"-DISPOSITIF DE REGLAGE SOUS CHARGE DE LA TENSIONDES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE OU DES LIGNES"
<EMI ID=1.1> charge de la tension des transformateurs ou des lignes, des transformateurs-survolteurs identiques en nombre égal au nombre total d'échelons de tension que l'on désire.
Les enroulements survolteurs sont alors mis tous en série entre eux et avec la ligne, aucune manoeuvre ne s'effectuant sur leur circuit. Les enroulements d'excitation peuvent être chacun, à volonté, ou alimentés par la tension de ligne, sensiblement constante par hypothèse, ou fermés en court-circuit. L'entrée et la sortie
d'un enroulement survolteur dont l'enroulement d'excitation est fermé en court-circuit, sont sensiblement au même potentiel.
Le nombre d'échelons que l'on obtient de cette manière est très limité ; d'autre part, la disposition est encombrante et coûteuse.
Il est également usuel d'employer des transformateurs donnant des tensions de survoltage différentes les unes des autres ; on peut alors obtenir un plus grand nombre d'échelons de tension, un combinateur placé
du côte de 1* excitation permettant, comme dans la disposition décrite ci-dessus, la mise en court-circuit des divers enroulements d'excitation et en plus l'inversion du sens de la tension qui leur est appliquée. Cette disposition est également encombrante et coûteuse.
Il est aussi usuel d'utiliser un transformateur à ponts intermédiaires, ceux-ci permettant de courtcircuiter sans dommage une partie de l'enroulement qui alimente la ligne. Mais dans ce cas, l'appareillage de manoeuvre doit manipuler tout le courant de ligne.,
La présente invention a pour objet un nouveau dispositif de réglage sous charge de la tension des transformateurs de puissance ou des lignes permettant d'obtenir de meilleurs résultats que les dispositifs usuels, énumérés précédemment, au triple point de vue : encombrement, coût et grandeur du courant manipulé par l'appareillage de manoeuvre.
Sur les dessins ci-annexés auxquels on se réfère dans la description qui va suivre :
La fig. 1 montre un schéma de connexions utilisable pour la réalisation du dispositif objet de l'invention dans le cas de courant monophasé ;
La fige 2 représente schématiquement la partie mécanique du transformateur-survolteur unique, conforme à l'invention, dans le cas de courant monophasé ;
La fig. 3 montre un schéma de connexions utilisable pour la réalisation de l'invention dans le cas de courants triphasés ;
La fige 4 représente schématiquement la partie mécanique du transformateur-survolteur unique dans le cas
de courants triphasés ;
La fig. 5 représente schématiquement un dispositif agencé conformément à l'invention permettent de réaliser
le réglage à l'aide d'une seule commande et d'un seul appareil ;
Les fig. 6 et 7 sont des variantes du dispositif représenté fig. 5.
Sur toutes ces figures, les mêmes lettres de référence désignent les mêmes éléments, ou organes.
Les schémas des fig, 1 et 3 supposent des éléments survolteurs identiques mais, comme on le verra plus loin, cette condition n'est nullement nécessaire.
L'Invention consiste en la réalisation de l'installation de survoltage en un seul transformateur dont l'enroulement survolteur n'est soumis à aucune manoeuvre.
Ce transformateur-survolteur unique, portant plusieurs éléments, est caractérisé par le fait que deux éléments contigus comportent chacun un primaire en parallèle et un secondaire en série avec la ligne et sont séparés
par un pont intermédiaire dimensionné pour le passage du
même flux que les noyaux. Ceci a pour effet d'annuler
d'une manière pratiquement complète l'induction mutuelle de deux éléments quelconques. Il s'ensuit que l'on peut effectuer sur l'un quelconque des enroulements d'excitation, telle opération que l'on désire, par exemple, sa mise en court-circuit ou sa mise en service dans un sens déterminé, sans répercussion importante sur les autres éléments du transformateur.
La partie mécanique d'un tel transformateur est représentée schématiquement fige 2 pour le cas de courant monophasé et fig. 4 pour le cas de courant, triphasée ainsi qu'il a été dit précédemment. Ces figures se rapportent à des transformateurs à éléments identiques.
Il est naturellement loisible d'appliquer une disposition semblable au cas d'un nombre quelconque
de phases.
On conçoit qu'avec le dimensionnement indiqué ci-dessus pour les ponts intermédiaires, les sens de connexion et d'enroulement des différents éléments d'excitation devront être tels que les flux des divers noyaux en service soient de sens concordants. Les lignes moyennes de flux dans les différents cas de fonctionnement auront l'allure indiquée à la'figure 2, pour le transformateur monophasé, un pont intermédiaire n'étant parcouru dans sa longueur par le flux total des noyaux que lorsque l'excitation d'un des deux éléments adjacents est en court-circuit.
<EMI ID=2.1>
les circuits d'excitation (fig. 1 et 3), le transformateur unique permet d'obtenir, dans le cas où tous les éléments
<EMI ID=3.1>
gnant le nombre d'éléments.
On peut évidemment combiner entre eux, de diverses manières, des éléments donnant des tensions de survoltage différentes les unes des autres, dans le but d'augmenter la finesse du réglage sans être amené à employer trop d'éléments de survoltage. Il sera indiqué ci-après, quelques-unes des connexions les plus intéressantes réalisables à cette fin.
Si on utilise outre un certain nombre d'éléments identiques de tension E, quatre par exemple, un élément donnant une tension de survoltage moindre, la moitié par exemple de celle des éléments identiques, soit \ , on pourra
.
obtenir un plus grand nombre de tensions de la manière suivante : Si on suppose les cinq éléments en service dans le même sens, la tension de survoltage est + 4,5 E. On obtient une deuxième tension + 4 E en fermant en court-circuit l'excitation de l'élément [pound] , On peut alors fermer un des éléments E en court-circuit et remettre l'élément 1 en
2
service dans le même sens que précédemment, le transformateur donne alors la tension + 3,5 E et ainsi de suite. On obtient de cette manière, � désignant le nombre total d'éléments, (4 n - 1) tensions différentes, soit (2 n - 2) de plus que lorsqu'on emploie le même nombre d'éléments, tous identiques. La tension varie par échelons de valeur 1 ,
Dans le cas où on utilise un élément à
tension réduite conjointement à un ou plusieurs éléments identiques à tension normale et si l'on ne veut pas pouvoir inverser le sens de la tension du petit élément par rapport � celui de la tension de tous les autres, l'élément à tension réduite pourra être placé où on voudra dans le transformateur unique. Mais il faudra toujours dimensionner un pont quelconque adjacent à deux éléments contigus pour passage de celui des flux des deux éléments qui est le/plus fort. A condition d'observer ce qui vient d'être dit, on pourra constituer le transformateur-survolteur de tous les éléments désirables, semblables ou différents et disposés
à volonté.
Si on veut obtenir un nombre encore plus grand de tensions différentes, il suffira d'employer conjointement à un transformateur à ponts intermédiaires et comportant un
<EMI ID=4.1>
que les sens des flux soient toujours les mêmes dans les divers éléments en service, un ou plusieurs transformateurs additionnels normaux donnant des tensions différentes ou égales entre elles et dont ltexcitation pourra être successivement alimentée dans un sens, mise en court-circuit, puis alimentée en sens inverse.
Soit, par exemple, le cas dtun transformateur à
<EMI ID=5.1>
additionnel de tension
3
On voit facilement que l'on pourra obtenir par des manoeuvres adéquates sur les enroulements d'excitation, les tensions suivantes :'
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
On peut ainsi obtenir, n. désignant le nombre total d'éléments, (6 n; - 3) tensions différentes, soit 4 (n. - 1) de plus qu'avec-des éléments identiques.
On peut encore, dans le but d'augmenter le nombre d'échelons de tension, coupler l'excitation de chaque élément successivement en étoile puis en triangle, ou vice-versa, 'suivant le principe connu et déjà appliqué aux moteurs, .générateurs, ou transformateurs ordinaires, et combiner cette connexion avec celles indiquées précédemment.
On peut aussi prévoir des couplages sérieparallèle pour les enroulements de survoltage, ainsi que le dédoublement en deux moitiés parallèles de chaque enroulement d'excitation, ces deux moitiés étant manoeuvrées, par exemple, par des appareils distincts. convenablement couplés, ce qui permet d'augmenter la puissance manipulée par échelon avec le même type d'appareillage de manoeuvre.
On peut encore utiliser deux transformateurs à ponts intermédiaires dont tous les enroulements survolteurs sont en série entre eux et avec la ligne, mais dont les enroulements d'excitation forment deux groupes distincts, reliés chacun à un appareillage de manoeuvre indépendant de la sorte, les tensions de survoltage des deux transformateurs peuvent être mises, à volonté, en série ou en opposition.
On peut également isoler ltenroulement survolteur de la ligne au moyen d'un transformateur auxiliaire.
Il est encore loisible de varier, d'une manière continue ou discontinue, la tension d'excitation des divers éléments de l'installation de survoltage de la façon que l'on désire..
On peut aussi, entre autres, alimenter l'excitation à l'aide d'une tension différente de celle de la .ligne, soit en transformant la tension de ligne dans un transformateur ou un auto-transformateur auxiliaire, soit en utilisant des prises ou des enroulements supplémentaires sur le transformateur principal lorsqu'il y en a un à proximité.
<EMI ID=8.1>
mateur à ponts intermédiaires, manoeuvre uniquement par
le côté de l'excitation, n'est pas limitée au cas du réglage de la tension des transformateurs de puissance
ou des lignes de transport de force. Ce transformateur peut s'employer d'une manière générale dans toutes les circonstances où il est intéressant de pouvoir faire varier une tension sans couper la charge correspondante, ou encore lorsqu'il y a un intérêt quelconque à subdiviser la puissance transformée par noyau.
Il y a lieu de citer, comme applications possibles, à titre d'exemple, le réglage de la tension appliquée aux moteurs ou aux fours métallurgiques.
On peut réaliser les connexions des fige 1
et 3 telles quelles'ou avec adjonction, pendant la manoeuvre d'ouverture ou de fermeture, d'un appareil quelconque d'absorption, résistance, self ou capacité, intercalé en série ou en parallèle avec l'élément d'excitation sur lequel on opère ; et ce, .qu'on utilise le transformateur à ponts intermédiaires ou des transformateurs séparés.
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d'absorption, on est amené à placer des entrefers dans le transformateur de manière à limiter l'impédance présentée par l'enroulement survolteur pendant l'ouverture de l'enroulement d'excitation ; ceci a l'avantage, entre autres, de réduire la surtension créée dans l'enroulement d'excitation par l'aimantation du noyau due au courant circulant dans la ligne.
<EMI ID=10.1>
sorption à intercaler pendant la. manoeuvre, on a, d'ordinaire, tout intérêt à réduire le nombre de mouvements indépendants et d'appareils différents à mettre en oeuvre pour effectuer une opération complète, On arrive à réaliser l'opération complète à l'aide d'une seule commande et d'un seul appareil au moyen'du dispositif indique sché-
<EMI ID=11.1>
A cet effet, un commutateur..0 de construction quelconque réalise les desiderata suivants :
ICI. - Sauf pendant la manoeuvre, il ne peut relier le point Q qu'au plot 1 ou au plot n.
2[deg.].- Pendant la manoeuvre., il touche à
<EMI ID=12.1>
intermédiaire.
Ce commutateur sera, suivant les cas, mono ou polyphasé. L'appareil d'absorption A (fig. 5) peut se placer à volonté en 1 (connexion en série avec l'élément soumis à la manoeuvre) ou en 2 (connexion en parallèle) ; suivant les circonstances, on sera amené à choisir l'une ou l'autre de ces connexions.
<EMI ID=13.1>
lisation possible pour le commutateur 2. ; le contact glissant dont il est pourvu doit évidemment être juste assez large pour pouvoir couvrir simultanément, avec un léger recouvrement, deux plots voisins 1 et
<EMI ID=14.1>
"- DEVICE FOR ADJUSTING UNDER LOAD OF THE VOLTAGE OF THE POWER TRANSFORMERS OR LINES"
<EMI ID = 1.1> voltage load of transformers or lines, identical transformer-boosters in number equal to the total number of voltage steps that one wishes.
The booster windings are then all placed in series with each other and with the line, no operation being performed on their circuit. The excitation windings can each be, at will, or supplied by the line voltage, substantially constant by assumption, or closed in short circuit. Entry and exit
of a booster winding whose excitation winding is closed in short-circuit, are substantially at the same potential.
The number of steps obtained in this way is very limited; on the other hand, the arrangement is bulky and expensive.
It is also customary to use transformers giving boost voltages that are different from each other; we can then obtain a greater number of voltage steps, a combiner placed
on the side of the excitation allowing, as in the arrangement described above, the short-circuiting of the various excitation windings and in addition the reversal of the direction of the voltage which is applied to them. This arrangement is also bulky and expensive.
It is also usual to use a transformer with intermediate bridges, these making it possible to short-circuit without damage a part of the winding which supplies the line. But in this case, the switchgear must handle all the line current.,
The present invention relates to a new device for adjusting the voltage of power transformers or lines under load, making it possible to obtain better results than the usual devices, listed above, from three points of view: size, cost and size of the device. current handled by the switchgear.
In the accompanying drawings to which reference is made in the description which follows:
Fig. 1 shows a connection diagram that can be used for making the device which is the subject of the invention in the case of single-phase current;
Fig. 2 schematically represents the mechanical part of the single booster-transformer, according to the invention, in the case of single-phase current;
Fig. 3 shows a connection diagram which can be used for carrying out the invention in the case of three-phase currents;
Fig. 4 schematically represents the mechanical part of the single booster-transformer in the case
three-phase currents;
Fig. 5 schematically shows a device arranged in accordance with the invention, allowing
adjustment using a single control and a single device;
Figs. 6 and 7 are variants of the device shown in FIG. 5.
In all these figures, the same reference letters designate the same elements, or members.
The diagrams of FIGS, 1 and 3 assume identical booster elements but, as will be seen later, this condition is by no means necessary.
The invention consists in producing the booster installation in a single transformer, the booster winding of which is not subject to any operation.
This single step-up transformer, carrying several elements, is characterized by the fact that two contiguous elements each comprise a primary in parallel and a secondary in series with the line and are separated
by an intermediate bridge sized for the passage of the
same flux as the nuclei. This has the effect of canceling
almost completely the mutual induction of any two elements. It follows that one can perform on any one of the excitation windings, such operation as one wishes, for example, its short-circuiting or its putting into service in a determined direction, without repercussion important on the other elements of the transformer.
The mechanical part of such a transformer is shown schematically in fig. 2 for the single-phase current case and fig. 4 for the current case, three-phase as has been said previously. These figures relate to transformers with identical elements.
It is of course permissible to apply a similar provision to the case of any number
of phases.
It is understood that with the sizing indicated above for the intermediate bridges, the directions of connection and winding of the various excitation elements must be such that the flows of the various cores in service are in the same direction. The mean flux lines in the different operating cases will have the shape indicated in figure 2, for the single-phase transformer, an intermediate bridge being traversed in its length by the total flux of the cores only when the excitation of one of the two adjacent elements is short-circuited.
<EMI ID = 2.1>
excitation circuits (fig. 1 and 3), the single transformer makes it possible to obtain, in the case where all the elements
<EMI ID = 3.1>
gaining the number of elements.
It is obviously possible to combine together, in various ways, elements giving boosting voltages that are different from one another, with the aim of increasing the fineness of the adjustment without having to use too many boosting elements. Some of the more interesting connections that can be made for this purpose will be shown below.
If, in addition to a certain number of identical voltage elements E, four for example, an element giving a lower boost voltage, for example half that of the identical elements, that is to say \, we can
.
obtain a greater number of voltages as follows: If we assume the five elements in service in the same direction, the boost voltage is + 4.5 E. We obtain a second voltage + 4 E by closing in short circuit the excitation of the element [pound], One can then close one of the elements E in short-circuit and put the element 1 back in
2
service in the same direction as before, the transformer then gives the voltage + 3.5 E and so on. In this way, we obtain � denoting the total number of elements, (4 n - 1) different voltages, i.e. (2 n - 2) more than when using the same number of elements, all identical. The voltage varies in steps of value 1,
In the case where an element with
reduced voltage together with one or more identical elements at normal tension and if one does not want to be able to reverse the direction of the tension of the small element compared to � that of the voltage of all the others, the reduced voltage element can be placed wherever you want in the single transformer. But it will always be necessary to size any bridge adjacent to two contiguous elements for passage of that of the flows of the two elements which is the / stronger. On condition of observing what has just been said, we can constitute the transformer-booster of all the desirable elements, similar or different and arranged
at will.
If one wishes to obtain an even greater number of different voltages, it will suffice to use together with a transformer with intermediate bridges and comprising a
<EMI ID = 4.1>
that the directions of flow are always the same in the various elements in service, one or more normal additional transformers giving different or equal voltages between them and whose excitation can be successively supplied in one direction, short-circuited, then supplied with reverse.
Take, for example, the case of a transformer with
<EMI ID = 5.1>
additional voltage
3
It is easy to see that the following voltages can be obtained by suitable maneuvers on the excitation windings: '
<EMI ID = 6.1>
<EMI ID = 7.1>
We can thus obtain, n. denoting the total number of elements, (6 n; - 3) different voltages, or 4 (n. - 1) more than with identical elements.
It is also possible, in order to increase the number of voltage steps, to couple the excitation of each element successively in star then in delta, or vice versa, 'according to the known principle already applied to motors, generators. , or ordinary transformers, and combine this connection with those indicated above.
It is also possible to provide serial parallel couplings for the booster windings, as well as the splitting into two parallel halves of each excitation winding, these two halves being operated, for example, by separate devices. suitably coupled, which makes it possible to increase the power handled in stages with the same type of switching equipment.
It is also possible to use two transformers with intermediate bridges of which all the booster windings are in series with each other and with the line, but whose excitation windings form two distinct groups, each connected to an independent switchgear in this way, the voltages voltage boosters of the two transformers can be placed, at will, in series or in opposition.
The booster winding can also be isolated from the line by means of an auxiliary transformer.
It is also possible to vary, in a continuous or discontinuous manner, the excitation voltage of the various elements of the boosting installation as desired.
It is also possible, among other things, to supply the excitation with a voltage different from that of the line, either by transforming the line voltage in a transformer or an auxiliary auto-transformer, or by using sockets or additional windings on the main transformer when there is one nearby.
<EMI ID = 8.1>
intermediate bridging machine, operated only by
the excitation side, is not limited to the case of voltage adjustment of power transformers
or power lines. This transformer can be used in a general way in all the circumstances where it is advantageous to be able to vary a voltage without cutting off the corresponding load, or even when there is any interest in subdividing the power transformed by core.
As possible applications, it should be mentioned, by way of example, the adjustment of the voltage applied to motors or to metallurgical furnaces.
You can make the connections of pins 1
and 3 as is or with the addition, during the opening or closing maneuver, of any absorption device, resistance, inductor or capacitance, interposed in series or in parallel with the excitation element on which it is operates; and this, .whether the intermediate bridge transformer or separate transformers are used.
<EMI ID = 9.1>
absorption, it is necessary to place air gaps in the transformer so as to limit the impedance presented by the booster winding during the opening of the excitation winding; this has the advantage, among other things, of reducing the overvoltage created in the excitation winding by the magnetization of the core due to the current flowing in the line.
<EMI ID = 10.1>
sorption to be intercalated during the. maneuver, we usually have every interest in reducing the number of independent movements and different devices to be used to perform a complete operation, We can achieve the complete operation using a single command and a single device by means of the device indicates schematic
<EMI ID = 11.1>
To this end, a switch..0 of any construction fulfills the following desiderata:
HERE. - Except during the maneuver, it can only connect point Q to pin 1 or to pin n.
2 [deg.] .- During the maneuver, it touches
<EMI ID = 12.1>
intermediate.
This switch will be, depending on the case, single or polyphase. The absorption device A (fig. 5) can be placed at will in 1 (connection in series with the element subjected to the operation) or in 2 (connection in parallel); depending on the circumstances, we will have to choose one or the other of these connections.
<EMI ID = 13.1>
lization possible for switch 2.; the sliding contact with which it is provided must obviously be just wide enough to be able to cover simultaneously, with a slight overlap, two neighboring pads 1 and
<EMI ID = 14.1>