CH186641A - Variomètre pour courants alternatifs industriels. - Google Patents

Variomètre pour courants alternatifs industriels.

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CH186641A
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rotor
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variometer
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windings
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Inventor
Juillard Ernest
Ateliers H Cuenod S A
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Juillard Ernest
H Cuenod S A Atel
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/08Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with core, coil, winding, or shield movable to offset variation of voltage or phase shift, e.g. induction regulators
    • H01F29/12Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with core, coil, winding, or shield movable to offset variation of voltage or phase shift, e.g. induction regulators having movable coil, winding, or part thereof; having movable shield

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Description


  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.  

Claims (1)

  1. REVENDICATION 'Variomètre pour courants alternatifs in dustriels, caractérisé en ce qu'il comporte: une carcasse en matière magnétique affectant la forme générale d'un transformateur sta tique; au moins un enroulement d'excitation disposé sur la carcasse sous forme d'au moins une bobine concentrée; un rotor en matière magnétique placé de façon à compléter le cir cuit magnétique de la carcasse; au moins un enroulement porté par le rotor et disposé de façon à pouvoir n'être traversé que par une partie du flux inducteur et dans lequel une force électromotrice prend naissance.
    SOUS-REVENDICATIONS 1 Variomètre selon la revendication, caracté risé en ce que ladite force électromotrice prenant naissance dans l'enroulement du rotor varie de façon continue sans saut quand on fait tourner le rotor et reste cons tamment en phase avec la ou l'une des ten sions d'excitation.
    \? Variomètre selon la revendication, caracté risé en ce qu'il comporte au moins un en roulement de compensation en court-circuit sur lui-même, porté par la carcasse et dis posé de façon à compenser et étouffer au moins partiellement le flux de fuite créé par l'enroulement du rotor, quand cet en roulement est traversé par un courant, en vue de supprimer ainsi la chute de tension réactive. 3 Variomètre selon la revendication, caracté risé par le fait que le ou les enroulements du rotor sont logés dans des alvéoles de celui-ci: 4 Variomètre selon la revendication, caracté risé par le fait que les connexions du ou des enroulements du rotor avec le ou les cir cuits extérieurs sont assurées par des con ducteurs souples continus, sans bagues ni balais.
    5 Variomètre selon la revendication et la sous-revendication 2, et utilisé pour du courant monophasé, caractérisé par le fait qu'il y a plusieurs enroulements de compen sation, isolés les uns des autres et disposés dans des plans parallèles à la direction du flux circulant dans la carcasse. 6 Variomètre selon la revendication et la sous-revendication 2, et utilisé pour du courant triphasé,- caractérisé par le fait qu'il y a au moins un enroulement de compensation pour chacun des pôles et que cet enroulement occupe un angle de 120 autour du logement.
    7 Variomètre selon la revendication, caracté risé par le fait que la carcasse porte au moins un enroulement secondaire couplé en série avec l'enroulement du rotor et dans lequel est créée une force électromotrice s'ajoutant par suite algébriquement à celle de l'enroulement du rotor.
CH186641D 1935-11-13 1935-11-13 Variomètre pour courants alternatifs industriels. CH186641A (fr)

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