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Transformateur réglable.
Le changement du rapport de transformation de trans- formateurs électriques avec prises de courant réglables ou transformai, surs auxiliaires exige, lorsqu'il s'agit de change- ments sous tension ou sous charge, l'emploi d'appareils com- mutateurs compliqués et coûteux.
L'invention vise la suppression de cet inconvénient..
A cet: effet, le changement du rapport de transformation dans un transformateur électrique est effectué de telle manière que, grâce à l'emploi de deux ou plus de deux circuits magné- tiques parallèles, d'une part, et d'enroulements de réglage appropriés, d'autre part, on produit un réglage de la distri- bution de flux sur les dits circuits et par là l'induction de tensions variables dans les enroulements secondaires.
La manoeuvre de réglage ne se produitplus sur les enroule- ments primaires ou secondaires, mais sur les enroulements
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de réglage spéciaux dont le transformateur est équipé. Il en résulte l'avantage qu'on n'a plus à commander que des tensions basses ou des courants' faibles.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'in- vention en tant que cela est nécessaire pour faire'comprendre celle-ci.
La fig. 1 montre un premier exemple. Le noyau ou lajambe métallique d'un transformateur à courant monophasé ou polyphasé est subdivisé en deux sections ou brandons de noyau a1 et a2 L'enroulement primaire, qui entoure l'ensemble de ces sections de noyau, est désigné par c, l'enroulement secondaire comprend les deux bobines dl, d2 montées respec- tivement sur les deux sections de noyau précitées, fi, f2 sont les enroulements de réglage, qui sont également répartis sur les deux sections de noyau.
Les deux moitiés d1 et d2 de l'enroulement secon- daire sont reliées en opposition l'une à l'autre; les deux enroulements de réglage f1 et f peuvent être reliés soit en parallèle, comme à la fig. 1, ou bien aussi en série.
Dans la connexion en parallèle des enroulements de réglage, les nombres de tours s31 sur la section de noyau a1 at ceux s32 sur la section de noyau a2 dans las enroulements de réglage seront de signe positif ; dans la connexion en série l'un de ces nombres de tours sera de signe négatif.- cur une tension constante à l'enroulement primaire c, la flux magnétique total N traversant les sections de noyau est- constant.
Il se répartira en deux flux partiels
N1 et N2 sur les deux sections de noyau al et a2 dans le rapport inverse des nombres de tours 531 et s32 suivant l'équation:
N1 : N2 = s32 : s31 (1)
Comme N1 + N2 = N, il s'ensuit que
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Si l'on désigne par
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E = k N s22 constant ..........(4) la tension induite par le flux total N dans le nombre de
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tours sg3 de la bobine secondaire d2 sur la section de noyau aq, puis par Fa1 = k NI si la. tension induite par le flux partiel ²\ .dans la bobine
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secondaire di avec le nombre de tours agi. et .par 23 = k 2 23.
la tension induite par le flux partiel N2 dans la bobine secondaire d2 avec le nombre de tours .833, on obtient en tenant compte des équations (2) et (3):
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Aux bobines dl, d reliées. en opposition, on obtiendra comme tension secondaire:
E2 E22 - Eli ou
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En rendant les nombres de tours épaux dans les deux bobines de l'enroulement, secondaire :
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.1= Sl39 l'équation (7) est ramenée à la forme simplifiée:
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Le tableau suivant montre, par exemple pour le cas de L'équation (8), de quelle manière le changement des
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nombres de tours ?31 et p2 durs les enroulements de réglage influence la teneion secondaire:
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T A b l n tr I. ww..<aw<mn.a<wswwwm tension totale 'tensions partielles
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a31 :
S'52 E2 E22 E21 1). -3 1 2, 0 E l, 50 E O,5 E z). -5 1 I,5 E 1,25 E O,251i: 3). oa 1 1,0 E 1,00 E 0 4) . 3 1 0,5 E 0,7515 -0 , 85 F.
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<tb> 5 <SEP> ) <SEP> . <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0,50 <SEP> E <SEP> -0, <SEP> 50 <SEP> E
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6). <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> -'0,5 <SEP> E <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> E <SEP> -0,75 <SEP> E <SEP>
<tb>
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7) . 1 - Z,0 E 0 -1,00 E
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<tb> 8) <SEP> 1-5 <SEP> - <SEP> 1,5 <SEP> E <SEP> -0,25 <SEP> E <SEP> -1, <SEP> 25 <SEP> 'Ci <SEP>
<tb>
<tb> 9) <SEP> . <SEP> 1 <SEP> -3 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> F. <SEP> -0,50 <SEP> E <SEP> -1,50 <SEP> E <SEP>
<tb>
A l'étape 5) de l'exemple, les flux sont égaux
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dans les deux sections de noyau. A l'étape 3}, l'enrouleiert de réglage fl est eourt-circuité, celui f ouvert.
Aux étapes l), 2) et 8), 9), la connexion en parallèle de f, et f2 a été changée en une connexion en série. On remarquera. le passade particulier du flux qui est inversé dans l'une des sections de noyau. A l'étape 2), par exemple, la section
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6>-z rpynu 1 conduit le flux Nl = -0,25 N et la section de noyau a conduit le ±lu,, Ne = + 1, 25 N; le flux total Est toujours égal à N
La grande faculté de réglage exprimée par l'équation (7) peut être étendue en couplant les deux enroule- ments de réglage ou de commande non pas directenent, mais par
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l'intermédiaire d'un trari,-4.Coi-inateur ordinaire ou d'un auto transformateur à rapport de transformation variable.
Supposons que ce rapport de transformation soit défini par 1 'équation:
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E S2 = a .E. 1, ou E39 est la tension du côté du transformateur intermédiaire relié a l'enroulement f2 et E. celle du côté du transforma- teur intermédiaire relié a l'enroulement f,-tandis que a désigne un facteur pouvant avoir toute valeur positive ou négative quelconque.
La tension secondaire devient pour cette connexion:
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Les deux possibilités de réglage, à savoir le changement de s31 et de s32 et le changement du facteur a peuvent être employées séparément ou simultanément .11 en est de même pour la connexion suivante.
L'introduction d'une tension additionnelle Ez dans le circuit de commande offre, en effet, d'autres possibilités de réglage encore, qui, pour le cas de s22 = s21' sont
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définies par l'équation suivante: S31 - 832 S22 R2 = 'R 3ld..os2.... * 2 Rz ....82.2...w4......... (10) sl 82 ,1 * 872: Ce cas se présente aussi par exemple lorsque les enroulements de réglage d'un transformateur polyphasé sont interconnec- tés. Dans l'équation (10), Ez peut avoir toute position vectorielle voulue.
Il convient de faire remarquer encore qu'on peut aussi utiliser pour le réglage, au moyen des circuits de réglage, des résistances, des bobines de réactance ou des ca- pacités renfermées dans les connexions entre les enroulements f1 et f2 ou mises en parallele avec les enroulements flet f2 ou avec des portions de ces enroulements.
Un autre exemple est représenté à la fig. 2. Dans cet exemple, la bobine dl de l'enroulement secondaire est supprimée . Pour le reste, cette forme d'exécution.comporte les deux sections de noyau al et a2, l'enroulons nt primaire c et les enroulements de réglage f1 et f2, tout comme dans la fig. 1. b, b désignent les jougs du transformateur monophasé ou polyphasé.
Le mode de réglage est le même que précédemment .
Les enroulements de réglage pe.rmettent aussi de réparait* le flux total N, qui reste constant,' suivant un rapport arbitraire, sur les deux sections de noyau a1 et a2.
Dans cette connexion simplifiée, on aura pour l'équation (8), l'équation suivante:
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pour l'équation (9), l'équation suivante: a.e31 E2 = E a. r 831 ..... , ....... (12) a-E'31 + 532 pour l'équation (10), l'équation suivante:
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L'effet du réglage, en admettant l'exemple du tableau I, est indiqué dans la colonne pour E22 de ce tableau. Eg d'après l'équation (11) est identique à la tension partielle E22 de l'enroulement d2 de la section de noyau a2 dans la disposition de la fig. 1.
Dans les formes d'exécution représentées par ]les s fig. 3 et 4, le noyau du transformateur est subdivisée respectivement, en deux et trois sections: a1, a2 en fig. 3, a1, a2, a3 en fig. 4, qui sont reliées par des ponte magné- tiques h1, h2. Dans l'exemple le plus simple, ce n'est que la section de noyau a2 qui seule porte les bobines d1, d2, d3de l'enroulement secondaire. Les enroulenents de'réglage sont indiqués en fi et f2 g1 et g2, 11 et 12 L'enroulement primaire est désigné par c, le joug par b.
Dans ces exemples, le flux qui induit les bobines secondaires peut être modifié pour chaque bobine individuelle tout à fait indépendamment des autres bobines .*. Aussi, par exemple, si f2 (g2, 12) est court-circuité et f1 (gl, 11) ouvert, le flux utile traversera exclusivement la section de noyau a1
En reliant les enroulements f1 et f2 en parallèle et en changeant leurs nombres de tours, le flux sera déplacé, comme dans les fig. 1 et 2, à la partie supérieure de la section de noyau a2. Si l'on court-eircuite finalement f1 et qu'on ouvre f2, le flux utile total traversera la bobine d1 (fig. 3) et prend par le pont h1 le chemin indiqué en fig . 3.
D'une manière analogue, le flux traversant les bobines d2 d peut être déplacé ou dévié par sauts quelconques de la section de noyau a1 à la section de noyau a2.
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Dans l'exemple de la fig. 5, b, b sont les jougs d'un transformateur monophasé ou polyphasé, al et a les sections de noyau de la jambe subdivisée, h un pont de connexion entre ces sections de noyau, c l'enroulement primaire de la jambe , d l'enroulement secondaire monté sur le dit pont de connexion, e f, i et k les enroulements de réglage.
L'enroulement secondaire d étant sans tension, les enroulements de réglage e et f, ainsi que i et k sont reliés en parallèle avec les mêmes nombres de tours. Le flux utile traverse les sections de noyau a1 et a2. le pont h est sans flux. Si l'enroulement d doit être induit en plein par le flux utile, on devra court-circuiter les enroulements e et k et relier en parallèle, par contre, les enroulements f et i. Le flux prend son chemin à travers l'enroulement f par h et a travers l'enroulement i. Si, par contre, on court- circuite les enroulements f et i et on relie en parallèle les enroulements e et k, le flux prendra son chemin par le pont h dans une direction opposée à la précédente.
Le réglage approximativement continuel ou graduel de la tension a l'enroulement d est effectué sensiblement de la même manière que pour les exemples des fige 1 et 2.
Les. enroulements e et k, d'une part, et ceux f et i, d'autre part, ont ici des propriétés correspondantes;-ils peuvent par suite être réunis entre eux, c'est-à-dire e et k, d'une part, et f et i, d'autre part, chaque fois, en un seul enroulement correspondant à f1 et à f2 dans les fig. 1 et 2.
Lorsque l'invention est réalisée dans une bobine de réactance, qui, en somme, n'est qu'un transformateur à vide (sans enroulement secondaire), l'enroulement secondaire dl, d2 sera sapprimé par exemple dans la disposition des fig. 1 et 2.
Les sections de noyau a1, a2 .....seront établies
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avec des résistances magnétiques différentes.
Si, alors, la section de noyau al présente une faible résistance magnétique, tandis que la section de noyau a2 possède une résistance magnétique élevée, L'enroule- ment primaire comportera, si l'enroulement de réglage a dévié le flux sur la section de noyau al, une réactance faible. Si, inversement, le flux est dévié par l'enroulement de réglage sur la section de noyau a2 la réactance de l'enroulement primaire augmente.
Comme tout autre transformateur, le transformateur suivant l'invention est également réversible, l'enroule- ment primaire et l'enroulement secondaire étant interchangea- bles. Il peut par exemple aussi servir à la transformation de courant constant dans l'enroulement dl, d2 en tension constante a l'enroulement c.
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