BE563278A - - Google Patents

Description

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   L'invention se rapporte à un transformateur triphasé pour multiplication de fréquence, pour la transformation d'une tension primaire triphasée en une tension secondaire monophasée de fréquence multiple. 



   La multiplication de la fréquence d'une tension secondaire mono- phasée, dérivée d'une tension primaire triphasée peut être désirable dans un grand nombre de cas. 



  Par exemple,une fréquence de la tension monophasée dépassant la fréquence de la tension du réseau favorise, dans les transformateurs de soudure, la qualité de la soudure et dans certains cas, par exemple pour la soudure de l'aluminium, convient également pour garantir des soudures sans défaut. 



  Dans la technique des courants forts, on sait que l'on utilise le plus souvent pour la multiplication de la fréquence des machines tournantes accouplées à des circuits oscillants; cependant, à cause d'une part, de leur coût d'installation.et de leur poids, d'autre part, par suite de l'usure provoquée par le fonctionnement de leurs parties mobiles et des pannes qui peuvent ainsi survenir, ces machines ne sont utilisables que dans des cas exceptionnels 
L'invention a pour but une multiplication de la fréquence par des 'moyens statiques et d'écarter ainsi les difficultés mentionnées plus haut. 



   L'invention consiste à prévoir du côté secondaire du transformateur un circuit pour la multiplication de-la   fréquence .   



   Il existe pour cela de nombreuses possibilités qui seront expliquées ci-après à l'aide des exemples de réalisation de l'invention qui sont représentés : 
Sur le   dessin ;   
Les figures la à lg montrent le schéma, le diagramme vectoriel ainsi que les courbes de magnétisation et de tension d'un transformateur triphasé pour le doublage de la fréquence, conforme à l'invention. 



   Les figures 2a à 2c représentent le schéma et le diagramme vectoriel d'un transformateur triphasé pour le triplage de la fréquence, conforme à 
1'invention. 



   La figure 3 est le schéma d'un autre exemple de réalisation d'un transformateur pour la multiplication de la fréquence, conforme à l'invention. 



   Finalement : 
Les figures 4a à 4d montrent le schéma ou le diagramme vectoriel d'un autre exemple d'exécution de la multiplication de fréquence suivant l'invention. 



   Dans les dessins, les mêmes repères désignent les mêmes détails. 



   La figure la représente un exemple de réalisation dans lequel une tension primaire triphasée est transformée en une tension secondaire mono- phasée en doublant la fréquence. 



   Ainsi, qu'il ressort du dessin, le circuit primaire se compose d'un circuit en triangle U,V,W, qui peut être raccordé à un réseau triphasé R,S,T et d'un circuit diphasé couplé galvaniquement avec le circuit triangle. A l'un des enroulements du circuit triangle   U,V,W -   dans l'exemple représenté à l'enroulement de la phase V - sont connectés les enroulements addition- nels V' et V" et le nombre d'ampère-tours de chacun de ces enroulements additionnels vaut 0,366 fois le nombre d'ampère-tours''de l'enroulement de la phase V. 



   Par une connexion adéquate des extrémités de l'enroulement, il apparaît ainsi entre les deux extrémités libres A ou B des enroulements additionnels 
V', V" d'une part et entré le point de connexion C des deux   autres.phases   
U et W - pris comme point commun - d'autre part deux tensions de phase X 

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 et Y perpendiculaires l'une sur l'autre. On sait que dans un circuit triangle, le déphasage vaut 60  tandis que par suite du choix indiqué pour les nombres   d'ampère-tour s :   
V' : U = sin 15  :sin 45  = 0,366 La même chose se présente pour le vecteur V".Aux points A ou B, les tensions de phase forment entre elles un angle de 45 , de sorte que l'angle formé par les vecteurs X et Y qui se coupent au point C vaut 90 . 



  De cette façon on peut obtenir à partir de la tension primaire triphasée - au moyen du circuit en triangle conforme à l'invention - une tension dipha- sée dont les vecteurs sont perpendiculaires l'un sur l'autre et ont la même grandeur ainsi qu'on peut le voir sur le diagramme vectoriel de la figure 1b du circuit triangle. 



   Le circuit diphasé se compose de deux paires d'enroulement   X',   Y' ou X", Y" dont les enroulements sont chacun associés à une autre phase et sont connectés en opposition. 



  Notamment, l'enroulement X' forme avec l'enroulement Y' une paire d'enroule- ments dans laquelle 1(enroulement X' est connecté en opposition par rapport à l'enroulement Y'. 



  De la même manière, l'enroulement X" est associé à l'enroulement Y" et connecté en sens inverse. 



  Les paires d'enroulements X', Y' ou X", Y" sont insérées entre les extrémités libres A ou B de chaque enroulement additionnel   V'   ou V" du circuit triangle U, V,W et le point de connexion C des phases U, W sans enroulement addition- nel du circuit triangle U,V,W pris comme   @     -ommun.   Le diagramme vecto- riel correspondant est représenté à la figure lc. 



   Le circuit monophasé est formé par deux paires d'enroulement connectés en opposition, dans lesquelles chaque paire d'enroulements se compose de deux enroulements x', x" ou y',y" connectés en sens inverse et couplés inductivement avec les enroulements associés X', X",   Y',Y"   de chaque phase du circuit diphasé. 



  La disposition du noyau magnétique est représentée par la figure la On voit que les vecteurs des forces électromotrices engendrées dans le cir- cuit monophasé sont de même grandeur, ont la même direction et sont par paire en sens inverse l'une de l'autre, c'est-à-dire que la force électro- motrice résultante est tout d'abord nulle comme cela résulte du diagramme vec- toriel du circuit monophasé suivant la figure 1d. 



   Au couplage inductif du circuit diphasé X', X",   Y',Y"   avec le cir- cuit monophasé x', x", y', y" est associé suivant l'invention un circuit de prémagnétisation par une tension continue E. 



  Par suite de la prémagnétisation, les courbes de magnétisation du circuit diphasé sont déplacées l'une par rapport à l'autre ainsi qu'on peut le voir sur la figure   le.   



  En même temps, les ondes de tension sont déformées comme l'indiquent les courbes 1 et 2 de la figure   @@   
Comme on peut le démontrer par l'analyse harmonique   des   fonctions correspondantes, à partir des tensions agissant en sens opposés dans les enroulements du circuit monophasé x', x", y', y"est engendrée une tension à fréquence double comme l'indique la courbe 3 de la figure 1f. 



  Dans l'exemple de réalisation représenté, il est prévu dans le circuit mono- phasé   x',x",   y', y" un transformateur d'adaptation 10 à la sortie 11 duquel on obtient une tension monophasée au double de la fréquence du réseau. 



   Pour réduire la charge asymétrique des phases du côté primaire, on peut compléter le circuit triangle avec un système compensateur. 



  Celui-ci se compose d'un circuit en étoile polyphasé couplé galvaniquement 

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 ou inductivement avec le côté primaire, dont le centre de l'étoile est relié à une ligne neutre et dans lequel les enroulements des phases sont associés chacun à une autre phase du circuit triangle. 



  Dans l'exemple de réalisation représenté, le circuit triangle U,V,W se com-    pose par phase de trois enroulements U1, U2' U; V1' V2' V3; W1' W2' W3; les enroulements de chaque phase U' Ub' V, Vb' W , W1 d'un circuit hexaphasé en étoile, dont le centre P de l'étoile est relié à une ligne neutre 12,   sont fermés par l'intermédiaire de chacun des enroulements extrêmes d'une autre phase du circuit triangle. De cette façon la phase Use ferme par l'enroulement W1de la phase W, la phase V par l'enroulement U1 de la phase   U, la phase W par l'enroulement V de la phase V etc... Le diagramme vectoriel du circuit compensateur est représenté par la figure 1g.   



   La figure 2a représente un exemple de réalisation qui est destiné à la transformation d'une tension primaire triphasée en une tension secondai- re monophasée dont la fréquence est triple. 



  Au point de vue de son mode de fonctionnement, cette forme de réalisation de l'invention est en principe semblable à la précédente, car la multiplication de la fréquence est produite par une déformation de la tension provoquée au moyen d'une prémagnétisation par courant continu, ainsi que par la subdivi- sion et le montage en opposition des tensions qui apparaissent pour chaque phase dans le circuit monophasé. 



  Au point de vue de la construction, il existe une différence en tant que le    côté primaire se compose d'un circuit triphasé en zigzag U' U2' V1' V2' W1' W2' dont le centre de l'étoile P est relié à une ligne neutre 2'2.   



  Au lieu d'un circuit en zigzag, on peut également utiliser un circuit en étoile dans lequel il est cependant spécialement avantageux d'associer au côté primaire un système compensateur en circuit triangle. 



  Une compensation de ce genre sera encore décrite dans la suite Le diagramme vectoriel du côté primaire est donné par la figure   2b.   



   Dans l'exemple de réalisation représenté, le côté secondaire est formé par un circuit monophasé qui présente trois paires d'enroulements connectés en série et couplées inductivement chacune avec une des phases du circuit triphasé et où à l'intérieur des paires d'enroulements, les enroulements u1' u2' v1' v2' w1' w2' sont reliés en sens inverse. 



  Quant au reste, le circuit correspond à celui de l'exemple de réalisation précédent. Son diagramme vectoriel est représenté par la figure 2c. 



   Dans la réalisation de la figure 3 ductivement   cha-   cune avec une des phases du circuit triphasé et ou a l'intérieur des paires d'enroulemente, les enroulements u1' u2' v1' v2' w1' w2' sont reliés en sens inversée Quant au reste, le circuit correspond à celui de l'exemple de réalisation précédent. 



  Son diagramme vectoriel est représenté par la figure 2c. 



   Dans la réalisation de la figure 3, la multiplication de fréquence se fait de la façon suivante :au moyen d'un noyau magnétique 13 en forme de tore on couple un circuit primaire triphasé avec des circuits secondaires monophasés dont le nombre correspond au facteur de multiplication de la fréquence. 



  Les circuits secondaires monophasés consistent en enroulements connectés deux à deux en série et disposés diamétralement le long du noyau magnétique en   forme de tore ; enroulements se ferment par des circuits intermédiaires   comprenant chacun un condensateur et l'un des enroulements primaires d'un transformateur de sortie, 
Dans l'exemple de réalisation présenté, le circuit primaire se com- pose de trois enrouelements   U,V,W,   connectés en triangle.   Mais   il est égale- 

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 ment possible   d'utilise:, :-, circuit   en zigzag dont le centre de l'étoile est relié à une ligne neutre. 



  Dans l'exemple de réalisation représenté le facteur de multiplication de la fréquence est 5. Cela signifie que l'on utilisera cinq circuits monophasés,   c'est-à-dire,   que la fréquence du réseau est multipliée par cinq. 



  En conséquence, on prévoit cinq paires d'enroulements disposés diamétralement le long du noyau magnétique 13 en forme de tore ; les paires sont formées par les enroulements a1' a2; b1' b2; c1' c2; d1' d2' e1' e2; elles se ferment   chacune par l'intermédiaire d'un condensateur Ca' Cb etc., sur les bobines La'LB etc. Ces bobines L , Lb etc., forment les enroulements primaires d'un   transformateur de sortie 10. 



   Il est évident que le circuit triangle du côté primaire produit un champ tournant qui excite l'une après l'autre les paires d'enro   @      a, a2 ; b, b2; etc. 



  L excitation produit des impulsions successives dans les circuits oscillants L , C ; Lb' C ; etc. Aux bornes 11 du transformateur de sortie 10 apparaît par conséquent une tension monophasée dont la fréquence suivant le réglage   des circuits oscillants est proportionnelle au moins au nombre de paires d'enroulements, c'est-à-dire, dans l'exemple de réalisation représenté, correspond à la fréquence du réseau multipliée par cinq. 



   Comme les ondes de la tension monophasée contiennent des pointes indésirables, il est également avantageux dans un tel système de multiplica- tion de la fréquence d'utiliser une prémagnétisation par courant continu qui permettra d'arrondir les pointes de l'onde de tension. 



   La figure 4a représente une exemple de réalisation d'un transforma- teur multiplicateur de fréquence conforme à l'invention, dans lequel le côté primaire se compose d'un circuit triphasé en étoile U,V,W, dont le centre de l'étoile P est relié à une ligne neutre et où le   oiuit   en étoile est couplé inductivement à un systéme compensateur U',V',W, connecté en triangle. 



  Les diagrammes vectoriels du côté primaire et du système compensateur sont indiqués respectivement par les figures 4b et 4c.    



  Le côté secondaire se compose d'un circuit monophasé u,, u2' v1' v2' w1' w2' à la sortie duquel est raccordée une chaîne de circuits oscillants.   



  Le diagramme vectoriel est visible sur la figure 4d. 



   Dans l'exemple de réalisation représenté, la chaîne de circuits oscillants se compose des deux organes 14 et 15 qui peuvent chacun être réglés par un condensateur 16 à capacité variable ou par une bobine de self   à   self-induction variable. 



  Le condensateur 16 et la bobine de self 17 peuvent également être obligatoire- ment reliés l'un à l'autre ainsi que cela est indiqué dans le dessin par la ligne en traits interrompus 18. 



  De cette façon, les conditions d'oscillation de la chaîne de circuits oscil- lants peuvent être réglées en ajustant le condensateur 16 ou la bobine de self 17. Le transformateur de sortie est inséré dans le chaînon 15. A sa sortie 11 apparaît une tension monophasée dont la fréquence est déterminée par les grandeurs caractéristiques L, C de la chaîne de circuits oscillants 14 et 15. 



    REVENDICATIONS.   

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1/ Transformateur triphasé pour multiplication de la fréquence destj- né à la transformation d'une tension primaire triphasée en une tension secon- daire monophasée de fréquence multiple, caractérisé en ce que du côté se- condaire du transformateur, il est prévu un circuit approprié pour la multipli- cation de la fréquence. <Desc/Clms Page number 5>

   2/ Transformateur suivant la revendication 1 pour la transformation de la tension primaire triphasée en une tension secondaire monophasée de fréquence double, caractérisé en ce que le côté primaire se compose d'un circuit en triangle (U,V,W) à raccorder à un réseau triphasé (R,S,T) et d'un circuit diphasé couplé gàlvaniquement avec le précédent, tandis que le côté secondaire comprend un circuit monophasé couplé inductivement avec le circuit diphasé, et en ce que, à ur enroulement de phase (V) du circuit triangle est relié un enroulement additionnel (V,V') dont le nombre d'ampère-tours vaut pour chacun 0,366 fois le nombre d'ampère-tours de l'enroulement de la phase, tandis que le circuit diphasé se compose de deux paires d'enroulements (X', Y';

   X", Y") dont les enroulements sont chacun associés à une autre phase et sont connectés en sens inverse et que, les paires d'enroulements sont insérées d'une part entre les extrémités libres (A,B) de chaque enroule- ment additionnel du circuit triangle et entre le point de connexion - pris comme point commun - (C) des phases (U, W) du circuit triangle qui n'ont pas d'enroulement additionnel, alors que le circuit monophasé est formé par des paires d'enroulements (x', x";

   y', y") connectés en sens inverse et qui se composent chacune de deux enroulements connectés en opposition et couplés inductivement aux enroulements associés de chaque phase du circuit diphasé, et en ce que dans le but de déformer la tension et de dériver ainsi une ten- sion de fréquence double à partir des tensions dues au couplage inductif des circuits di- et monophasés qui agissent en sens inverse l'une de l'autre dans les enroulements de tension monophasée,.on associe un circuit à tension continue (E) pour la prémagnétisation. (figure la).

   3/ Transformateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que dans le but de réduire l'asymétrie de la charge par phase du côté primaire, celui-ci est complété par un système de compensation qui consiste en un circuit polyphasé en étoile couplé inductivement et/ou galvaniquement avec le côté primaire, le centre de l'étoile étant relié à une ligne neutre, tandis que leurs enroulements de phases sont chacun associés à une autre phase du circuit triangle.

   4) Transformateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit triangle renferme par phase trois enroulemnts (U1, 2' U3; V1, V2' V3' W1' W , W3) tandis que chaque enroulement de phase (U , U, V , V2' WA' W ) d2un circuit hexaphasé en étoile dont le centre de l'étoile (P) est relié à une ligne neutre (12), est fermé par l'intermédiaire d'un enroulement extrême (U, U3' V1' V3' W1' W3)-d'une autre phase du circuit en triangle (figure 1g).

   5/ Transformateur suivant les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que dans le circuit monophasé (x',x", y', y"), est prévu un transformateur d'adaptation (10) à la sortie (11) duquel apparaît une tension monophasée de fréquence double de celle du réseau (figure 1a).

   6/ Transformateur suivant la revendication 1, pour la transformation d'une tension primaire triphasée en une tension secondaire monophasée de fré- quence triple, caractérisé en Ge que le côté primaire se compose d'un circuit en triangle (U,V,W) que l'on peut raccorder à un réseau triphasé (R,S,T) et dont le centre (P) de l'étoile est relié à une ligne neutre (12), tandis que le côté secondaire est constitué par un circuit monophasé qui se compose de trois paires d'enroulements (u1,u2; v1' v2;

   w1' w2) connectés en série et couplées inductivement chacune avec une phase du circuit triphasé et à l'inté- rieur desquelles les enroulements sont en opposition, et où dans le but de dé- former la tension qui apparaît dans les enroulements connectés en opposition du circuit monophasé et d'en tirer ainsi une tension secondaire monophasée de fréquence triple, on adjoint au couplage inductif des côtés primaire et secondaire un circuit à courant continu (E) pour la prémagnétisation (figure <Desc/Clms Page number 6> 2a) .

   7/ Transformateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que au côté primaire (U,V,W) est associé un système compensateur en triangle (U'V'W') (figure 4a).

   8/ Transformateur suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le circuit monophasé (u1' u2; v1' v ; w1' w2) un transformateur d'adaptation (10) à la sortie (11) duquel apparaît une tension monophasée dont la fréquence est le triple de celle du réseau (figure 2a).

   9/ Transformateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit primaire triphasé (U,V,W) est couplé inductivement au moyen d'un noyau magnétique (13) en forme de tore avec des circuits secondaires monophasés dont le nombre est proportionnel au facteur désiré pour la multiplication de la fréquence et qui se composent chacun d'enroulements (a , a2; b , b2; etc) connectés par deux en série et fermés par des circuits intermédiaires qui comportent chacun un condensateur (C, Cb, etc) et un enroulement primaire (L , Lb, etc) d'un transformateur de sortie (10), le transformateur de sortie presentant une sortie monophasée (11) aux bornes desquelles apparaît une tension monophasée avec au moins une fréquence déterminée par le nombre des circuits monophasés (figure 3).

   10/ Transformateur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que tinsse but d'arrondir les pointes de la tension monophasée à fréquence multiple, on adjoint au noyau magnétique (13) en forme de tore un circuit à courant continu (E) pour la prémagnétisation (figure 3). il/ Transformateur suivant les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les enroulements (U,V,W) du circuit primaire triphasé sont connectés en triangle (figure 3.

   12/ Transformateur suivart les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le circuit multiplicateur ..., fréquence se compose d'une chaîne de circuits oscillants (14, 15, figure 4a) qui est raccordée à une sortie monophasée (11) du transformateur.

   13/ Transformateur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que dans le dernier maillon (15) de la chaîne de circuits oscillants (14, 15) est prévu un transformateur d'adaptation (10) à la sortie (11) duquel apparaît une tension monophasée dont la fréquence est déterminée par les grandeurs caractéristiques (L,C) de la chaîne de circuits oscillants (14, 15) .