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.METHODE ET MOYENS PERFECTIONNES POUR REGLER LA TENSION DANS LES DISTRIBUTIONS DE COURANT ALTERNATIF.
Cette invention se rapporte aux systèmes- de réglage de la tension dans les distributions de courant alternatif, de la catégorie où il est fait usage de réacteurs avec enroule- ments connectés entre le circuit de la charge et des prises spéciales branchées sur l'enroulement d'un transformateur.
Dans les systèmes de réglage tels qu'ils étaient connus jusqu'à présent il a toujours été nécessaire d'avoir des en- roulements magnétisants séparés sur les réacteurset d'em- ployer extérieurement des agencements électriques compliqués pour faire varier le courant dans ces enroulements, et, par là même les inductances des réacteurs, afin d'aboutir à l'ef- fet recherché pour le réglage de la tension,,
Or, la présente invention a pour objet de réaliser une méthode perfectionnée et des moyens simplifiés de réglage au- n
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tomatique de la tension dans les distributions de courant alter- natif;
elle est caractèrisée en ptemier lieu par l'emploi de bobi- nes de réactance (Choke) ayant des caractèristiques d'électro- magnétisme qui sont dissemblables, pour une connexion entre le circuit de charge et les prises branchées sur l'enroulement du transformateur.
Selon cette invention, il est fait usage de bobines de réac- tance simples ayant des caractéristiques électro-ùiagnétiques différentes, connectées entre le circuit de charge et les prises branchées sur les enroulements du transformateur et agissant auto- matiquement de telle sorte que le règlage de la tension sera pro- duit par le seul effet de ces bobines de réactance et du trans- formateur.
Le système de réglage perfectionné pourra, selon les circons- tances et l'objectif, avoir l'ordonnance voulue pour produire une caractéristique de tension qui augmentera, ou diminuera, ou bien restera à peu près constante à mesure de l'accroissement du cou- rant ; c'est pourquoi il conviendra tout spécialement pour arriver à surmonter la chute de tension qui peut survenir quand la charge augmente pour des câbles, des enroulements de transformateur et autres analogues, ou bien pour la compenser.
Dans la mise en oeuvre pratique de cette invention, par exemple, dans le but d'obtenir compensation pour la chute de vol- tage survenant pour des cables et des enroulements de transforma- teurs, il est fait emploi d'un transformateur ayant des prises pouvant donner issue à des tensions électriques au delà et en des- sous de celle recherchée pour le circuit de consommation qui est d'une part connecté directement à un des bouts de l'enroulement du transformateur et d'autre part est connecté par l'interven- tion des deux bobines de réactance dissemblables, aux prises branchées sur l'enroulement du transformateur, Dans l'exemple considéré ici la bobine de réactance connectée au point de prise où la tension est à son chiffre extrême du haut a, de préférence,
un noyau à circuit fermé dont la saturation se produit à des va-
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leurs de courant relativement basses tandis que l'autre bobine de réactance, connectée au point de prise àù la tension électri- que est au chiffre extrême du bas, a une induction magnétique moindre sonn noyau étant, de préférence, ouvert par une solution de continuité; afin de contribuer à l'obtention de la caractèris- tique recherchée. Les deux bobines de réactance peuvent être considérées comme disposées en série et faisant pont sur les pri- ses du transformateur, le potentiel du circuit de charge étant déterminé par la tension existant au point commun à ces deux bo- bines de réactance.
A charge nulle la bobine de réactance à forte induction absorbe une certaine partie de la tension entre les prises ; mais à mesure de l'augmentation de courant, la tension de la bobine à faible induction tnagnétique s'accroît plus rapidement que la tension de celle à forte induction, et la dépasse d'une quantité qui peut se régler en sorte d'établir compensation pour la chute de tension survenant dans des cables et des enroulements de transformateur.
L'invention fait l'objet d'une description plus complète, ainsi qu'il suit, avec référence aux dessins annexés, dans les- quels :
Fig. 1 représente schématiquement un exemple du système perfectionné pour le réglage de la tension, lorsqu'il s'agit d'un transformateur à deux enroulements;
Fige 2 et 3 donnent des vues schématiques de formes diffé- rentes de bobines de réactance;
Figs 4 et 5 donnent respectivement une vue en élévation de face et une vue en élévation latérale d'une bobine de réaotance à induction magnétique variable;
Fig. 6 est un schéma qui montre une ordonnance modifiée du système régulateur de la tension, quand il s'agit d'un transfor- mateur automatique;
Fig. 7 donne le schéma d'une autre forme de bobine de réac- tance à induction magnétique variable.
Dans la fig.l l'appareil comprend un transformateur 1 à double enroulement c'est à dire avec enroulement primaire 2 dont
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les bornes 3 peuvent être rattachées à une source débitant du courant alternatif ( non représentée ici) et avec enroulement secondaire 4 dont la plaine tension entre les bornes 5 et 6, dé- passe,quand la charge est nulle, latension qui est nécessitée pour le circuit de charge. Cet enroulement secondaire 4 comporte, en outre, une prise 7 débitant une tension, par rapport à la bor- ne 5, inférieure à celle demandée pour le circuit de charge.
Le système comprend aussi deux bobines de réactance dont les enrou- lements 8 et 10 se rattachent par un bout à la borne 6 et à la prise 7 respectivement, tandis que par l'autre bout ils se rat- tachent à un feeder 12 desservant le circuit de charge, L'autre feeder désigné par 13, desservant le circuit de charge, est rat- taché à la borne 5 de l'enroulement du transformateur.
La bobine de réactance 8 a un noyau de fer à laminations 9 constituant un circuit magnétique fermé, tandis que la bobine de réactance 10 a, de préférence, son noyau 11 rompu par une solu- tion de continuité. La conception précise des noyaux et des en- roulements de bobines de réactance dépendra de différents facteurs tels que le chiffre et la nature de la charge en cause ainsi que de la valeur de la chute de tension ( à compenser) entre l'état de charge nulle et celui de la pleine charge appliquée.
On peut voir que les deux enroulements 8 et 10 sont connectés en série l'un avec l'autre, aux points limites 6 et 7 du bobina- ge secondaire du transformateur; dans ces conditions,quand le primaire de ce transformateur sera excité et qu'il n'y aura pas d'appareil consommateur de courant raccordé aux bornes de départ 12 et 13, les enroulements de bobines de réactance seront traver- sés par du courant et la tension mesurée entre les bornes 6 et 7 sera répartie entre les deux enroulements 8 et 10 à un degré qui dépendra en principe des inductances relatives de ces deux bobines pour la valeur de ce courant, Les deux bobines de réac- tance ont la conception ainsi que les proportions voulues,
de même que le point de prise ou de captage 7 et la pleine tension aux bornes 12 et 13 sont tels que la tension alors produite en- tre les bornes 12 et.13 soit celle que l'on veut faire débiter
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aux bornes de départ quand il n'y a pas de charge qui leur est reliée ; et, en cette circonstance, aucun des noyaux des bobines de réactance ne subira la saturation magnétique ; le courant tra- versant leurs spires sera, préférablement rendu le plus bas possi- ble comparativement à celui maximum qu'il faut compter pour les appareils consommateurs, tout en restant de conformité avec des caractéristiques de marche satisfaisantes de l'appareil sous dif- férentes charges.
La bobine de réactance 8 est exécutée de telle sorte qu'une forte augmentation de courant impliquera un accroissement relati- vement faible de la tension aux bornes; cette condition se réali- se en adaptant une valeur appropriée pour l'inducteur ou la densi- té de magnétisation dans le noyau, La bobine de réactance 10,d'au- tre part, est éxècutée de telle sorte qu'il faudra proportionnelle- ment un plus fort accroissement de la tension à ses bornes lors- que ses enroulements seront traversés par un courant plus fort,que ce n'est le cas pour la bobine de réactance 8; et, pour aboutir à ce résultat, le noyau peut être rendu à induction plus basse que celle appliquée au noyau de celle 8 en envisageant l'état de char- ge nulle ;
d'air( entrefer) ménagé dans le circuit ma- gnétique contribue à faire obtenir ce résultat. Bien que les noyaux de ces bobines de réactance soient décrits comme étant construits en fer, il convient de noter que d'autres matières premières pour- raient être employées, soit, par exemple, des alliages dotés des caractèristiques convenables ; et la valeur exacte de l'induction dans leurs circuits magnétiques( en particulier pour la bobine de réactance 8) dépendra des caractéristiques magnétiques de la ma- tière choisie pour ces noyaux.
Quand une charge est rattachée aux bornes de départ 12 et 13 sous la fore d'un appareil consommateur de courant, l'enroulement 8 est traversé par un courant plus fort, ce qui provoque un accroîs sement de la tension entre les bornes 6 et 12. Le mode de fonc- tionnement sera le mieux compris en se rapportant à une charge de nature à rendre le facteur de puissance à peu près égal à l'unité, @
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auquel cas l'on aura un angle de forte amplitude entre le vecteur de son Voltage et le vecteur de la tension entre les bornes de la bobine de réactance 8. Il y aura également alors une augmentation de la tension aux bornes de la bobine de réactance 10 et en consé- quence, un accroîssement du courant passant à travers cet enroule- ment 10.
Moyennant une ordonnance appropriée on peut arriver à ce que ces accroissements respectifs de la tension pour les deux bobines de réactance soient de nature à garantir que la tension obtenable entre les bornes de départ 12 et 13 augmentera à mesure de l'ac- croissement de la charge qui leur sera reliée jusqu'à un point cor- respondant à la pleine capacité de l'appareil, ce qui réalisera la compensation à peu près pour toutes les valeurs de chutes de ten- sion survenant dans les conducteurs.
L'on doit ajouter ici que le modèle de transformateur peut être n(importe lequel des types ordinaires qu'on trouve dans le comraerce; bien que la fig. 1 le représente schématiquement co@mme équipé d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire qui sont bobinés sur des bras séparés, on le réalisera de conformité avec les règles usuelles de la pratique, en visant à ce qu'il ait l'efficience et la qualité voulues pour la destination en question.
De plus, la bobine de réactance peut affecter n'importe quelle forme jugée convenable. Ainsi, par exemple, ses enroulements pour- ront être montés sur un noyau ayant la forme rectangulaire et fermée telle qu'on la voit en fig.l ou bien encore le noyau à la- minations pourrait être de forme annulaire, comme représenté en fig. 2 ou bien affecter la forme à coquille visible en fig.3.
Le noyau 11 de la bobine de réactance 10 peut être exécuté avec un entrefer de dimension fixée ou bien d'intervalle réglable/ Les figures 4 et 5 se rapportent à une forme constructive où le noyau comporte une partieu de corps 14 constituée par un ensemble de lamelles boulonnées ou bien fixées entre elles de toute autre manière convenable,et une partie formant jong 15 de construction similaire. L'enroulement de la bobine de réactance entoure l'un des n
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bras de la partie de corps 14 du noyau, et le jong 15 est relié à la partie principale de l'enroulement par des boulons garde-dis- tance 16 de telle sorte que l'entrefer formant l'intervalle de rè- gle dans le but de faire varier les caractéristiques électro-magne-- tiques de la bobine deréactance.
La fig. 6 donne une vue schématique d'un système régulateur de la tension, qui est précisément semblable à celui décrit en corrélation avec la fig. 1 sauf qu'il est équipé d'un auto-trans- formateur plutôt que d'un transformat eur à double enroulement.
En pareil cas le même enroulement est relié, par des prises conve- nables, à la source d'énergie électrique ainsi qu'au circuit de charge et aux bobines de réactance du réglage,
Dans certaines circonstances il peut être jugé désirable de recourir à une forme de bobine de réactance modifiée par rapport à celle de la fig. 1 et d'adopter une construction dans laquelle le noyau de fer ou bien l'une ou l'autre de ses parties aura un appui avec faculté d'exécuter un mouvement sous la commande d'un, contrepoids ou d'un ressort. L'une des modalités de cette construo- tion a été schématiquement représentée en fig. 7 où l'on a désigné par 17 l'enroulement de la bobine et par 18 le noyau, partielle- ment tenu en suspension ( à l'intérieur de la bobine) à un support 20 duquel descend le ressort 19.
L'on peut prévoir des moyens pour mettre au point la position initiale du moyen, en prévoyant pa.r exemple une tige à vis et écrous 22 ou bien un autre accessoi- re de ce genre, Ces pièces a.uront le réglage voulu à mesure que le courant passera à travers l'enroulement et qu'il augmentera quand la charge sera reliée aux bornes 12 et 13 le noyau sera at- tiré davantage à l'intérieur de la bobine, ce qui fera croître l'inductance de la bobine de réactance.
Bien que, dans le texte descriptif qui précède, on n'ait pris en considération que l'application du système perfectionné pour le réglage de la tension à une canalisation débitant du courent mono- phase, il faut noter que ce système régulateur est également ap- plicable à des réseaux débitant du courant polyphasé. Ainsi, par
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exemple, dans un réseau à courant triphasé il y aurait trois sys- tèmes régulateurs qui seraient disposés suivant la description ci dessus, et que pourraient avoir pour leurs enroulements de transformateurs un couplage en étoile; alors dans cette distri- bution triphasée avec ce réglage, le courant serait disponible aux points de connexion entre les bobines de réactance.