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SYSTEME REGULATEUR POUR TRANSFORMATEURS.
L'invention se rapporte à un appareil destiné à effectuer les changements de prises d'un transformateur lorsque celui-ci est sous charge et soumis à des courants importants.
La méthode ordinaire employée pour le changement de prises sous charge dans les transformateurs à grande puissance est la suivante : le courant du transformateur est initialement réparti entre deux conducteurs, réunis tous deux à une même prise en un point de l'enroulement du transformateur,, On coupe le courant dans un des conducteurs; ensuite, l'ajusteur du rapport de transformation effectue le changement de prise par rapport à ce conducteur. Pendant ce temps, le courant du transformateur passe entièrement par le second conducteur* On ferme le circuit du premier conducteur, ce qui a pour résultat de répartir
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à nouveau le courant du transformateur entre les deux conducteurs.
Ensuite, un second interrupteur coupe le courant dans le second conducteur et l'ajusteur du rapport de transformation effectue le changement de prise pour le second conducteur. Le circuit du second conducteur est alors fermé. De cette façon, on change de prise en passant de l'une à l'autre le long des enroulements sans interrompre à n'importe quel moment, le courant dans le circuit principal.
De tels dispositifs nécessitaient l'emploi d'au moins deux interrupteurs destinés à interrompre le courant et capables de subir les arcs. Ces interrupteurs doivent pouvoir supporter le courantdtotal d'une façon continue; ils doivent donc être relativement importants, et la pression assurant les contacts doit être élevée.
Conformément à l'invention, on sépare les deux fonctions suivantes 1 ) la sélection du conducteur dont le circuit doit être ouvert, et 2 ) l'interruption du courant dans le conducteur choisi.
Dans ce but on se sert d'un ou de plusieurs interrupteurs capables da supporter le courant total pour effectuer la sélection du conducteur à ouvrir et d'un interrupteur séparé pour couper le courant.
Le ou les interrupteurs de sélection ne doivent pas subir les arcs et ils peuvent consister en des contacts de faible résistance capables de supporter d'une façon continue le courant du transformateur. L'interrupteur destiné à couper le courant doit seulement pouvoir résister à l'arc et le doit pas supnorter d'une façon continue le courant total. Ce dernier interrupteur peut donc être construit avec des matériaux légers et avec des pressions de contact relativement faibles.
On se sert donc d'un interrupteur unique au lieu de deux.
Un objet de l'invention est de prévoir une nouvelle méthode et des appareils perfectionnés pour effectuer les changements de prises sous char d'un transformateur.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la figure ci-jointe, donnée à titre d'exempt qui représente l'invention appliquée à un transformateur de puissance 1. Ce tram. formateur possède un enroulement primaire 2 réuni à un circuit d'alimentation 3 et un enroulement secondaire 4 relié à un circuit de charge 5. L'enroulement 4 est muni d'un certaine nombre de prises 6. Le rectangle 7 désigne un ajusteur du rapport de transformation,de n'importe quel type connu, destiné à effectuer les connexions entre les prises 6 et les deux conducteurs 8 et 9.
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Les conducteurs 8 et 9 peuvent être connectés séparément ou simul- tanément au conducteur inférieur du circuit de charge 5 par l'intermédiaire de 1.'interrupteur sélecteur 10 capable de supporter le courant principal. En réali- té, cet interrupteur coupe le circuit sans interrompre le courant. A titre d'exemple, on l'a représenté à la figure comme constitué par un secteur de disque en cuivre 11 qui, dans la position représentée, réunit les contacts fixes 12 et
13 connectés respectivement aux conducteurs 8 et 9. Un balai de contact 14 est en contact permanent avec le disque 11. Si le disque 11 effectue une rotation d'un angle relativement faible dans l'une ou l'autre direction, un des conduc- teurs 8 ou 9 est séparé du circuit 5.
Toutefois, à aucun moment , les deux con- ducteurs 8 et 9 ne peuvent être déconnectés simultanément du circuit de charge.
On constatera que l'interrupteur 10 équivaut à un système de coupe-circuits ordinaires normalement fermés et verrouillés de façon qu'un seul puisse être ouvert à la fois. Il est donc visible que l'interrupteur 10 peut être remplacé par un dispositif de ce genre.
Pour interrompre le courant dans les conducteurs 8 et 9, on se sert de l'interrupteur 15. Celui-ci peut être de n'importe quel type convenable et a été représenté comme constitué par un contact fixe 16 et un contact mobile 17, ce dernier pouvant être déplacé au moyen de la came 18.
L'ajusteur du rapport de transformation 7, le disque 11 et la came 18 sont, de préférence, couplés mécaniquement de manière à pouvoir être actionnés ensemble. On voit à la figure qu'ils sont réunis par l'arbre 19 ac- tionné par le moteur 20.
La disposition de l'ajusteur 7, de l'interrupteur 10 et de l'in- terrupteur 15 est telle que, lorsque l'arbre 19 tourne dans l'un ou l'autre sens, l'interrupteur 10 interrompt d'abord la connexion entre le contact 14 et un des contacts fixes 12 ou 13. Ensuite, l'interrupteur 15 s'ouvre et, enfin, l'ajus- teur effectue le changement de prise du conducteur déconnecté. Lorsque la rota- tion de l'arbre 19 continue, l'interrupteur 15 se referme d'abord at, peu après. l'interrupteur 10 se ferme à son tour.
En série avec les conducteurs 8 et 9, se trouvent les deux moitiés
21 d'une self de protection. Ce dispositif, bien connu, sert à limiter la va- leur du courant traversant les deux conducteurs au moment où ceux-ci sont con- nectés à des prises différentes. Lorsque les deux conducteurs sont réunis à la même prise; le's courants passant dans les deux moitiés 21 de la self de protec- tion se neutralisent au point de vue magnétique et la réactance 21 ne produit
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aucun effet dans le circuit.
A titre d'exemple, on a représenté l'invention appliquée à un système de régulation automatique de la tension. Le dispositif de contrôle est un voltmètre-contacteur du type ordinaire 22 sensible à la tension du circuit 5.
Le voltmètre-contacteur 22 est muni d'une série de contacts "élévateurs" 23 qui se ferment lorsque la tension du circuit de charge s'abaisse au-dessous d'une valeur prédéterminée et d'une série de contacts "abaisseurs" 24 qui se ferment lorsque la tension du circuit de charge s'élève au-dessus d'une valeur normale prédéterminée. Les contacts 23 et 24 contrôlent les circuits de commande du moteur 20. Celui-ci peut être un moteur réversible d'un type connu.
D'ordinaire, on prévoit évidemment des relais auxiliaires entre le voltmètre-contacteur et les circuits du moteur; pour la clarté, ces relais auxiliaires ont été omis à la figurer
Voici le fonctionnement du dispositif représenté :
Supposons que l'on transmet de l'énergie du circuit d'alimentation 3 au circuit de charge 5 par l'intermédiaire du transformateur 1 et que, pour une raison quelconque, la tension du circuit 5 tombe d'une valeur suffisante pour provoquer le fonctionnement du contact "élévateur" 23. Un circuit est ainsi fermé, et le moteur 20 est mis en marche. Supposons que le disque 11 et la came 18 tournent dans le sens opposé à celui du mouvement des aiguilles d'une montre.
Avant que la rotation du moteur ne produise de résultat, le courait; de charge du transformateur est réparti entre les deux conducteurs 8 et 9 réunis à la même prise. Pratiquement, le courant total passera par l'interrupteur 10 dent la résistance est inférieure à celle de l'interrupteur 15.
Par suite de la rotation du moteur 20, de la came 18 et du disque 11, le contact 13 est ouvert. Toutefois, le courant dans la branche 9 n'est pas interrompu mais continue à s'écouler par l'interrupteur 15, le contact 12 et le contact 14. A ce moment, le contact fixe 12 supporte donc le courant de charge total.
La came 18 est construite de façon que, peu après que le segment 11 a quitté le contact 13, l'interrupteur 15 est ouvert, ce qui interrompt le courant dans le conducteur 9. A ce moment, le courant total du transformateur passe par le conducteur 8. Le conducteur 9 peut alors être connecté à la prise suivante inférieure, par exemple au moyen de l'ajusteur du rapport de transfor- mation, ou à la main. Peu après, l'interrupteur 15 se ferme, établissant un circuit comprenant le conducteur 9, le contact f-ixe 12, le disque 11 et le con- .
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-tact commun 14. Aussitôt après la fermeture de l'interrupteur 15, le disque 11 aura accompli une rotation d'environ 180 et réunira de nouveau les contacts fixes 12 et 13. La tension du circuit de charge aura été élevée d'une valeur correspondant à la moitié de la tension existant entre les prises. Si cette va- leur est suffisante pour ramener la tension à sa valeur normale, le voltmètre- contacteur coupera le circuit du moteur en ouvrant le contact "élévateur" 23.
Si la tension n'est pas encore suffisante, le moteur 20 continue à tourner et peu après, le disque 11 interrompt son contact avec le contact fixe 12. Le courant passant par le conducteur 8 continue à s'écouler par l'in- terrupteur 15 vers le circuit principal en passant par le contact fixe 13 et l'interrupteur 10. Peu après, l'interrupteur 15 s'ouvre de nouveau et inter- rompt le courant dans la branche 8. Au moyen de l'ajusteur du rapport de trans- formation, ou manuellement, la branche 8 peut être connectée à la même prise que le conducteur 9.
Les interrupteurs 15 et 10 se fermeront dans ltordre décrit et la tension du circuit de charge s'élèvera de la moitié de la différence de ten- sion existant entre les deux prises. Cette opération se continue jusqu'à ce que la tension atteint la valeur pour laquelle le voltmètre-contacteur 22 sera au repos,
Si la tension du circuit de charge 5 est trop élevée, les con- tacts "abaisseurs" du voltmètre contacteur 24 se ferment. La direction de rota- tion du moteur 20 sera inversée. La suite des opérations des interrupteurs 10 et 15 ne ehangera pas ; seule la direction du changement de prises effectué par l'ajusteur sera inversée, ce qui provoquera un abaissement de la tension du cir- cuit 5.
Bien entendu, avant d'effectuer un changement de prises par rapport à un des conducteurs 8 et 9, le circuit de ce conducteur est d'abord interrompu par l'interrupteur 10; ensuite, le courant qui le traverse est interrompu par l'interrupteur 15 avant que le changement de prises soit effectué. Cette opéra- tion est continuée jusqu'à ce que la tension atteigne la valeur pour laquelle le voltmètre-contacteur 22 est à l'équilibre.
Bien que l'on n'ait représenté qu'une seule forme de réalisation de l'invention il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme par- ticulière donnée simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que par gonséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que la disposition indiquée ci-dessus rentreraient comme elle dans le cadre de l'in- vention.
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REGULATOR SYSTEM FOR TRANSFORMERS.
The invention relates to an apparatus for effecting tap changes of a transformer when the latter is under load and subjected to high currents.
The ordinary method used for changing taps under load in high power transformers is as follows: the transformer current is initially distributed between two conductors, both joined to the same tap at a point on the transformer winding ,, The current is cut in one of the conductors; then, the transformation ratio adjuster performs the tap change with respect to this conductor. During this time, the current of the transformer passes entirely through the second conductor * The circuit of the first conductor is closed, which has the result of distributing
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again the current of the transformer between the two conductors.
Then, a second switch cuts off the current in the second conductor and the transformation ratio adjuster performs the tap change for the second conductor. The circuit of the second conductor is then closed. In this way, the tap is changed by passing from one to the other along the windings without interrupting at any time the current in the main circuit.
Such devices required the use of at least two switches intended to interrupt the current and capable of withstanding arcs. These switches must be able to withstand the total current continuously; they must therefore be relatively large, and the pressure ensuring the contacts must be high.
According to the invention, the following two functions are separated: 1) the selection of the conductor whose circuit is to be open, and 2) the interruption of the current in the selected conductor.
For this purpose one or more switches capable of supporting the total current are used to select the conductor to be opened and a separate switch to cut off the current.
The selector switch (s) must not be arcing and may consist of low resistance contacts capable of continuously withstanding transformer current. The switch intended to cut off the current must only be able to withstand the arc and must not continuously carry the total current. The latter switch can therefore be constructed with lightweight materials and with relatively low contact pressures.
We therefore use a single switch instead of two.
An object of the invention is to provide a new method and improved apparatus for effecting the changes of taps under tank of a transformer.
The new characteristics and advantages of the invention will be better understood by referring to the attached figure, given by way of exemption which represents the invention applied to a power transformer 1. This tram. trainer has a primary winding 2 joined to a power supply circuit 3 and a secondary winding 4 connected to a load circuit 5. The winding 4 is provided with a certain number of taps 6. The rectangle 7 designates a ratio adjuster transformer, of any known type, intended to make the connections between the sockets 6 and the two conductors 8 and 9.
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The conductors 8 and 9 may be connected separately or simultaneously to the lower conductor of the load circuit 5 through the selector switch 10 capable of carrying the main current. In reality, this switch cuts the circuit without interrupting the current. By way of example, it has been shown in the figure as constituted by a copper disk sector 11 which, in the position shown, joins the fixed contacts 12 and
13 connected respectively to the conductors 8 and 9. A contact brush 14 is in permanent contact with the disc 11. If the disc 11 rotates at a relatively small angle in one or the other direction, one of the conduc- tor 8 or 9 is separated from circuit 5.
However, at no time can the two conductors 8 and 9 be simultaneously disconnected from the load circuit.
It will be seen that the switch 10 is equivalent to an ordinary circuit breaker system normally closed and latched so that only one can be opened at a time. It is therefore visible that the switch 10 can be replaced by a device of this type.
To interrupt the current in the conductors 8 and 9, use is made of the switch 15. This can be of any suitable type and has been shown as constituted by a fixed contact 16 and a movable contact 17, this the latter can be moved by means of cam 18.
The transformation ratio adjuster 7, the disc 11 and the cam 18 are preferably mechanically coupled so that they can be actuated together. We see in the figure that they are joined by the shaft 19 actuated by the motor 20.
The arrangement of adjuster 7, switch 10 and switch 15 is such that when shaft 19 turns in either direction, switch 10 first interrupts the switch. connection between contact 14 and one of the fixed contacts 12 or 13. Next, switch 15 opens and, finally, the adjuster changes the plug of the disconnected conductor. When the rotation of the shaft 19 continues, the switch 15 closes first at, shortly thereafter. switch 10 in turn closes.
In series with conductors 8 and 9 are the two halves
21 of a protection choke. This well-known device serves to limit the value of the current flowing through the two conductors when the latter are connected to different outlets. When the two conductors are joined to the same socket; the currents flowing in the two halves 21 of the protective choke neutralize each other from the magnetic point of view and the reactance 21 does not produce
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no effect in the circuit.
By way of example, the invention has been shown applied to an automatic voltage regulation system. The control device is a voltmeter-contactor of the ordinary type 22 sensitive to the voltage of circuit 5.
The voltmeter-contactor 22 is provided with a series of "step-up" contacts 23 which close when the voltage of the load circuit drops below a predetermined value and a series of "step-down" contacts 24 which close when the charging circuit voltage rises above a predetermined normal value. The contacts 23 and 24 control the control circuits of the motor 20. The latter can be a reversible motor of a known type.
Ordinarily, auxiliary relays are obviously provided between the voltmeter-contactor and the motor circuits; for clarity, these auxiliary relays have been omitted from the figure
Here is the operation of the device represented:
Suppose that power is transmitted from power circuit 3 to load circuit 5 through transformer 1 and for some reason the voltage in circuit 5 drops by a sufficient value to cause the operation of the "lift" contact 23. A circuit is thus closed, and the motor 20 is started. Assume that the disc 11 and the cam 18 rotate in the opposite direction of clockwise movement.
Before the rotation of the motor produced any result, it was running; transformer load is distributed between the two conductors 8 and 9 joined to the same outlet. Practically, the total current will flow through switch 10 when the resistance is lower than that of switch 15.
As a result of the rotation of the motor 20, of the cam 18 and of the disc 11, the contact 13 is open. However, the current in the branch 9 is not interrupted but continues to flow through the switch 15, the contact 12 and the contact 14. At this moment, the fixed contact 12 therefore supports the total charging current.
Cam 18 is constructed so that shortly after segment 11 has left contact 13, switch 15 is opened, which interrupts the current in conductor 9. At this time, the total current of the transformer flows through the conductor 8. The conductor 9 can then be connected to the next lower tap, for example by means of the transformation ratio adjuster, or by hand. Shortly thereafter, switch 15 closes, establishing a circuit comprising conductor 9, fixed contact 12, disc 11 and con-.
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-common contact 14. Immediately after closing the switch 15, the disc 11 will have completed a rotation of approximately 180 and will again join the fixed contacts 12 and 13. The voltage of the load circuit will have been increased by a value. corresponding to half of the voltage existing between the taps. If this value is sufficient to bring the voltage back to its normal value, the voltmeter-contactor will cut the motor circuit by opening the "step-up" contact 23.
If the voltage is not yet sufficient, the motor 20 continues to rotate and shortly after, the disc 11 interrupts its contact with the fixed contact 12. The current flowing through the conductor 8 continues to flow through the switch. 15 to the main circuit via the fixed contact 13 and the switch 10. Shortly afterwards, the switch 15 opens again and interrupts the current in branch 8. By means of the gear ratio adjuster. transformation, or manually, branch 8 can be connected to the same socket as conductor 9.
Switches 15 and 10 will close in the order described and the voltage in the load circuit will rise by half the voltage difference between the two taps. This operation is continued until the voltage reaches the value for which the voltmeter-contactor 22 will be at rest,
If the voltage of the load circuit 5 is too high, the "step-down" contacts of the contactor voltmeter 24 close. The direction of rotation of the motor 20 will be reversed. The rest of the operations of switches 10 and 15 will not change; only the direction of the tap change effected by the adjuster will be reversed, which will lower the voltage of the circuit 5.
Of course, before performing a change of taps with respect to one of the conductors 8 and 9, the circuit of this conductor is first interrupted by the switch 10; then, the current passing through it is interrupted by switch 15 before the change of taps is effected. This operation is continued until the voltage reaches the value for which the voltmeter-contactor 22 is at equilibrium.
Although only one embodiment of the invention has been shown, it is obvious that one does not wish to limit oneself to this particular form given simply by way of example and without any restrictive character. that consequently all the variants having the same principle and the same object as the provision indicated above would come within the scope of the invention as it does.