<Desc/Clms Page number 1>
"TRANSFORMATEUR ELECTRIQUE STATIQUE A CARACTERISTIQUES SELFIQUES"
L'objet de la présente invention est de réaliser un transformateur électrique statique à caractéristiques selfiques, dont les circuits magnétiques sont formés au moyen d'éléments de tôle, identiques découpés de manière appropriée, de telle sorte que l'on trouve dans chaque élément et dans un même plan : un primaire de section plus grande que celle du secondaire, des circuits de fuite avec entrefers fixes ou réglables, et le cadre les entourant, qui fermera les divers circuits magnétiques créés par les flux émis lorsque les bobinages sont mis sous tension, à circuit secondaire ouvert, ou fermé sur une résistance, ou en court-circuit.
Un autre objet de l'invention consiste à donner aux éléments constituant les circuits magnétiques de ce transforma- teur, une forme telle que, par découpage, le noyau, muni de
<Desc/Clms Page number 2>
ses éléments à caractéristiques selfiques, procède du cadre qui fermera les circuits magnétiques.
Un autre objet de l'invention consiste à donner au noyau une forme telle que le noyau destiné à recevoir l'enroulement primaire: présente des dimensions plus grandes que le noyau du secondaire, de manière à obtenir, dans le secondaire, une concentration de lignes de force engendrées dans le primaire, et cela dans un même plan.
Enfin, un autre objet de l'invention consiste à munir le noyau et/ou le cadre, entre primaire et secondaire, d'éléments de dérivation magnétiques, créant entre cadre et noyau les entrefers requis pour obtenir les caractéristiques selfiques, les dits éléments faisant partie intégrante du noyau et/ou du cadre.
Un autre objet de l'invention consiste à réaliser une construction de transformateur de ce genre, dans laquelle le montage des bobinages et l'assemblage des éléments sont rendus particulièrement aisés.
Un autre objet de l'invention est d'obtenir, au moyen de la disposition ci-dessus, la possibilité de sursaturer le noyau du secondaire pendant une fraction de l'alternance, en vue d'obtenir économiquement un potentiel secondaire élevé, et de maintenir un potentiel différent pendant le débit sur une résistance extérieure variable, telle par exemple celle des tubes ou lampes à luminescence, aux gaz rares ou vapeurs métalliques, ceci étant donné à titre indicatif et non limitatif.
A simple titre démonstratif, une forme d'exécution de l'objet de l'invention se trouve décrite ci-après avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue d'ensemble du transformateur selon l'invention ;
Figs. 2 et 3 sont des vues de détail des éléments da tôle
<Desc/Clms Page number 3>
constitutifs des circuits magnétiques;
Fig. 4 montre le cheminement des lignes de force, à circuit secondaire ouvert; Fig. 5 montre le cheminement des lignes de force, à circuit secondaire fermé sur un circuit d'utilisation extérieur.
Comme montré aux Figs. 1 à 3, le transformateur suivant l'invention est constitué par un encadrement 6 formé d'un des éléments nombre voulu/de tôles découpés, suivant le profil de cet en- cadrement, lequel présente deux découpages 6a et 6b formés respectivement'dans des côtés opposés de celui-ci.
. Le noyau 7, pour ce transformateur, est constitué par un nombre de tôles correspondant à celui de l'encadrement 6, les extrémités 7a et 7b du dit noyau offrant un profil iden- tique à celui des découpages 6 et 6b de l'encadrement 6 et dans lesquels les dites extrémités pourront s'adapter avec précision lors du montage de ce noyau dans l'encadrement 6.
Il est à remarquer que le noyau 7 présente deux membres 8 et 9 de section différente et destinés à recevoir respecti- vement les bobinages. du primaire et du secondaire. Comme montré en Fig. 1, deux languettes 10 forment, avec les branches cor- respondantes de l'encadrement 6, des entrefers 11, mais pour- raient aussi bien faire partie intégrante du cadre et présenter les entrefers du côté du noyau.
Ces dispositions présentent déjà un avantage considérable au point doue du montage du transformateur. Il suffit en effet de placer les bobines primaires et secondaires sur les membres. 8 et 9 du noyau 7 avant le montage de celui-ci dans son encadrement 6. Après la pose des bobines, le noyau 7 pourra. âtre introduit dans l'encadrement 6, les extrémités 7a et 7b. du dit noyau venant alors s'encastrer jointivement dans les découpages correspondants 6a et 6.11 du dit encadrement. Un comprendra que cette opération d'essemblage pourra s'effectuer
<Desc/Clms Page number 4>
sans risque d'endommagement des bobines posées sur le noyau ou des isolants les protégeant.
D'autre part, on remarquera que la conformation du cadre et du noyau de ce transformateur permet d'obtenir les tôles du noyau, par découpage de la partie centrale des tôles destinées à constituer le cadre 6, de sorte que les extrémités 7a et il du dit noyau s'adapteront avec exactitude dans les découpages correspondants 6a et 61 du dit cadre. Ce mode d'as- sernblage offre en outre l'avantage d'assurer le centrage convenable du noyau par rapport au cadre et la symétrie des entrefers.
Il est à remarquer également qu'en raison de la disposition qui vient d'être décrite, chaque tôle du noyau 7, ainsi que sa tôle correspondante du cadre 6, se trouvent disposées dans un même plan. Comme, pour les motifs exposés plus haut, ces tôles se rejoignent intimement aprèsassemblage, il en résulte que les lignes de force peuvent cheminer normalement dans le fer et ne rencontrent qu'une résistance minimum sur leur parcours indiqué par les flèches en Figs. 4 et 5.
En vue de donner à ce transformateur les caractéristiques requises pour son application, notamment aux tubes à décharge électrique tels que les tubes au néon, dans laquelle application le transformateur doit pouvoir fournir des tensions différentes, à savoir une tension d'amorçage élevée et une tension de fonctionnement notablement inférieure à cette tension d'amorçage, le membre 8 du noyau 7 présente une section supérieure à celle du membre 9 du dit noyau.
Une telle disposition permet en effet d'éviter les inconvénients inhérents à un noyau offrant une même section pour le primaire et le secondaire, comme c'est le cas dans la plupart des appareils existants, ce qui produit inévitablement, pendant le fonctionnement, une sous-saturation per-
<Desc/Clms Page number 5>
manente du secondaire dont le fer travaille ainsi dans des conditions défectueuses, par insuffisance d'utilisation de la matière première.
La prévision, selon l'invention, d'un noyau primaire 8, de section supérieure à celle du noyau secondaire 9, permet de sursaturer ce dernier pendant la minime fraction de la demipériode nécessaire pour obtenir l'élévation de potentiel requise pour l'amorçage du circuit à alimenter et de maintenir une saturation moyenne normale pendant le fonctionnement.
Comme le montre la Fig. 4, au moment de la mise en circuit du primaire, la majeure partie des lignes de force cherchant le chemin le plus court, se concentrent dans le secondaire, sauf une faible partie, non indiquée à cette Figo, qui cherchera à, franchir les. entrefers 11. A ce moment, le potentiel s'élèvera fortement par l'effet de la concentration des lignes de force dans le secondaire et le circuit extérieur s'amorcera. Dès que s'est produit cet amorçage, la résistance extérieure, par exemple du tube à luminescence, tombe fortement.
A ce moment là., l'intensité du courant qui parcourt le bobinage secondaire, engendre des lignes de force en direction opposée à celles fournies par le primaire; leur antagonisme leur fait chercher issue à travers les entrefers 11 disposés à cet effet dans un même plan et dont la section et la distance sont convenablement déterminées, de sorte que le parcours des lignes de force devient alors celui montré en Fig. 5, dans laquelle les flèches en traits pleins indiquent le flux primaire, et les flèches en traits pointillés, le flux secondaire antagoniste.
Par ce qui précède, on voit que la concentration des lignes de force du primaire dans le secondaire ayant été ainsi opérée, le bobinage secondaire pourra avoir le nombre
<Desc/Clms Page number 6>
de tours à prévoir pour le fonctionnement normal, à tension moyenne, le haut potentiel nécessaire à l'amorçage étant obtenu dans le dit bobinage par l'effet de la sursaturation du secondaire par concentration des maxwells produits par le primaire de section plus forte.
Toutefois, la fraction de demi-période de sursaturation est très courte, car aussitôt que le courant s'établit sur la résistance extérieure, il engendre dans le secondaire le flux antagoniste, dont il est parlé plus haut et le flux résultant ramène la saturation à une valeur normale, moyenne, voulue et pratiquement semblable à celle du primaire, et ce, pendant toute la durée d'établissement du dit courant.
C'est en vue de limiter à une valeur convenable et voulue l'intensité de ce courant que les dérivations ou languettes magnétiques 10-10 ont été disposées, ainsi que les entrefers 11- 11, et il est caractéristique de l'invention que celles-ci soient disposées dans le même plan en même. temps que les autres dispositions ci-dessus décrites.
Il va de soi que l'on pourrait disposer les languettes 10-10 et l'entrefer de telle sorte, par exemple, que les languettes fassent partie du cadre et que l'entrefer se présente entre noyau et languette, ou même disposer une partie de languette faisant partie du. cadre en face d'une partie de languette faisant partie du noyau, l'entrefer existant alors entre les languettes ainsi disposées, le dit entrefer pouvant lui-même être disposé à angle droit ou à un angle quelconque qui modifierait la. surface de l'entrefer. De même, en vue du réglage des entrefers, on pourrait augmenter la section des languettes de fuite 10-10, au moyen de tôles disposées perpendiculairement au plan des tôles du transformateur, de manière à obtenir une section et une distance d'entrefer convenant aux réglages désirés.
<Desc / Clms Page number 1>
"STATIC ELECTRIC TRANSFORMER WITH SELFIC CHARACTERISTICS"
The object of the present invention is to provide a static electric transformer with inductive characteristics, the magnetic circuits of which are formed by means of identical sheet elements cut in an appropriate manner, so that each element and in the same plane: a primary with a section larger than that of the secondary, leakage circuits with fixed or adjustable air gaps, and the surrounding frame, which will close the various magnetic circuits created by the fluxes emitted when the windings are energized , with open secondary circuit, or closed on a resistance, or in short-circuit.
Another object of the invention is to give the elements constituting the magnetic circuits of this transformer, a shape such that, by cutting, the core, provided with
<Desc / Clms Page number 2>
its elements with inductive characteristics, proceed from the frame which will close the magnetic circuits.
Another object of the invention consists in giving the core a shape such that the core intended to receive the primary winding: has larger dimensions than the core of the secondary, so as to obtain, in the secondary, a concentration of lines of force generated in the primary, and that in the same plane.
Finally, another object of the invention consists in providing the core and / or the frame, between primary and secondary, with magnetic bypass elements, creating between frame and core the air gaps required to obtain the inductive characteristics, said elements forming integral part of the core and / or the frame.
Another object of the invention is to provide a transformer construction of this type, in which the assembly of the coils and the assembly of the elements are made particularly easy.
Another object of the invention is to obtain, by means of the above arrangement, the possibility of supersaturating the core of the secondary during a fraction of the alternation, with a view to obtaining economically a high secondary potential, and of maintain a different potential during the flow on a variable external resistance, such as for example that of tubes or luminescence lamps, rare gases or metal vapors, this being given as an indication and not as a limitation.
For illustrative purposes, one embodiment of the subject of the invention is described below with reference to the appended schematic drawings, in which:
Fig. 1 is an overall view of the transformer according to the invention;
Figs. 2 and 3 are detail views of the sheet metal elements
<Desc / Clms Page number 3>
components of magnetic circuits;
Fig. 4 shows the path of the lines of force, with an open secondary circuit; Fig. 5 shows the routing of the lines of force, with a closed secondary circuit on an external use circuit.
As shown in Figs. 1 to 3, the transformer according to the invention is constituted by a frame 6 formed by one of the elements desired number / of cut sheets, according to the profile of this frame, which has two cutouts 6a and 6b formed respectively in opposite sides of it.
. The core 7, for this transformer, is made up of a number of sheets corresponding to that of the frame 6, the ends 7a and 7b of said core offering a profile identical to that of the cutouts 6 and 6b of the frame 6. and in which said ends will be able to adapt with precision during the assembly of this core in the frame 6.
It should be noted that the core 7 has two members 8 and 9 of different section and intended to receive the coils respectively. primary and secondary. As shown in Fig. 1, two tabs 10 form, with the corresponding branches of the frame 6, gaps 11, but could equally well form an integral part of the frame and present the gaps on the side of the core.
These arrangements already present a considerable advantage at the end of the assembly of the transformer. It suffices to place the primary and secondary coils on the limbs. 8 and 9 of the core 7 before mounting the latter in its frame 6. After laying the coils, the core 7 may. hearth introduced into the frame 6, the ends 7a and 7b. of said core then coming to fit together in the corresponding cutouts 6a and 6.11 of said frame. One will understand that this assembly operation can be carried out
<Desc / Clms Page number 4>
without risk of damaging the coils placed on the core or the insulators protecting them.
On the other hand, it will be noted that the conformation of the frame and of the core of this transformer makes it possible to obtain the sheets of the core, by cutting the central part of the sheets intended to constitute the frame 6, so that the ends 7a and it of said core will fit exactly into the corresponding cutouts 6a and 61 of said frame. This method of assembly also offers the advantage of ensuring the proper centering of the core with respect to the frame and the symmetry of the air gaps.
It should also be noted that due to the arrangement which has just been described, each sheet of the core 7, as well as its corresponding sheet of the frame 6, are arranged in the same plane. As, for the reasons explained above, these sheets come together intimately after assembly, the result is that the lines of force can travel normally in the iron and meet only a minimum resistance on their path indicated by the arrows in Figs. 4 and 5.
In order to give this transformer the characteristics required for its application, in particular to electric discharge tubes such as neon tubes, in which application the transformer must be able to supply different voltages, namely a high starting voltage and a voltage Operating significantly lower than this starting voltage, the member 8 of the core 7 has a section greater than that of the member 9 of said core.
Such an arrangement in fact makes it possible to avoid the drawbacks inherent in a core offering the same section for the primary and the secondary, as is the case in most existing devices, which inevitably produces, during operation, an under -saturation per-
<Desc / Clms Page number 5>
manente of the secondary whose iron thus works in defective conditions, by insufficient use of the raw material.
The provision, according to the invention, of a primary core 8, with a section greater than that of the secondary core 9, allows the latter to be supersaturated during the minimal fraction of the half-period necessary to obtain the rise in potential required for ignition. of the circuit to be supplied and to maintain a normal average saturation during operation.
As shown in Fig. 4, when the primary is switched on, most of the lines of force seeking the shortest path are concentrated in the secondary, except for a small part, not indicated in this Figo, which will seek to cross them. air gaps 11. At this moment, the potential will rise strongly by the effect of the concentration of the lines of force in the secondary and the external circuit will be initiated. As soon as this ignition has occurred, the external resistance, for example of the luminescence tube, drops sharply.
At this time., The intensity of the current flowing through the secondary winding generates lines of force in the direction opposite to those supplied by the primary; their antagonism causes them to seek an exit through the air gaps 11 arranged for this purpose in the same plane and whose section and distance are suitably determined, so that the course of the lines of force then becomes that shown in FIG. 5, in which the arrows in solid lines indicate the primary flow, and the arrows in dotted lines, the antagonistic secondary flow.
From the above, it can be seen that the concentration of the lines of force of the primary in the secondary having been thus operated, the secondary winding can have the number
<Desc / Clms Page number 6>
of turns to be provided for normal operation, at medium voltage, the high potential necessary for starting being obtained in said winding by the effect of the supersaturation of the secondary by concentration of the maxwells produced by the primary with a larger section.
However, the fraction of half-period of supersaturation is very short, because as soon as the current is established on the external resistance, it generates in the secondary the antagonistic flux, of which it is spoken above and the resulting flux brings the saturation back to a normal, average, desired value and practically similar to that of the primary, and this, throughout the duration of establishment of said current.
It is with a view to limiting the intensity of this current to a suitable and desired value that the magnetic branches or tabs 10-10 have been arranged, as well as the air gaps 11-11, and it is characteristic of the invention that those -ci are arranged in the same plane at the same. time than the other arrangements described above.
It goes without saying that one could arrange the tongues 10-10 and the air gap so, for example, that the tongues form part of the frame and that the air gap is between core and tongue, or even have a part tab forming part of the. frame facing a portion of the tongue forming part of the core, the air gap then existing between the tabs thus arranged, said air gap itself being able to be arranged at right angles or at any angle which would modify the. air gap surface. Likewise, with a view to adjusting the air gaps, the section of the leakage tabs 10-10 could be increased by means of sheets arranged perpendicular to the plane of the transformer sheets, so as to obtain a section and an air gap distance suitable for desired settings.