cet organe collecteur ne peuvent tourner.
La puissance du transformateur d'opposition pourrait être encore réduite par un plus grand fractionnement du noyau du transformateur principal et de l'organe collecteur.
Dans cette seconde forme d'exécution, les balais fixes 42 et 43 de la fig. 4 sont remplacés par un balai unique et mobile 57, relié à l'une des extrémités de l'enroulement tournant 26. Dans tous les cas, la tension variable est toujours prélevée entre les points 32 et 33 à l'aide du balai 31 qui, en se déplaçant longitudinalement, prélève une tension variable sur les spires nues de cet enroulement 26 dès que ce dernier tourne.
Après le passage de l'ouverture de la bague collectrice tournante 29 (fig. 4) en regard de l'un et l'autre des balais 42 et 43, l'excitation du transformateur d'opposition peut être automatiquement coupée par l'interrupteur 30, inséré entre la borne 36 et l'enroulement 35 et commandé par le mouvement de l'enroulement 26. Il en est de même dans la forme
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d'exécution de la fig. 5, dans laquelle l'interrupteur 30 est inséré entre l'enroulement 35 et la borne 37.
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Variable secondary voltage transformer There are known transformers with progressively adjustable secondary voltage comprising at least one movable adjustment winding capable of rotating about its axis.
The variable secondary voltage transformer which is the object of the invention is characterized in that it comprises a fixed primary winding and a rotating secondary winding having bare turns with which a brush is in permanent contact, this brush being arranged in such a way to be able to be moved along said winding to take therefrom a variable voltage, and an auxiliary transformer producing a secondary voltage opposing the nominal voltage existing between the ends of a collector member, this nominal voltage being equal to the voltage of a turn or of a fraction of a turn of the rotating winding, said collector member being mounted on the core of the magnetic circuit of the main transformer,
the primary winding of the auxiliary transformer being supplied by a voltage taken from at least part of the primary winding of the main transformer, while the ends of the secondary winding of this auxiliary transformer are connected to said collector member, the latter having at at least one segment and being electrically connected with the rotating secondary winding of the main transformer, the midpoint of the secondary winding of the auxiliary transformer being connected to one of the terminals of the user circuit, the other terminal of which is connected to said brush taking a variable voltage from the rotating winding.
The attached schematic drawing shows, by way of example, two embodiments of the transformer according to the invention and block diagrams. The fi-. 1 to 3 represent the schematic diagrams.
Fig. 4 is a schematic view of the first embodiment.
Fig. 5 is a schematic view of the second embodiment.
We know that, if we place a turn 2 (fig. 1), around a magnetic core 3 crossed by a magnetic flux, an electromotive force of voltage U arises in this turn.
We also know that, if we short-circuit its terminals 4 and 5 (fig. 1), a high short-circuit current flows in this turn, its value being limited only by its impedance.
On the contrary if, after a subdivision of the magnetic circuit into two parallel branches 6 and 7 (fig. 2), the annular turn is deformed to give it the shape of an eight, that is to say to make two turns 8 and 9 wound in opposite directions but crossed by a flow of the same value and the same direction, we notice that the electromotive forces, induced in each of the turns thus formed, are in opposite directions and that the voltage measured between terminals 11 and 12 is zero because by short-circuiting them one does not note the passage of any current.
When a turn 13 (FIG. 3), placed around a magnetic core 14 traversed by a flux, is short-circuited, it is also possible to prevent the flow of a current. For this purpose, the terminals 15 and 16 of the turn 13 are connected to the terminals 17 and 18 of a secondary winding 19 of a so-called opposition auxiliary transformer 21, the primary winding 22 of which is energized. Of course, the tensions
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obtained between the terminals 17 and 18, on the one hand, and the terminals 15 and 16 on the other hand, must be equal and strictly opposed.
In order to collect current between a fixed point and a moving point along a secondary winding mounted on the magnetic circuit 23 of a main transformer (FIG. 4), the latter comprises - a fixed primary winding 24 supplied by a network 25, and - a secondary winding 26 mounted so as to be able to rotate on a branch 27 of the core 23; one end of this winding is connected at 28 to an open collector member 29 rotating with this winding. On the bare turns of said winding 26 presses a brush 31 which takes a variable voltage by moving up and down or vice versa.
This fixed orientation brush is moved by a translational movement synchronized with the rotational movement of the winding, so that the brush remains constantly in contact with the winding.
For this purpose, a toothed ring 60, fixed to an insulating tube 61, integral in rotation with the winding 26, is engaged with a pinion 63 wedged on a shaft 64 driven by a motor 65 with two directions of rotation depending on whether the tension is increased or decreased; in the extension of this shaft is mounted a lead screw 66 along which the brush support 31 moves.
To allow the passage of the current between the terminals 32 and 33 of the rotating secondary winding 26, the following device is used An auxiliary transformer 34, which constitutes an opposition transformer, has its magnetic circuit excited by a primary winding 35 supplied by a voltage taken between points 36 and 37 of the primary winding 24 of the main transformer supplied by the current from the network 25.
Optionally, the same result could be obtained by taking this voltage by means of a third winding not shown in the appended drawing, or simply by having recourse directly to the voltage of the network 25.
The secondary winding 41 of the opposing transformer 34 is arranged so as to give, between its terminals 38 and 39, a voltage equal and opposed to the voltage per turn of the secondary winding 26 of the main transformer. For this purpose, the two ends 38 and 39 of the winding 41 are connected to the fixed brushes 42 and 43 in contact with the collector member 29 by conductors 44 and 45, and the midpoint 46 of this winding 41 is connected to output terminal 32.
To avoid at any time the short-circuiting of the ends facing the member 29, the brushes 42 and 43 have a width x less than the gap y which separates the ends of the open ring 29. If one connects the terminals 38 and 39 of the secondary winding of the opposition transformer to the brushes 42 and 43, it can be seen that no current flows between said terminals 38 and 39, because the electromotive forces are in opposition when its primary winding 35 is excited. It goes without saying that after crossing the slot of width y by the brushes 42 and 43 less wide than it, the opposition transformer no longer has to intervene and its excitation is removed by the opening of a switch 30.
When the brush 43 has left the member 29, the latter is not short-circuited and the current from the winding 26 passes through the conductor 28, the member 29 and the brush 42. When the two brushes are in contact with member 29, the current splits into two halves in conductors 44 and 45 to go to the opposing transformer.
The motor 65 is arranged so that the winding 26 makes a number of turns equal to its number of turns. The closer the brush 31 will be to the collecting member 29, the lower the voltage U., between the points 32 and 33. On the contrary, this voltage becomes maximum when the brush 31 moves away from the member 29.
In the embodiment shown in FIG. 5, by subdividing the magnetic circuit into four elements 47-48-49-50 and by placing on them a collector member also divided into four sectors 51-52-53-54 electrically connected to each other by conductors 55 - 56 connected to the terminals 38 - 39 of the opposition transformer 34, it is thus possible to reduce the power of the opposition transformer, since the voltage at the terminals of the connections 55 - 56 is only a fraction of the voltage of the nominal turn.
The collecting member 51 to 54 is fixed. This goes without saying since the electrical connections, to connect the segments, cross a core divided into four parts. It can therefore be seen immediately that, by construction, the segments of this collector member cannot rotate.
The power of the opposing transformer could be further reduced by further splitting the core of the main transformer and the collector.
In this second embodiment, the fixed brushes 42 and 43 of FIG. 4 are replaced by a single movable brush 57, connected to one of the ends of the rotating winding 26. In all cases, the variable voltage is always taken between points 32 and 33 using the brush 31 which , by moving longitudinally, takes a variable tension on the bare turns of this winding 26 as soon as the latter turns.
After passing through the opening of the rotating slip ring 29 (fig. 4) opposite one and the other of the brushes 42 and 43, the excitation of the opposition transformer can be automatically cut off by the switch. 30, inserted between terminal 36 and winding 35 and controlled by the movement of winding 26. It is the same in the form
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execution of FIG. 5, in which the switch 30 is inserted between the winding 35 and the terminal 37.