Variomètre pour courants alternatifs industriels. L'objet de l'invention est un variomètre pour courants alternatifs industriels, pouvant être utilisé, par exemple, pour le réglage de la tension ou d'autres caractéristiques de ré seaux à basse tension.
Il est caractérisé en ce qu'il comporte: une carcasse en matière magnétique af fectant la forme générale d'un transformateur statique; au moins un enroulement d'excitation dis <I>posé</I> sur la carcasse sous forme d'au moins une bobine concentrée; un rotor en matière magnétique placé de façon à compléter le circuit magnétique de la carcasse; au moins un enroulement porté par le ro tor et disposé de façon à pouvoir n'être tra versé que par une partie du flux inducteur et dans lequel une force électromotrice prend naissance.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du variomètre selon l'invention. La fig. 1 est un schéma des connexions électriques d'une première forme d'exécution, monophasée; Les fig. 2 et 3 sont une coupe verticale axiale et une élévation latérale schématique de la forme d'exécution ci-dessus; La fig. 4 est un schéma des connexions d'une seconde forme d'exécution, monophasée; La fig. 5 est un schéma des connexions électriques d'une troisième forme d'exécu tion, triphasée;
La fig. 6 est une élévation latérale sché matique de cette forme d'exécution; La fig. 7 est un schéma des connexions électriques d'une quatrième forme d'exécu tion, triphasée.
La première forme d'exécution (fig. 1 à 3) sert au réglage automatique de la tension d'un réseau monophasé à basse tension, 500 V par exemple, à 50 périodes/seconde. Elle comprend une carcasse 1 faite en tôles de fer, avant la forme d'un cadre rectangulaire et analogue à celle d'un transformateur tri- phasé à trois branches situées dans le même plan.
La branche médiane 2 a une section transversale plus grande que les deux autres, 4, 3 et présente au milieu de sa longueur un logement cylindrique 5 dont l'axe est perpen diculaire au plan contenant les trois branches de la carcasse 1; elle porte un enroulement concentré 1.2 dont les deux bobines sont mon tées en série et qui est branché en parallèle sur le réseau à régler 15, 16.
Dans le logement 5 est placé un rotor 6 qui est fait de tôles de fer et qu'on peut faire tourner dans deux paliers 7 grâce à une roue dentée 8 à denture hélicoïdale, à une vis sans fin 9 et à un moteur électrique 10. Ce rotor complète ainsi le circuit magnétique de la carcasse. I1 comporte deux encoches 17 fen dues, parallèles à son axe, diamétralement opposées et renfermant un enroulement 18 composé d'un certain nombre de spires. L'en roulement 18 est intercalé en série entre les conducteurs 14, 16 du réseau d'alimentation 13-14 et du réseau à régler 15-16.
La rota tion de 6 étant de 180 au maximum, les con nexions entre les conducteurs 14, 16 et l'en roulement 1.8 sont assurées par des conduc teurs souples non représentés; ces connexions ne comportent donc ni bagues, ni balais.
Dans la branche 2 de la carcasse sont ménagées deux encoches fendues 20, 21 pa rallèles au logement 5, se trouvant dans le voisinage de celui-ci et contenant une spire 22 se fermant sur elle-même par des flasques 23 portant les paliers 7 du rotor 6.
Le fonctionnement de la forme d'exécution décrite est le suivant: Lorsque le courant alternatif du réseau 15-16 passe dans l'enroulement 12, il in duit dans la carcasse 1 un flux magnétique qui circule aussi dans le rotor 6. Si l'enrou lement 18 de celui-ci se trouve dans le plan vertical, il n'est traversé par aucun flux ma gnétique; aucune force électromotrice n'est donc produite en lui. Lorsqu'au contraire cet enroulement fait un angle avec le plan vertical, il est traversé par une partie du flux magnétique qui donne naissance dans cet en roulement à une force électromotrice s'ajou- tant algébriquement à la tension du conduc teur 14 pour donner la tension dans le con ducteur 16.
La grandeur de la partie captée du flux dépend de l'angle plus ou moins <B>D,</B> n a.<B>d</B> que l'enroulement 18 fait avec le plan vertical. Il en est de même de la force électro motrice induite dans cet enroulement 18-, son sens change suivant que le flux pénètre dans l'enroulement par une face ou par l'autre de celui-ci, de telle façon que la tension engen drée s'ajoute à la tension du conducteur 14 ou s'en retranche. Il est simple de se rendre compte que cette tension est en phase avec la tension primaire alimentant l'enroulement 12 et, par suite, avec celle du réseau 13-14; il s'ensuit que la tension du réseau 15-16 l'est aussi.
Le moteur 1.0 est placé sous la commande d'un dispositif mesurant la tension du réseau 15-16 et fait tourner le rotor 6 dans un sens ou dans l'autre suivant les besoins pour main tenir la tension dans ce réseau à la valeur de consigne, quelles que soient les variations de la tension du réseau 13-14 entre des limites données. Le survoltage et dévoltage maximum de la tension du réseau 13-14 de part et d'autre de la valeur de consigne sont égaux dans cette forme d'exécution.
Lorsque l'enroulement 18 est traversé par le courant allant du conducteur 14 au conduc teur 16, il produit un champ magnétique lo cal supplémentaire de fuite donnant naissance à une force électromotrice de self-induction dont l'effet est de produire une chute de ten sion considérable entre les conducteurs 14, 16; notamment, quand le courant du réseau est décalé sur la tension. La spire de court- circuit 22 est destinée à compenser cet ef fet.
Lorsque le rotor 6 a une position telle que son enroulement 18 est dans le plan vertical, le courant passant dans l'enroule ment provoque dans la spire 22 un courant égal, et de sens inverse, qui, par le flux qu'il engendre, annule, autrement dit étouffe complètement, le champ local de fuite. Par contre, quand l'enroulement 18 du rotor 6 fait un angle avec le plan vertical, cet étouf fement est moindre, mais pratiquement suf- filant. La. chute de tension mentionnée n'existe ainsi pratiquement pas.
Au lieu de n'utiliser qu'une spire 22, on peut placer plusieurs spires isolées les unes des autres, situées dans des plans verticaux c'est-à-dire dans des plans parallèles à l'ai mantation générale) et se trouvant à une cer taine distance les unes des autres. Si l'en roulement 18 du rotor 6 n'est pas exactement en regard d'une spire de court-circuit, la com pensation du champ magnétique local de fuite est réalisée par les spires immédiate ment voisines, d'une manière plus que suffi sante pour les besoins industriels. La compen sation est d'autant plus complète que le nom bre des spires de court-circuit est plus grand.
Ainsi que cela a été indiqué, la première forme d'exécution donne par rapport à la va leur de consigne de la tension un survoltage et un dévoltage égaux. La seconde forme d'exécution (fig. 4) fournit un survoltage et un dévoltage inégaux grâce au fait qu'elle possède sur la branche médiane 2 de sa car casse 1 un enroulement secondaire 24 en sé rie avec l'enroulement 18 du rotor 6 et les conducteurs 14, 16 des deux réseaux. La tension constante produite dans l'enroule ment 24 s'ajoute à la tension du conducteur 14 et à celle de l'enroulement 18 ou s'en re tranche pour donner la tension du conducteur 16.
Suivant les caractéristiques de cet enrou lement, on peut avoir un survoltage maximum et un dévoltage nul, ou un survoltage nul et un dévoltage maximum, ou encore des survol tages et des dévoltages variables entre ces limites.
La troisième forme d'exécution (fig. 5 et 6) est utilisée pour le réglage automatique d'un réseau triphasé à basse tension, 500 V, par exemple, à 50 périodes/seconde. Sa car casse 30 a également la forme générale d'un transformateur statique. Elle comprend un cadre rectangulaire présentant trois saillies intérieures 31. 32, 33 dont les surfaces po laires ou semelles sont à<B>120'</B> les unes des autres et constituent un logement cylindrique 34 dans lequel est placé le rotor 36 qui, comme dans les formes d'exécution précéden- tes, complète le circuit magnétique de la car casse. Ce rotor est mis en mouvement comme précédemment par un moteur électrique placé sous la dépendance d'un organe de mesure.
Les saillies ou pôles portent des enroule ments d'excitation 37 couplés, par exemple, en triangle et branchés sur les conducteurs 41, 42, 43 des phases du réseau à régler.
Le rotor 36 présente trôis alvéoles fendus 47 à 120 l'un de l'autre et parallèles à l'axe du logement 34. Ces alvéoles contiennent trois groupes de spires 44, 45, 46 qui vont chacun d'une encoche à l'autre, et qui sont chacun montés en série entre les conducteurs 40 et 43, 39 et 42, 38 et 41 des deux réseaux.
Des alvéoles fendus 48, ménagés dans les plans axiaux des saillies 31, 32, 33 et paral lèles au logement 34, contiennent des spires de court-circuit 49 étouffant les champs ma gnétiques locaux de fuite des trois enroule ments 44, 45, 46. ' Le fonctionnement de la troisième forme d'exécution est le suivant: Lorsque les alvéoles 47 occupent les posi tions représentées sur les fig. 5 et 6 par rap port aux saillies ou pôles 31 à 33, le flux magnétique résultant passant dans les enrou lements 44, 45, 46 est nul: donc les forces électromotrices engendrées dans ces derniers le sont aussi.
Quand les plans des. enroule ments, par contre, sont perpendiculaires aux axes des pôles, ces flux et ces forces électro motrices sont maximum. Ces dernières sont pratiquement en phase avec les tensions dans les enroulements 37 et par suite avec celles dans les conducteurs 38, 39, 40.
En effet, en faisant tourner le rotor dans le sens des aiguilles d'une montre, le flux à travers la bobine 45-46 augmente, passe par son maximum lorsque la bobine est de vant le pôle 32, et diminue ensuite jusqu'à zéro, lorsque la bobine est devant la spire 49 en court-circuit montée sur les pôles 31 et 32. Durant tout ce trajet, la force électro motrice induite de la bobine 45-46 reste en phase avec la tension d'excitation de la bo bine primaire 37 portée par le pôle 32. Si on continue le mouvement de façon à placer la bobine 45-46 devant le pôle 31, la force électromotrice induite dans 45-46 est alors en phase avec la tension dans la bobine 37 de ce pôle.
Si donc on borne la course du rotor à l'arc polaire du pôle 32, la force électromotrice in duite reste constamment en phase avec la ten sion du pôle 32, contrairement à ce qui se passe dans le régulateur d'induction classique triphasé. Un sait en effet que dans ce der nier, la force électromotrice du rotor est cons tante en grandeur, mais change d'orientation avec la position du rotor.
Le moteur de commande déplace le rotor 36 entre ces deux positions. extrêmes, suivant les indications du dispositif de mesure.
Comme dans la première forme d'exécu tion, les spires 49 compensent l'effet des champs magnétiques locaux de fuite des en roulements 44 à 46.
Selon la fig. 7, les saillies polaires por tent des enroulements secondaires 51, 52 53 en série respectivement entre les conducteurs 38 et 41, 39 et 42, 40 et 43. Les tensions constantes induites en eux s'ajoutent algé- briquement aux tensions des conducteurs 38, 39, 40 et permettent d'obtenir les survoltages et des dévoltages inégaux.
Les enroulements d'excitation pourraient aussi être couplés en étoile ou en zigzag.
Il est possible d'utiliser les formes d'exé cution décrites comme autotransformateurs, de manière à régler un réseau dont la ten sion réglée a une valeur différente de la ten sion d'alimentation, grâce aux enroulements secondaires 24 ou 51, 52 ou 53.
Ces formes d'exécution offrent divers avantages: Grâce au fait que la carcasse magnétique affecte la forme générale d'un transformateur statique et que le ou les enroulements d'exci tation est ou sont disposés sur cette carcasse sous forme de bobines concentrées, on obtient une économie importante sur le prix de re vient par rapport aux régulateurs d'induction connus, car ainsi on évite la présence d'al- véoles et de bobinages étalés pour l'enroule ment ou les enroulements d'excitation.
Le réglage de la tension du réseau ali menté a lieu de façon continue, sans saut. entre les limites prévues; elles produisent un décalage pratiquement nul dans le réseau réglé; elles ne comprennent ni contacts servant à couper ou à rétablir le passage de courant, ni bagues, ni balais; par suite elles ne donnent pas lieu à des parasites de T. S.
F. et ne sont susceptibles d'aucune usure ou détérioration; dans ces conditions, elles peuvent fonc tionner aussi souvent qu'on le désire; elles ne comprennent pas d'organes d'ac cumulation d'énergie, des ressorts, par exem ple, donnant lieu à des vibrations lors de leur fonctionnement; leur fonctionnement est aussi silencieux que celui d'un transformateur statique; elles permettent d'obtenir des dévoltages et des survoltages inégaux sans nécessiter l'adjonction de transformateur extérieur au variomètre.
Lesdites formes d'exécution pourraient servir au réglage de caractéristiques des ré seaux autres que la tension.
Elles peuvent ne pas comporter de spires de court-circuit telles que 22 ou 49.
Le variomètre selon l'invention peut éga lement servir au réglage non automatique d'un réseau, soit par commande directe à la main, soit par commande manuelle à distance.
Il peut être utilisé autrement que comme régulateur automatique ou non automatique.