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Perfectionnements relatifs à l'alimentation d'un circuit électrique de charge monophasé par des circuits d'alimentation triphasés.
La présente invention concerne l'alimentation d'un cir- cuit électrique de charge monophasé par des circuits d'alimenta- tion triphasés et a pour but de fournir un dispositif qui assure la répartition égale de la charge monophaséesur les différentes phases du circuit d'alimentation de manière à constituer une charge équilibree sur ce circuit, cette condition étant maintenue pour des variations relativement étendues de la charge.
Suivant la principale caractéristique de l'invention, deux des trois phases des circuits d'alimentation sont munies de transformateurs dont les enroulements primaires sont connectés 'en étoile aux deux conducteurs de phase alors que leurs enroule- ments secondaires sont connectés en opposition en série dans le circuit de charge, un condensateur convenable étant connecté en -'\ parallèle à l'enroulement primaire d'un des transformateurs, les
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noyaux de ceux-ci étant calculés de manière à fonctionner à une densité de flux qui est au-dessus du coude de la caractéristique de magnétisation de la matière des noyaux, pour une charge qui est la limite superieure de la gamme des charges pa.r exemple la pleine charge.
Le voltage appliqué au circuit de charge comprend par consequent la somme vectorielle des voltages des enroulements secondaires des transformateurs, les rapports entre les courants dans les différents circuits etant tels que les courants circu- lant dans les trois conducteurs du circuit d'alimentation sont égaux en substance et de facteur de puissance égal à l'unite.
Le circuit de charge peut être connecté en série avec les enroulements secondaires des transformateurs et avec le troi- sième conducteur de phase soit directement soipar l'interdédiaire d'un troisième transformateur dont les enroulements primaires sont connectés au troisième conducteur de phase et du point neutre tandis que l'enroulement secondaire est connecté en série dans le circuit de charge avec les enroulements secondaires connectes en série des deux autres transformateurs.
L'invention est illustrée à titre d'exemple par les dessins annexés dont la figure 1 représente le schena d'une aispo- sition simple d'une forme de l'invention, la figure 2 en étnnt le diagramme vectoriel. La figure 3 représente un schéma analgoue à la figure 1 maismontrant une variante.
En se référant à la disposition représentée à la ligure 1, on voit que les bornes du circuit d'alimentatin triphasésont désignées par R, B et Y et que les deux transformateurs TB et TY font partie de l'ensenble, chacun d'eux ayant un rapport de trans- formation secondaire sur primaire ,égal à 2 sur 1, l'enroulement primaire 1 du transformateur TB étant connecté entre la borne B et un point neutre 0, qui n'est pas connecté au conducteur neutre du circuit d'alimentation triphasé, l'enroulement primaire 2 du
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transformateur TY étant d'une manière similaire connecté entre le point 0 et le conducteur Y du circuit d'alimentation.
Les en- roulements secondaires 3 et 4 des transformateurs TB et TY sont connectés en opposition en serie avec le circuit de charge L entre le conducteur R et le point neutre 0; un condensateur approprié C est connecte en parallèle avec l'enroulement primaire 2 du transformateur TY.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
Le voltage aux bornes du circuit de charge est évidem- ment la somme vectorielle du voltage du conducteur R et du vol- tage aux bornes aes enroulements secondaires 3 et 4 des trans- formateurs TB et TY et est dans un rapport déterminé avec le vol- tage du circuit d'alimentation.
Le diagramme vectoriel de la figure 2 indique que le courant de charge IR est transformé dans les enroulements pri- maires 1 et 2 des transformateurs TB et TY en I1R et, du fait que les rapports de transformation des transformateurs sont égaux à 2 : 1 (ceci étant la condition nécessaire pour l'équi- librage), il est évident que I1R = 2 IR.
Dans l'enroulement primaire 1 du transformateur TB, le courant I1R s'additionne vectoriellement au courant IL (cou- rant magnétisant du transformateur TB) pour donner le courant résultant IB en phase avec le voltage OB du circuit d'alimenta- tion.
De la même manière, dans l'enroulement primaire 2 du transformateur TY, le courant I1R s'additionne vectoriellement au courant IM (courant magnétisant du transformateur TY) et au courant IC dans le condensateur C pour donner un courant résultant IV en phase avec le voltage OY du circuit d'alimen- tation.
Les courants IR, IV et IB des trois phases du circuit @
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d'alimentation sont ainsi équilibrés.
Lorsque le courant de charge diminue à partir de la pleine charge, le voltage UY tend à aug,nenter, et le volte-'se OB tend à diminuer. Du fait de la grande densité ae flux dans le noyau du transformateur TY, il resulte un accroissement considéra- ble du courant magnétisant de ce transformateur ce qui provoque une réduction correspondante au courant déwatté (le - I1) dans le circuit comprenant le condensateur C et 1'enroulement primaire 2 du transformateur TY.
La somme vectorielle TY de ce courant déwatté et du courant IlR induit dans l'enroulement :2 du trans- formateur TY est ainsi proportionnelle au courent de charge et en phase avec le voltage OY appliqué à l'enroulement primaire :.
De la même manière la diminution du voltage BO proven- que une diminution du courant IB passant par,la borne B, propoor- tionnelle à la diminution de la charge, le courant IB restant en phase avec la tension OB appliquée à l'enroulement primaire 1 du transformateur TB.
Le courant passant par le troisième conducteur R du circuit correspond directement à la charge réduite (le sorte que l'équilibrage ae courant sur les trois phases du circuit d'alimen- tation est maintenu en substance.
Pour une forte diminution de la chareg, le phénomène décrit ci-dessus est évidemment modifié quelque pou, mais on peut dire que pour un tiers de la pleine charte, on obtient encore un équilibrage admissible.
Suivant la figure 5 est représentée une variante de la disposition de la figure 1, dans laquelle un troisième transformateur TR de caractéristiques normales est utilisé pour connecter le circuit ae charge aux enroulements secondaires 3 et 4 montes en serie des transformateurs TB et TY. Cette dispo- sition présente l'avantage que le voltage du courant monophasé @
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peut avoir toute valeur qu'on désire relativement, au voltage du circuit d'alimentation.
L'enroulement primaire 5 du troisième transformateur TR est connecte au point neutre 0 et au conducteur R du circuit, l'enroulement secondaire 6 du transformateur TR étant connecté en série avec les enroulements secondaires # et 4 placés en op- position des transformateurs TB et TY et avec le circuit de charge L.
Dans l'un et l'autre des dispositifs selon les figures 1 et 3 une petite réactance X, peut si on le désire être connectée en série avec le condensateur C, comme indiqué en pointillés sur la. figure 1, la réactance X étant de valeur telle qu'elle consti- tue avec le condensateur C un circuit en résonance à la fréquence de l'harmonique d'ordre trois et sert ainsi de bypass pour le courant magnétisant relatif à cette fréquence.
Diverses autres modifications dans les dispositifs décrits ci-dessus peuvent être apportées, par exemple l'emploi d'un système de prises intermédiaires sur les e.nroulements des trans- formateurs pour permettre l'ajustage du fonctionnement-et d'un dispositif destiné à faire varier la capacité du condensateur.
A ces points de vue et à d'autres encore, les disposi- tifs décrits ci-dessus et illustrés par les figures peuvent évi- demment être modifiés sans sortir du cadre de l'invention.
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Improvements relating to the supply of a single-phase electrical load circuit by three-phase supply circuits.
The present invention relates to the supply of a single-phase electrical load circuit by three-phase supply circuits and its object is to provide a device which ensures the equal distribution of the single-phase load over the different phases of the circuit. supply so as to constitute a balanced load on this circuit, this condition being maintained for relatively wide variations of the load.
According to the main characteristic of the invention, two of the three phases of the power supply circuits are provided with transformers whose primary windings are connected in star to the two phase conductors while their secondary windings are connected in opposition in series in. the load circuit, a suitable capacitor being connected in - '\ parallel to the primary winding of one of the transformers, the
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cores thereof being calculated to operate at a flux density which is above the bend of the magnetizing characteristic of the material of the cores, for a load which is the upper limit of the range of loads pa.r example full load.
The voltage applied to the load circuit therefore comprises the vector sum of the voltages of the secondary windings of the transformers, the ratios between the currents in the different circuits being such that the currents flowing in the three conductors of the supply circuit are equal in substance and power factor equal to unity.
The load circuit can be connected in series with the secondary windings of the transformers and with the third phase conductor or directly through a third transformer whose primary windings are connected to the third phase conductor and the neutral point. while the secondary winding is connected in series in the load circuit with the secondary windings connected in series of the other two transformers.
The invention is illustrated by way of example by the accompanying drawings of which Figure 1 shows a schematic of a simple arrangement of one form of the invention, Figure 2 being the vector diagram. FIG. 3 represents a diagram analogous to FIG. 1 but showing a variant.
Referring to the arrangement shown in ligure 1, it can be seen that the terminals of the three-phase power supply circuit are designated by R, B and Y and that the two transformers TB and TY are part of the assembly, each of them having a secondary to primary transformation ratio, equal to 2 out of 1, the primary winding 1 of transformer TB being connected between terminal B and a neutral point 0, which is not connected to the neutral conductor of the supply circuit three-phase, primary winding 2 of the
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TY transformer being in a similar manner connected between point 0 and conductor Y of the supply circuit.
The secondary windings 3 and 4 of transformers TB and TY are connected in opposition in series with the load circuit L between the conductor R and the neutral point 0; a suitable capacitor C is connected in parallel with the primary winding 2 of the transformer TY.
The operation of this device is as follows:
The voltage at the terminals of the load circuit is obviously the vector sum of the voltage of the conductor R and of the vol- tage at the terminals of the secondary windings 3 and 4 of the transformers TB and TY and is in a determined relation with the vol- power circuit stage.
The vector diagram in figure 2 indicates that the load current IR is transformed in the primary windings 1 and 2 of transformers TB and TY into I1R and, that the transformation ratios of the transformers are equal to 2: 1 ( this being the necessary condition for balancing), it is obvious that I1R = 2 IR.
In the primary winding 1 of the transformer TB, the current I1R vectorially adds to the current IL (magnetizing current of the transformer TB) to give the resulting current IB in phase with the voltage OB of the supply circuit.
In the same way, in the primary winding 2 of the transformer TY, the current I1R vectorially adds to the current IM (magnetizing current of the transformer TY) and to the current IC in the capacitor C to give a resulting current IV in phase with the voltage OY of the supply circuit.
The IR, IV and IB currents of the three phases of the circuit @
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feed are thus balanced.
As the charge current decreases from full charge, the voltage UY tends to increase, and the voltage OB tends to decrease. Due to the high flux density in the core of transformer TY, there results a considerable increase in the magnetizing current of this transformer, which causes a corresponding reduction in the dewatted current (le - I1) in the circuit comprising the capacitor C and The primary winding 2 of transformer TY.
The vector sum TY of this dewatted current and of the current IlR induced in the winding: 2 of the transformer TY is thus proportional to the load current and in phase with the voltage OY applied to the primary winding:.
In the same way the decrease in voltage BO comes from a decrease in current IB passing through, terminal B, proportional to the decrease in load, current IB remaining in phase with voltage OB applied to the primary winding 1 of transformer TB.
The current flowing through the third conductor R of the circuit corresponds directly to the reduced load (so that the balancing of the current on the three phases of the supply circuit is maintained in substance.
For a strong decrease in chareg, the phenomenon described above is obviously modified some time, but we can say that for a third of the full charter, we still obtain an admissible balancing.
According to Figure 5 is shown a variant of the arrangement of Figure 1, in which a third transformer TR of normal characteristics is used to connect the load circuit to the secondary windings 3 and 4 mounted in series of transformers TB and TY. This arrangement has the advantage that the voltage of the single-phase current @
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can have any desired value relative to the voltage of the power supply circuit.
The primary winding 5 of the third transformer TR is connected to the neutral point 0 and to the conductor R of the circuit, the secondary winding 6 of the transformer TR being connected in series with the secondary windings # and 4 placed opposite the transformers TB and TY and with the load circuit L.
In one and the other of the devices according to Figures 1 and 3 a small reactance X, can if desired be connected in series with the capacitor C, as indicated in dotted lines on the. FIG. 1, the reactance X being of such a value that, with the capacitor C, it constitutes a circuit in resonance at the frequency of the third harmonic and thus serves as a bypass for the magnetizing current relating to this frequency.
Various other modifications in the devices described above can be made, for example the use of a system of intermediate taps on the windings of the transformers to allow the adjustment of the operation and of a device intended for vary the capacitance of the capacitor.
From these and other points of view, the devices described above and illustrated by the figures can obviously be modified without departing from the scope of the invention.
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