Dispositif de commutation pour transformateurs sectionnés. On sait que les transformateurs sectionnés s'emploient généralement comme survolteurs- dévolteurs, soit insérés dans un feeder dont on veut modifier la tension, soit adjoints à un transformateur principal dont on veut modifier la tension secondaire. Dans ce dernier cas, ils forment quelquefois corps avec lui, sous forme de prises supplémentaires sur l'un des enroulements.
Lorsqu'il s'agit de modifier la tension sous charge, les sections du transformateur sectionné sont reliées à un appareil à touches, du type réducteur d'accumulateurs; le curseur mobile porte deux frotteurs, l'un principal, stationnant en général sur la touche qui dé bite, l'autre auxiliaire, relié au principal par une résistance dite "de passage" n'intervenant que pendant la manceuvre, pour permettre de passer d'une touche à la suivante sans inter rompre le courant de ligne.
On sait également que la résistance de passage a pour effet de );imiter le courant de court-circuit de la section pendant le passage du frotteur d'une touche à la suivante. La valeur de résistance est imposée par le cou rant de ligne qui y circule pendant un instant. ll est évident que. si cette résistance était infiniment grande, elle équivaudrait à une rupture momentanée du courant de ligne, ce qui présenterait de gros inconvénients (fluc tuation violente sur la ligne et arc dangereux au frotteur.
La conséquence de cet état de choses est la limitation de l'emploi des transformateurs sectionnés avec commutation sous charge, à de petites unités, telles que les étincelles de coupure aux balais restent inoffensives poux les contacts et les frotteurs.
L'objet de la présente invention est un dispositif de commutation pour transforma teurs sectionnés permettant de passer d'une touche à la suivante sans étincelle appré ciable, quelles que soient la grandeur du transformateur sectionné, l'importance des sections et la charge du moment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif, ainsi qu'une variante du transformateur auxi liaire.
La fig. 1 est le schéma général dans la position initiale des balais; La fig. 2 est le schéma du transformateur auxiliaire dans sa position correspondant à <B><I>fi g.</I></B> 1 La fig. 3 est le même schéma que fig. 1 après un déplacement partiel des balais; La fig. 4 est le même schéma que fig. 1 après un nouvel avancement des balais et la rotation d'un quart du pas bipolaire de la bobine mobile du transformateur auxiliaire; La fig. :5 est le schéma du transforma teur auxiliaire dans la position correspondant à la<B><I>fi g.</I></B> 4 ;
La fig. 6 est une variante de la forme d'exécution du transformateur auxiliaire avec entrefer agrandi.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 1 à 5, la brosse de passage Bs du trans formateur sectionné T est reliée à la brosse principale Bi par l'enroulement secondaire d'un transformateur auxiliaire Ta dont il est question plus loin. L'excitation de ce trans formateur auxiliaire T. est prise aux bornes du transformateur sectionné, par exemple aux deux bornes a i et an, de sorte que la force électromotrice induite dans le transformateur auxiliaire est en phase, à 180 près, avec la force électromotrice du transformateur sec tionné et, par conséquent, avec la tension entre plots consécutifs du transformateur sectionné.
Le transformateur auxiliaire est établi de faon analogue à celle d'un régulateur d'in duction, en ce sens que le secondaire & peut se déplacer par rapport au primaire P,, et n'être parcouru que par une fraction variable du flux. L'enroulement secondaire Sa est donc placé sur un rotor, capable de tourner dans un stator comportant l'enroulement primaii-eP,,. Dans la position représentée en fig. 5, le flux d'excitation passe donc en entier à travers l'enroulement secondaire .
& ,. Dans la position représentée par fig. 2, par contre, le flux d'excitation passe de part et d'autre de l'en roulement secondaire, de sorte que la force électromotrice induite est nulle.
Le transformateur auxiliaire diffère cepen dant du régulateur d'induction par la présence d'un troisième enroulement C, fermé sur lui- même, pouvant, par con-équent, être exécuté en fil non isolé, et situé dans le stator, à angle droit de l'enroulement d'excitation, ainsi que représenté en fig. 2 et 5.
Cet enroulement a pour but de mettre en quelque sorte l'enroulement secondaire magné- tiquement en court-circuit, lorsque ce dernier se trouve dans la position coaxiale (fig. 2); un courant circulant dans l'enroulement secon daire & , induira dans la bobine en court- circuit un courant de même force magnéto motrice, de sorte qu'il n'existera aucun champ magnétique et, par conséquent, aucune force életromotrice s'opposant au passage du courant. La tension aux bornes de l'enroulement secon- .
daire se réduira donc à la valeur nécessaire pour faire circuler le courant à travers un circuit de résistance ohmique et de dispersion donnée, c'est-à-dire à peu de chose.
Il y a lieu enfin de remarquer que cet enroulement Ca étant placé à angle droit de l'enroulement d'excitation P. n'a aucune in fluence sur lui.
Le fonctionnement de la commutation est le suivant: En supposant un déplacement des brosses de gauche à, droite, d'une touche à la suivante, comme l'indique la flèche de fig. 1, au moment où la brosse B#., arrive en contact avec la touche a(fig. 3) l'enroule ment secondaire & du transformateur auxi liaire sera situé à angle droit de l'enroule ment primaire Pp, de sorte que n'étant le siège d'aucune force électromotrice, il pourra être mis cri court-circuit sans inconvénient pour les deux balais Bi et Bz reposant sur la même touche a,.
Lorsque dans la suite du mouvement, la brosse principale aura quitté la touche a, et se trouvera entre ax et la suivante (fig. 4), le courant de ligne passera par l'enroulement secondaire & et grâce à l'enroulement de court-circuit C,,, la tension aux bornes de cet enroulement, c'est- à-dire la tension entre les deux brosses Bi et Bz sera nulle, de sorte que Bi aura quitté la touche as sans étincelle.
Pendant que la brosse Bi séjourne entre les deux touches consécutives a., et a5 (fig. 4), le secondaire Pa est déplacé de façon à oc cuper la position coaxiale avec l'enroulement primaire. Les bobinages étant dimensionnés de façon à produire dans cette position une tension aux bornes BL et Bi égale et, comme on l'a vii plus haut, en phase avec la ten sion entre touches consécutives, le frotteur Bi a maintenant le même potentiel que la touche ay, et peut entrer en contact avec celle-ci sans étincelle.
Pont- la même raison, la brosse Bz peut quitter la touche a.,, sans étincelle, puisque son potentiel est celui de la touche a.y diminué d'une force électromotrice égale à la tension entre touches fournie par le secon daire du transformateur auxiliaire. Enfin, le mouvement se termine par un retour de l'in duit & dans la position initiale représentée par la fig. 1, le courant de ligne passant maintenant directement par la brosse princi pale Bi qui se trouve sur la touche suivante.
On voit donc que le principe de ce dis positif consiste à créer entre les deux brosses une force électromotrice égale et opposée à la tension entre touches consécutives et de la faire disparaître par une simple rotation de l'induit du transformateur auxiliaire, le mouvement de l'induit étant combiné mé caniquement avec le mouvement des balais de façon que ceux-ci entrent en contact avec les touches ou les quittent au même potentiel. La liaison mécanique entre curseur et induit est des plus simples, l'avancement d'une touche à l'autre produisant une rotation d'un quart de tour dans un sens déterminé et son retour à l'origine par le même chemin.
Dans la variante représentée en fig. 6, au lieu de l'enroulement en court-circuit Ca, le transformateur auxiliaire peut comporter une augmentation de l'entrefer e telle que malgré la force magnétomotrice produite par le cou rant secondaire le champ magnétique soit à peu près nul.
Au lieu de déplacer l'enroulement secon daire, on peut renverser la construction mé canique et déplacer l'enroulement inducteur solidaire de l'enroulement de court-circuit. Dans ce cas, l'enroulement secondaire fixe reste relié électriquement avec les frotteurs. L'enroulement inducteur est alors relié mé caniquement avec le curseur qui en assure le déplacement.
L'appareil peut aussi être établi avec un nombre de pôles quelconque, comme un régu lateur d'induction.
Dans le cas de courant polyphasé, toutes les phases peuvent être placées dans le même appareil, comme c'est le cas dans un régu lateur d'induction, les différents enroulements correspondant à chacune des phases étant décalés géométriquement d'un angle corres pondant à l'angle de phase.
Switching device for disconnected transformers. It is known that disconnected transformers are generally used as step-up boosters, either inserted into a feeder whose voltage is to be modified, or added to a main transformer whose secondary voltage is to be modified. In the latter case, they sometimes form a body with it, in the form of additional sockets on one of the windings.
When it comes to modifying the voltage under load, the sections of the disconnected transformer are connected to a button device, of the accumulator reducing type; the movable cursor carries two rubbers, one main, generally stationary on the key which releases the bite, the other auxiliary, connected to the main one by a so-called "passage" resistance intervening only during the maneuver, to allow passage from one key to the next without interrupting the line current.
It is also known that the passage resistance has the effect of); mimicking the short-circuit current of the section during the passage of the wiper from one key to the next. The resistance value is imposed by the line current which circulates there for an instant. lt is obvious that. if this resistance were infinitely large, it would be equivalent to a momentary break in the line current, which would present major drawbacks (violent fluctuation on the line and dangerous arc on the wiper.
The consequence of this state of affairs is the limitation of the use of isolating transformers with switching under load, to small units, such that the cutting sparks at the brushes remain harmless for the contacts and the wipers.
The object of the present invention is a switching device for disconnected transformers making it possible to pass from one key to the next without appreciable spark, whatever the size of the disconnected transformer, the size of the sections and the current load. .
The appended drawing shows, by way of example, an embodiment of the device, as well as a variant of the auxiliary transformer.
Fig. 1 is the general diagram in the initial position of the brushes; Fig. 2 is the diagram of the auxiliary transformer in its position corresponding to <B> <I> fi g. </I> </B> 1 Fig. 3 is the same diagram as FIG. 1 after partial displacement of the brushes; Fig. 4 is the same diagram as FIG. 1 after further advancement of the brushes and the rotation of a quarter of the bipolar pitch of the voice coil of the auxiliary transformer; Fig. : 5 is the diagram of the auxiliary transformer in the position corresponding to <B> <I> fi g. </I> </B> 4;
Fig. 6 is a variant of the embodiment of the auxiliary transformer with an enlarged air gap.
In the embodiment shown in FIG. 1 to 5, the passage brush Bs of the sectioned transformer T is connected to the main brush Bi by the secondary winding of an auxiliary transformer Ta which is discussed below. The excitation of this auxiliary transformer T. is taken at the terminals of the disconnected transformer, for example at the two terminals a1 and an, so that the electromotive force induced in the auxiliary transformer is in phase, within 180, with the electromotive force of the sectioned transformer and, consequently, with the voltage between consecutive pads of the sectioned transformer.
The auxiliary transformer is set up in a way similar to that of an induction regulator, in that the secondary can move with respect to the primary P ,, and only be traversed by a variable fraction of the flux. The secondary winding Sa is therefore placed on a rotor capable of rotating in a stator comprising the primaii-eP winding,. In the position shown in fig. 5, the excitation flux therefore passes entirely through the secondary winding.
&,. In the position represented by FIG. 2, on the other hand, the excitation flux passes on either side of the secondary rolling, so that the induced electromotive force is zero.
The auxiliary transformer differs, however, from the induction regulator by the presence of a third winding C, closed on itself, which can, by con-equent, be executed in uninsulated wire, and located in the stator, at right angles. of the excitation winding, as shown in FIG. 2 and 5.
The purpose of this winding is to put the secondary winding in a magnetic short-circuit, when the latter is in the coaxial position (fig. 2); a current flowing in the secondary winding &, will induce in the short-circuited coil a current of the same magneto-motive force, so that there will be no magnetic field and, consequently, no electromotive force opposing the current flow. The voltage across the secondary winding.
daire will therefore be reduced to the value necessary to make the current circulate through a circuit of ohmic resistance and given dispersion, that is to say to little.
Finally, it should be noted that this winding Ca being placed at a right angle to the excitation winding P. has no influence on it.
The operation of the commutation is as follows: Assuming a movement of the brushes from left to right, from one key to the next, as indicated by the arrow in fig. 1, when brush B #., Comes into contact with key a (fig. 3) the secondary winding & of the auxiliary transformer will be located at right angles to the primary winding Pp, so that n ' being the seat of any electromotive force, it can be put cry short-circuit without inconvenience for the two brushes Bi and Bz resting on the same key a ,.
When, in the rest of the movement, the main brush will have left the a button, and will be between ax and the next (fig. 4), the line current will pass through the secondary winding & and thanks to the short winding. circuit C ,,, the voltage at the terminals of this winding, that is to say the voltage between the two brushes Bi and Bz will be zero, so that Bi will have left the as button without spark.
While the brush Bi remains between the two consecutive keys a., And a5 (FIG. 4), the secondary Pa is moved so as to occupy the position coaxial with the primary winding. The coils being dimensioned so as to produce in this position a voltage at the terminals BL and Bi equal and, as we saw above, in phase with the voltage between consecutive keys, the wiper Bi now has the same potential as the ay key, and can come into contact with it without spark.
For the same reason, the brush Bz can leave the key a. ,, without spark, since its potential is that of the key a.y reduced by an electromotive force equal to the voltage between the keys supplied by the secondary of the auxiliary transformer. Finally, the movement ends with a return of the induction to the initial position shown in FIG. 1, the line current now passing directly through the main brush Bi which is located on the next key.
It can therefore be seen that the principle of this positive device consists in creating between the two brushes an electromotive force equal and opposite to the voltage between consecutive keys and to make it disappear by a simple rotation of the armature of the auxiliary transformer, the movement of the 'induced being combined mechanically with the movement of the brushes so that they come into contact with the keys or leave them at the same potential. The mechanical connection between cursor and armature is very simple, the advancement from one key to another producing a rotation of a quarter turn in a determined direction and its return to the origin by the same path.
In the variant shown in FIG. 6, instead of the short-circuited winding Ca, the auxiliary transformer may include an increase in the air gap e such that despite the magnetomotive force produced by the secondary current, the magnetic field is almost zero.
Instead of moving the secondary winding, it is possible to reverse the mechanical construction and move the inductor winding integral with the short-circuit winding. In this case, the fixed secondary winding remains electrically connected with the wipers. The inductor winding is then mechanically connected with the cursor which ensures its displacement.
The device can also be set up with any number of poles, such as an induction regulator.
In the case of polyphase current, all the phases can be placed in the same device, as is the case in an induction regulator, the different windings corresponding to each of the phases being geometrically offset by an angle corresponding to phase angle.