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Il .Perfectionnements apportés aux dispositifs pour le réglage de la tension d'un réseau à courant alternatif ".
L'invention est relative à un. dispositif qui per- met de modifier la tension à tout point voulu d'un réseau alimenté par un courant alternatif et cela ou bien, en fai- sant.agir la tension auxiliaire, qui effectue le réglage, de façon que la tens-ion. à régler augmente , ou bien, de fa- çon que celle-ci diminue.
Le dispositif est constitué par un transformateur avec au moins deux-flux magnétiques fermés, chaque circuit comportant un enroulement primaire et une bobine excitatrice pouvant être excitée par une source étrangère de courant continu ou par une bobine auxiliaire propre à être court- circuitée, alors que le deuxième enroulement du transforma- teur est sollicité de manière telle par la tension à régler que le flux produit par cet enroulement traverse les deux enroulements primaires en sens contraire par rapport au sens
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L'avantage que présente le dispositif, établi selon l'invention, par rapport aux systèmes connus pour le réglage de la tension réside dans le fait, que le réglage n'a pas lieu, comme jusqu'ici, ;
òr des régulateurs mobiles (rhéos- tats-régulateurs d'induction, -etc.) dont le prix est très élevé et dont le fonctionnement est délicat, mais par des transformateurs de construction solide, sans nécessiter dans le circuit à régler (ordinairement à haute tension) des cou- plages ou des commutations.. De cette façon on peut supprimer les interrupteurs et les commutateurs pour haute tension qui sont très coûteux.
Le réglage se fait ou bien par courant continu ou par le court-circuitage de bobines auxiliaires, dont la ten- sion peut avoir, toutefois, n'importe quelle valeur appro- priée, de sorte que l'on peut employer les interrupteurs les plus simples ou des rhéostats de démarrage ordinaires à eau.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exem- ple, et sous forme de schémas, plusieurs modes de réalisation de l'invention.'
La fig. 1 montre un transformateur de réglage à trois colonnes.,
La fig. 2 montre une disposition pour laquelle les' bobines excitatrices sont montées sur une colonne spéciale.
Les fig. 3-5 montrent respectivement trois dispo- citions dans lesquelles les branchements ou bifurcations du circuit magnétique passent dans des masses de fer spéciales.
La fig. 6 montre une disposition dans laquelle le réglage de la tension se fait par le court-circuitage de bo- bines auxiliaires couplées en parallèle.
Les fig. 7-8 montrent respectivement deux autres modes de réalisation de l'invention.
Sur la fig. 1 est montré un transformateur à trois colonnes dont la colonne centrale porte une bobine de ten- sion s intercalée entre les deux lignes L et L dont la ten-
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sa.on doit être réglée,. Le flux magnétique produit par cette bobine se divise en deux.circuits 1 et 11. Chaque circuit comporte un enroulement f f traversé par le courant princi- pal, ces enroulements ±¯± étant montés en série.
Par cette disposition, lesflux magnétiques produits par la bobine de tension ±. et 1*'enroulement ± dans 1*une des. 'bifurcations, par exemple dans le circuit 110, sont dirigés dans le même sens, alors qu'ils sont dirigés en sens contraire 1.'un par rapport à lautre dans 1*autre bifurcation. Chaque circuit comporte, en outre, une bobine excitatrice g1 ou g2, celles- ci pouvant être alimentées par un courant continu. Suivant que, par l'excitation de la bobine - ou 2$ la bifurcation 1 ou II est saturée magnétiquement, le flux magnétique pro- duit par la bobine de tension s est refoulé hors ,de la bran- che I, voire II, dans l'autre branche.
Suivant que le cir- cuit produit par la bobine dans la branche I ou dans la branche II est fermé, la tension, auxiliaire s'ajoute à la tension principale ou se soustrait de celle-ci.
Pour empêcher un effet inducteur 'de la bobine sur les bobines excitatrices g1 ou g2, on peut avoir recours à la disposition montrée sur la fig. 2 dans laquelle lesdi- tes bobines g1 g2 sont montées respectivement sur des colon- nes spéciales établies au travers des bifurcations. 1 et II des circuits, les enroulements principaux f f étant répartis de part et d'autre de chacune des.dites colonnes spéciales.
Pour empêcher que le flux magnétique produit par les enrou- lements alternatifs n'agissent sur les colonnes portant les bobines g2, ces colonnes comportent des enroulements court-circuités k.
Les deux bifurcations 1 et II du flux magnétique peuvent également passer par des masses de fer spéciales comme montré sur les fig. 3, 4 et 5. Dans ce cas, chaque pièce en fer porte une bobine de tension s1, voire s2, qui sont reliées de manière telle entre elles que les flux ma-
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gnétiques produits par l'enroulement traversé par le cou- rant principal et par la hobïne excitatrice dans l'un des noyaux en fer, par exemple I, soient dirigés dans le même sens et soient dirigés en sens contraire dans l'autre noyau.
Dans les exemples montrés sur les fig. 3 et 4, les deux bo- bines excitatrices, g1 et g2 sont couplées en parallèle par l'intermédiaire d'une résistance réglable r. Suivant que le contact de réglage .±. de la résistance est glissé du coté de la bobine ±1 ou du côté de la bobine g , un courant plus intense passe par l'une ou l'autre de ces bobines.
La disposition montrée sur la fig. 4 ne diffère de celle montrée sur la fig. 3 que par le fait que les colonnes en fer portant respectivement les bobines excitatrices 1 et g2 sont subdivisées en deux branches portant respectivement deux bobines excitatrices montées en parallèle, d'où il ré- sulte que le champ produit par le courant continu est fermé dans les deux branches de chaque colonne.
Un autre effet résultant de cette disposition ré- side dans le fait que l'enroulement principal n'agit pas par induction sur la bobine excitatrice, du fait que les deux bobines excitatrices sont enroulées en sens inverse dans les deux colonnes. Afin que le champ produit par le courant al- ternatif ne réagisse pas, même dans le cas d'une forte sa- turation du circuit excitateur sur les bobines excitatrices, on a établi autour des branches un enroulementcroisé et court-circuité k,ce qui permet au champ alternatif devpé- nctrer dans les deux bifurcations qu'en étant régulièrement réparti.
La masse de fer peut être subdivisée non pas en deux mais,en plus de deux branches comportant chacune une bobine excitatrice. Les endroits où se font la bifurcation peuvent être choisis à volonté, par exemple à la partie de la masse de fer portant l'enroulement.
La disposition montrée sur la fig. 5 ne diffère
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de celle montrée sur la fig. 4 que par le fait que la masse en fer est bifurquéeen plusieurs endroits et que les bobi- nes excitatrices montées. sur les différentes branches sont connectées entre elles de façon que les flux excitateurs Fb voisins soient dirigés en sens inverse l'un de l'autre. Les traverses en fer, qui peuvent être rapportées ultérieurement- sont entourées respectivement de 'bobines court-circuitées k qui empêchent le passage du champ.alternatif, par les traver- ses.de l'une des branches- dans l'autre.
Le réglage a lieu par exemple pour cette disposi- tion, en excitant successivement les bobines excitatrices séparément ou par groupes.
Au lieu de saturer magnétiquement les bifurcations des flux magnétiques par du courant continu, le réglage peut également se faire en court-circuitant brusquement une bi- furcation, voire un des transformateurs couplés en sens con- traire en passant par une résistance inductive ou ohmique et' cela graduellement ou par 1'intermédiaire d'interrupteurs.
Il en résulte que le flux magnétique est refoulé vers la deuxième bifurcation. (transformateur), ce qui pro- duit la modification dans la tension. Par le court-circuita- ge d'une bifurcation (transformateur) la tension augmente et par oourt-circuitage de l'autre, la tension baisse. Une tel- le disposition dans laquelle les bifurcations du flux magné- tique passent respectivement dans les. masses, spéciales en fer est montrée sur la fig. 6. g1 et g2 désignent les bobi- nes auxiliaires dont le court-circuitage détermine le régla- ge de la tension. Le court-circuitage a lieu, par exemple, par les résistances ohmiquea kl, voire en déplaçant les contacts coulissants h1, voire h2.
Quand une des bifurcations, es.t court-circuitée, il se produit, pour une charge du système, une chute de ten- sion très appréciable et dépendant de la charge. Pour cette raison, il semble préférable de connecter de manière telle les bobines auxiliaires g1 g2 qu'ils empêchent la chute de
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tension dépendant de la charge.
Pour cette raison, les deux bobines auxiliaires g1 g2 sont couplées en parallèle, de sorte que quand les flux f dans les deux circuits magnétiques- ont une même valeur, les tensions produites; dans les deux bobines réagissent l'une sur l'autre et'se détruisent mutuellement. Dans le cas où les flux. sont différents, il se produit des courants compensateurs qui ont une tendance à maintenir les flux égaux entre eux, de sorte qu'une chute de tension dépendant de la charge ne puisse se produire.
Dans le cas ou.le réglage se fait par court-cir- cuitage de l'une ou l'autre des moitiés, on doit supprimer, au moment du court-circuitage, la connexion en parallèle des bobines.
Ceci est obtenu avantageusement en procédant au court-circuitage des bobines g1 ou g2 et à' l'interruption du circuit, couplé en parallèle, par l'intermédiaire d'un dispositif commun - k2. Dans ce cas on pourrait par exemple avoir recours à deux- résistances. à eau conjuguées.
Les deux circuits magnétiques peuvent également, couine pour la saturation à,l'aide d'un courant continu, ê- tre réunis sur un noyau en fer commun.
La chute de tension dépendant de la charge doit, de préférence, également avoir lieu dans le cas où le ré- glage de la tension se fait par saturation à l'aide de cou- rant continu. Ceci peut avantageusement être obtenu en con- nectant en parallèle, dans le cas où aucun des circuits ma- gnétiques est saturé, les deux bobines excitatrices -(ou bo- bines spéciales) de la façon spécifiée ci-dessus en passant par une bobine saturée par du courant continu. Quand on veut régler la tension et que l'on sature un des circuits magnétiques, la saturation par du courant continu de la bo- bine de réactance intermédiaire doit être supprimée.
Les dispositifs tels que décrits peuvent être été,.-
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blis en des. points quelconques de la ligne traversée par le courant alternatif et permettent un réglage de la tension suivant toute valeur voulue.
Dans certains cas, l'effet voulu peut également être obtenu par un montage plus simple, par exemple dans le cas où la tension'doit être réglée entre les deux bornes d'un transformateur.
Dans ce cas, les deux transformateurs en série, couplés en sens inverse, peuvent être constitués sous forme d'un transformateur répartiteur de tension, c'est-à-dire les enroulements primaires et secondaires peuvent être réu- nis suivant un enroulement commun comportant une prise de courant en son milieu.
Une telle disposition est montrée, à titre d'exem- ple, sur la fig. 7 dans laquelle l'enroulement commun est désigné par le point médian de cet enroulement étant re- lié à L3, alors quê ses extrémités agissent respectivement les tensions L1, L2. La tension entre Ll et L2 se modifie par court-circuitage des bobines g1, g2. La tension L3 est identique à Ll pour 'le court-circuitage de g1 et identique à L2 quand g2 est court-circuité, alors que, lorsque les bo- bines g1 et g2 ne sont pas court-circuitées, la tension L3 se trouve entre Ll et L2.
Le mode de réalisation aelon la fig. 8 se distin- gue de celle montrée sur la fig. 7 par la disposition des bobines, sur un noyau commun en fer. Dans ce cas, on peut é- viter la chute de tension dans la position moyenne, en en- . tourant la traverse d'une bobine auxiliaire r; celle-ci est seulement court-circuitée quand aucune des bobines g1, g2 est court-circuitée. Egalement dans ce cas, l'utilisation d'interrupteurs. conjugués est avantageuse. Il va de soi que le réglage de la tens.ion peut, dans ces cas, avoir lieu par excitation par un courant continu.
On peut évidemment avoir recours. à plus de deux
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transformateurs en série, qui sont saturés successivement ou court-circuités de façon que le réglage puisse se faire en plusieurs étages..
Pour un courant triphasé, les bobines des trois phases peuvent être montées sur une masse commune en fer, alors que pour assurer la symétrie des différentes phases on adjoint, à chaque phase, une bobine auxiliaire, ces bo- bines étant couplées entre elles en triangle.
En procédant au réglage de la tension dès trane- formateurs, il peut être avantageux de relier l'enroulement de tension à l'un des circuits, par exemple au circuit bas- se tension, et l'enroulement principal à l'autre circuit du transformateur.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif pour le réglage de la tension en n'im- porte quel point d'un réseau électrique alimenté par un cou- rant alternatif, caractérisé par le fait qu'il comporte un transformateur avec au moins deux. flux magnétiques fermés, chaque circuit comportant un enroulement primaire et une bobine excitatrice, excitée par une source étrangère ou au- to-excitatrice et propre à être court-circuitée, alors que le deuxième enroulement du transformateur est sollicité de manière telle par la tension à régler que le flux produit par cet enroulement traverse les deux enroulements primaires en sens contraire par rapport au sens d'enroulement.
2. Dispositif tel que revendiqué sub 1, caractérisé par le fait que le transformateur de réglage avec trois co- lonnes porte, sur sa colonne centrale, l'enroulement de ten- sion, et de part et d'autre de cette colonne, l'enroulement primaire divisé en deux parties ainsi que les bobines exci- tatrices.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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II. Improvements to devices for regulating the voltage of an alternating current network ".
The invention relates to a. device which makes it possible to modify the voltage at any desired point of a network supplied by an alternating current and that or, by making.act the auxiliary voltage, which carries out the adjustment, so that the tension. to be regulated increases, or else, so that it decreases.
The device consists of a transformer with at least two closed magnetic fluxes, each circuit comprising a primary winding and an exciter coil which can be excited by a foreign source of direct current or by an auxiliary coil suitable for being short-circuited, while the second winding of the transformer is stressed in such a way by the voltage to be adjusted that the flux produced by this winding passes through the two primary windings in the opposite direction with respect to the direction
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The advantage of the device, established according to the invention, over known systems for adjusting the tension lies in the fact that the adjustment does not take place, as hitherto,;
òr mobile regulators (induction rheostats, -etc.) whose price is very high and whose operation is delicate, but by transformers of solid construction, without requiring in the circuit to be regulated (usually at high voltage) couplings or commutations. In this way, switches and switches for high voltage which are very expensive can be eliminated.
The adjustment is made either by direct current or by short-circuiting auxiliary coils, the voltage of which can, however, have any suitable value, so that the most suitable switches can be used. simple or ordinary water starting rheostats.
The accompanying drawings show, by way of example, and in the form of diagrams, several embodiments of the invention.
Fig. 1 shows a three column regulating transformer.,
Fig. 2 shows an arrangement in which the exciter coils are mounted on a special column.
Figs. 3-5 show respectively three arrangements in which the branches or bifurcations of the magnetic circuit pass through special iron masses.
Fig. 6 shows an arrangement in which the voltage is adjusted by short-circuiting auxiliary coils coupled in parallel.
Figs. 7-8 respectively show two other embodiments of the invention.
In fig. 1 is shown a three-column transformer whose central column carries a voltage coil s interposed between the two lines L and L whose voltage
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sa.on must be settled ,. The magnetic flux produced by this coil is divided into two circuits 1 and 11. Each circuit comprises a winding f f through which the main current passes, these windings ± ¯ ± being connected in series.
By this arrangement, the magnetic fluxes produced by the voltage coil ±. and 1 * 'winding ± in 1 * one of the. The bifurcations, for example in the circuit 110, are directed in the same direction, whereas they are directed in the opposite direction from one to the other in the other bifurcation. Each circuit also comprises an exciter coil g1 or g2, the latter possibly being supplied by a direct current. Depending on whether, by the excitation of the coil - or 2 $ the bifurcation 1 or II is magnetically saturated, the magnetic flux produced by the tension coil is discharged out of branch I, or even II, into the other branch.
Depending on whether the circuit produced by the coil in branch I or in branch II is closed, the auxiliary voltage is added to the main voltage or is subtracted from the latter.
To prevent an inductive effect of the coil on the exciter coils g1 or g2, recourse can be had to the arrangement shown in FIG. 2 in which said coils g1 g2 are respectively mounted on special columns established through bifurcations. 1 and II circuits, the main windings f f being distributed on either side of each of the special columns.
To prevent the magnetic flux produced by the AC windings from acting on the columns carrying the coils g2, these columns have short-circuited windings k.
The two bifurcations 1 and II of the magnetic flux can also pass through special iron masses as shown in fig. 3, 4 and 5. In this case, each iron part carries a voltage coil s1, or even s2, which are connected in such a way that the flows ma-
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genetics produced by the winding through which the main current passes and by the excitatory hobin in one of the iron cores, for example I, are directed in the same direction and are directed in the opposite direction in the other core.
In the examples shown in Figs. 3 and 4, the two exciter coils, g1 and g2 are coupled in parallel via an adjustable resistor r. Depending on the adjustment contact ±. resistance is slipped on the side of the coil ± 1 or on the side of the coil g, a more intense current passes through one or the other of these coils.
The arrangement shown in fig. 4 does not differ from that shown in FIG. 3 that by the fact that the iron columns respectively carrying the exciter coils 1 and g2 are subdivided into two branches respectively carrying two exciter coils mounted in parallel, from which it follows that the field produced by the direct current is closed in the two branches of each column.
Another effect resulting from this arrangement resides in the fact that the main winding does not act by induction on the exciter coil, because the two exciter coils are wound in the opposite direction in the two columns. So that the field produced by the alternating current does not react, even in the case of a strong saturation of the exciter circuit on the exciter coils, a crossed and short-circuited winding k has been established around the branches, which allows the alternating field to enter the two bifurcations only by being regularly distributed.
The mass of iron can be subdivided not in two but, in addition to two branches each comprising an exciter coil. The places where the bifurcation takes place can be chosen at will, for example at the part of the iron mass carrying the winding.
The arrangement shown in fig. 5 does not differ
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of that shown in fig. 4 only by the fact that the iron mass is bifurcated in several places and that the exciter coils mounted. on the different branches are connected to each other so that the neighboring exciter fluxes Fb are directed in the opposite direction to each other. The iron sleepers, which can be added later, are respectively surrounded by short-circuited coils k which prevent the passage of the alternating field, through the traverses of one of the branches into the other.
The adjustment takes place for this arrangement, for example, by successively energizing the exciter coils individually or in groups.
Instead of magnetically saturating the bifurcations of the magnetic fluxes with direct current, the adjustment can also be done by abruptly short-circuiting a bifurcation, or even one of the transformers coupled in the opposite direction, passing through an inductive or ohmic resistance and do this gradually or through switches.
As a result, the magnetic flux is forced back towards the second bifurcation. (transformer), which produces the change in voltage. By short-circuiting one branch (transformer) the voltage increases and by short-circuiting the other, the voltage drops. Such an arrangement in which the bifurcations of the magnetic flux pass respectively in the. masses, special in iron is shown in fig. 6. g1 and g2 designate the auxiliary coils whose short-circuiting determines the voltage setting. The short-circuiting takes place, for example, by ohmic resistors a kl, or even by moving the sliding contacts h1, or even h2.
When one of the bifurcations is short-circuited, a very appreciable voltage drop occurs, depending on the load, for a system load. For this reason, it seems preferable to connect the auxiliary coils g1 g2 in such a way that they prevent the fall of
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voltage dependent on load.
For this reason, the two auxiliary coils g1 g2 are coupled in parallel, so that when the fluxes f in the two magnetic circuits have the same value, the voltages produced; in the two coils react on each other and mutually destroy each other. In the event that flows. are different, there are compensating currents which have a tendency to keep the fluxes equal with each other, so that a load dependent voltage drop cannot occur.
In the event that the adjustment is made by short-circuiting one or the other of the halves, the parallel connection of the coils must be eliminated at the time of short-circuiting.
This is advantageously obtained by short-circuiting the coils g1 or g2 and interrupting the circuit, coupled in parallel, through a common device - k2. In this case, for example, two resistors could be used. conjugated water.
The two magnetic circuits can also, by means of a direct current, be joined together on a common iron core.
The load-dependent voltage drop should preferably also take place in the case where the voltage is regulated by saturation with the aid of direct current. This can advantageously be obtained by connecting in parallel, in the case where neither of the magnetic circuits is saturated, the two exciter coils - (or special coils) in the manner specified above, passing through a saturated coil. by direct current. When the voltage is to be adjusted and one of the magnetic circuits is saturated, the direct current saturation of the intermediate reactance coil must be removed.
The devices as described can be, .-
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blis in des. any points of the line crossed by the alternating current and allow adjustment of the voltage according to any desired value.
In some cases, the desired effect can also be obtained by a simpler assembly, for example in the case where the voltage has to be regulated between the two terminals of a transformer.
In this case, the two transformers in series, coupled in the opposite direction, can be constituted in the form of a voltage distributing transformer, that is to say the primary and secondary windings can be united in a common winding comprising a socket in the middle.
Such an arrangement is shown, by way of example, in FIG. 7 in which the common winding is designated by the midpoint of this winding being connected to L3, while its ends act respectively the voltages L1, L2. The voltage between L1 and L2 is modified by short-circuiting the coils g1, g2. The voltage L3 is identical to L1 for the short-circuiting of g1 and identical to L2 when g2 is short-circuited, whereas, when the coils g1 and g2 are not short-circuited, the voltage L3 is between Ll and L2.
The embodiment according to FIG. 8 differs from that shown in FIG. 7 by the arrangement of the coils, on a common iron core. In this case, it is possible to avoid the voltage drop in the middle position, in-. turning the cross member of an auxiliary coil r; this is only short-circuited when none of the coils g1, g2 is short-circuited. Also in this case, the use of switches. conjugates is advantageous. It goes without saying that the adjustment of the tension can, in these cases, take place by excitation by a direct current.
We can obviously have recourse. more than two
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series transformers, which are successively saturated or short-circuited so that the adjustment can be made in several stages.
For a three-phase current, the coils of the three phases can be mounted on a common iron mass, while to ensure the symmetry of the different phases, an auxiliary coil is added to each phase, these coils being coupled together in a delta. .
When adjusting the voltage of the transformers, it may be advantageous to connect the voltage winding to one of the circuits, for example to the low voltage circuit, and the main winding to the other circuit of the. transformer.
CLAIMS.
1. Device for adjusting the voltage at any point of an electrical network supplied by an alternating current, characterized in that it comprises a transformer with at least two. closed magnetic fluxes, each circuit comprising a primary winding and an exciter coil, excited by a foreign or self-excitation source and capable of being short-circuited, while the second winding of the transformer is stressed in such a way by the voltage at adjust that the flux produced by this winding passes through the two primary windings in the opposite direction relative to the winding direction.
2. Device as claimed in sub 1, characterized in that the regulating transformer with three columns carries, on its central column, the tension winding, and on either side of this column, the the primary winding divided into two parts as well as the exciter coils.
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