Régulateur électrique. L'objet de l'invention est un régulateur électrique, permettant de régler, par exem ple, la tension dans un réseau.
Le régulateur selon l'invention comporte un transformateur sectionné, dont un commu tateur de réglage met les sections en service ou hors service, en vue de modifier la gran deur à régler.
Il est caractérisé par le fait que ce commutateur de réglage est un tube à mercure ayant une forme générale circu laire et présentant, concentriquement à son centre de courbure, un certain nombre d'élec trodes de réglage pour la mise en service ou hors service des sections du transformateur, et à sa périphérie, une électrode de forme générale circulaire, une goutte de mercure étant prévue, de grosseur telle, qu'en faisant basculer le tube par l'intermédiaire d'un servomoteur dans un plan pratiquement vertical,
elle relie l'électrode circulaire suc cessivement aux électrodes de réglage, sans pouvoir toutefois relier deux de ces dernières entre elles.
Le dessin annexé représente des formes d'exécution de l'objet de l'invention, données à titre d'exemple.
Les fig. 1, 2, 3 en sont une vue .de face et deux élévations latérales.
La fig. 4 est un schéma des connexions électriques.
Les fig. 5 et 6 représentent deux détails. La fig. 7 est le schéma d'une variante. Le réseau monophasé 61 dans lequel la tension doit être réglée comporte deux con- ducteurs 60, 71 (fig. 4) dont l'un est com mun avec le conducteur 71 du réseau d'ali mentation 72, dont la tension varie. Entre les conducteurs 76 du réseau 72 et 60 du ré seau 61 est intercalé le secondaire d'un trans- formateur 62;
le secondaire est divisé en cinq sections 62a... 62e qui sont mises en ser vice ou hoirs service suivant la tension ré gnant dans le réseau 72 pour la forme d'exé cution représentée.
Cette dernière comporte: un dispositif 1 (fig. 1 à 4) mesurant la tension à régler du réseau 61, un commutateur constitué par un tube à mercure 2 actionné par le dispositif de me sure 1 et fermant ou ouvrant des circuits électriques, un servomoteur électrique rotatif 6 com.- mandé par le commutateur ? et susceptible de se mouvoir dans les deux sens,
un second commutateur constitué par un tube à mercure 10, rotatif, actionné par le servomoteur 6 et mettant en service ou hors service les sections<I>62a... 62e</I> du secondaire du transformateur 62 suivant les indications du dispositif de mesure 1.
Le dispositif de mesure 1 (fig. 1, 3. 4) est constitué par un moteur à champ tour nant comportant de la manière habituelle un stator fixe analogue à celui des moteurs d'in duction et fixé à une plaque de base métal lique 22 du régulateur, un rotor mobile tour nant dans le :
stator et formé d'un tambour en un métal bon conducteur de l'électricité, une pièce en une matière magnétique reliée ma- gnétiquement au stator et fermant le circuit de celui-ci à travers le rotor.
Le stator com porte un bobinage biphasé la qui est relié aux conducteurs 60,<B>71</B> et dans une phase duquel on interpose une capacité 5 non- représentée sur la fig. 4. telle qu'elle y pro voque un décalage de<B>90'</B> de l'intensité par rapport à l'intensité de l'autre phase qui, elle, est alimentée directement. Le champ tournant ainsi obtenu donne naissance dans le rotor à un couple qui est fonction de la tension du réseau 60 et est équilibré par un ressort 3.
L'effort du ressort 3 peut être ajusté à la valeur désirée grâce au fait que son point de fixation supérieur 3a est ré glable; sa longueur est suffisante pour que l'on puisse considérer cet effort comme cons tant par suite .de la faible amplitude du dé placement de son point de fixation inférieur 3b.
Afin que le couple du moteur 1 soit aussi indépendant que possible de la valeur de la fréquence du courant d'alimentation, le sta- tor est bobiné pour une valeur inférieure à la tension réglée; le surplus de la tension est absorbé par une résistance additionnelle 4 (voir aussi la fig. 2).
Sur l'arbre du rotor du moteur 1 est ri gidement fixé le tube à mercure 2 (fig. 3 et 4) participant donc à tous les mouvements da rotor -et, suivant la position de ce dernier, fer mant ou ouvrant des circuits électriaiies du servomoteur 6 au moyen de quatre électrodes 2a, 2b, 2d,
2e et d'une goutte de mercure 2s Le servomoteur 6 fait tourner dans un sens ou dans l'autre le tube à mercure<B>_10</B> (fig. 1, 3, 4, 6).
Ce tube<B>10</B> a une forme ge- nérale circulaire et présente selon la fig. 4 neuf, selon la fig. 6, onze électrodes radiales l Oa... 10k ;
les électrodes 10a, 10e... 10k sont reliées aux sections 62a... 62e du transforma- teur 62 au nombre de cinq, tandis que les électrodes intermédiaires 10b. 10d... 10j sont en relation avec des résistances de passage 21.
Une électrode<B>101</B> de forme générale cir culaire se trouve dans la partie périphérique du tube 10 et est en communication avec le conducteur 60 du réseau 61. Lorsque le tube 10 tourne dans son plan avec un arbre 13, la goutte de mercure 10m fait contact entre l'une des électrodes 10a, 10b... 10k et l'élec trode<B>101;
</B> elle a un volume tel, qu'elle ne peut établir le contact qu'entre une électrode principale 10a, 10e... <B>101</B> et une électrode de passage 10b, 10d... 10i, mais jamais entre deux électrodes principales 10a, 10c...
Les électrodes 10a, 10b... 10k sont connectées à des bornes fixes 12 an moyen de .câbles non- représentés sur les fig. 1 et 3, faits en cuivre nu, extrêmement souples et enroulés autour de l'arbre 13 avec suffisamment de "mou" pour leur permettre de faire un tour com plet;
cet arbre est recouvert d'un mannhon de bakélite; chacun des câbles se trouve entre deux plaques isolantes 11;
il ne peut y avoir communication directe ou indirecte entre ces câbles. Les bornes 12 sont reliées par des conducteurs fixes à des bornes fixes 93 con- nectées elles-mêmes aux sections 62n... 62e du transformateur 62 et aux résistances de pas sage 21 montées sur des poulies de porce laine 21a;
celles-ci assurent à la fois l'isola tion thermique et l'isolation électrique.
La rotation du tube 10 avec l'arbre 13 a lieu grâce au servomoteur électrique 6 (fig. 1, 2 et 4) constitué par un moteur d'in duction réversible.
Le servo,-moteur actionne un réducteur de vitesse 7 (voir aussi la fig. 3), sur l'arbre lent duquel est fixé un tambour 8 (voir encore la fig. 5) muni d'un ergot 8a qui entraîne à chaque tour une croix de Saint-André 9 calée sur l'arbre 13 du tube 10 et présentant six encoches équidistantes 9a;
chacune de celles-ci correspond à une po sition de 10 telle que l'une des électrodes principales 10a, 10c... 101c soit reliée à l'élec trode<B>101</B> parla goutte l0rn. Le couple servo moteur 6 est assez grand pour vaincre avec toute sécurité les frottements et les résis tances mécaniques provenant des divers élé ments mobiles.
Les moyens suivants sont prévus pour obliger le servomoteur 6 à terminer tout mouvement commencé, de façon que le tube 10 ne puisse occuper de manière durable que les six positions où la goutte 10m met en re lation l'électrode<B>101</B> avec l'une des électrodes 10a, 10c... 101r.. L'une des extrémités de cha cun des deux enroulements<I>6a, 6b</I> (fig. 1 à 4) du servomoteur 6 est reliée par un conduc teur commun 70 au conducteur commun 71 des deux -réseaux 61, 72;
leur autre extré mité est connectée par des conducteurs 73 ou 74 à des lames d'acier 15a, 15e (voir aussi la fig. 5) et aux électrodes 2a, 2e du tube 2, les deux autres électrodes 2b, 2d de celui- ci sont en relation avec des lames d'acier 15b, 15d; une cinquième lame d'acier<B>15e</B> est en communication .avec le conducteur 60 par un conducteur 75. Les cinq lames sont isolées et sont placées celte à côte; les lames exté rieures sont plus courtes que la lame centrale, les trois lames médianes sont munies de con tacts sur chacune de leurs deux faces, tan dis que les lames extrêmes ne présentent de contact que sur leur face interne.
Au repos, les contacts des lames 15a et 15b, d'une part, 15d et 15e d'autre part, ne sont pas en prise les uns avec les autres; seules les électrodes <I>2a et 2b,</I> 2c et 2d, la goutte de mercure 2s peuvent fermer les circuits ,des enroulements fia, 6b.
Lorsque les lames 15b, 15d, au con traire, sont amenées respectivement en prise avec les lames 15a, 15e, leurs contacts shuntent les électrodes 2a et 2b, 2c et 2d, si bien que les circuits des enroulements 6a, 6b demeurent fermés, même si le tube 2 revient à sa position de repos.
Les déplacements des lames 15b, 15d sont obtenus grâce au fait que la lame 15c, plus longue, est heurtée au passage par une saillie latérale 8c du tam- boux 8 tournant dans un sens ou dans l'autre.
La saillie 8c n'occupe qu'une fraction du pourtour de 8, correspondant à l'-are existant entre deux électrodes principales du tube<B>10;</B> dès qu'elle cesse d'être en prise avec la lame 15c, elle permet à celle-ci de reprendre sa position de repos. Dans ces conditions, le cir cuit de l'un ou de l'autre des enroulements <I>6a, 6b,</I> une fois fermé par le tube 2, le de meure jusqu'à -ce que le tambour 8 ait tourné d'une quantité telle, que la lame<B>15e</B> soit abandonnée par la saillie 8c. A ce moment, ledit circuit s'ouvre.
Pour que le réseau 61 continue à être ali menté par le réseau 72, mais avec une tension non-réglée, quand un accident arrive au tube 10 ou aux connexions .le reliant aux bornes 12, un dispositif de sécurité 16 (fig. 1, 2, 4) est prévu.
Il comporte une bobine 18 mesu rant la tension entre le conducteur 76 du ré seau 72 et l'électrode<B>101</B> du tube 10; cette bobine 18 agit sur une armature 17 solidaire d'un pont conducteur 16a pouvant occuper deux positions; à l'une des positions., il réunit deux contacts 16b,<B>16e</B> communiquant respec tivement par un conducteur 7 7 avec la sec tion médiane<B>62e</B> du secondaire de transfor mateur 62 et par un conducteur 78 avec le conducteur 60 du réseau 61;
à l'autre, il re lie respectivement .deux cbntacts .16d, 16e aux deux parties du conducteur 70. Un en cliquetage 16f maintient l'armature 17à la seconde position, quand elle y a été amenée, et ne peut être libéré qu'à la main.
Tant que le tube 10 et les connexions sont en bon état, la tension mesurée par la bo bine 18 est minime, est même nulle lorsque la goutte 10m de mercure fait contact avec l'électrode 10a et -est trop petite dans tous les cas pour que l'armature 17 soit attirée; cette dernière demeure à la position à la quelle le pont 16a relie les contacts 16d, 16e.
Si l'on suppose maintenant que le tube 10 vient à se rompre, l'alimentation du ré seau 61 cesse pour un moment, mais la bo bine 18 est instantanément alimentée par la tension totale du réseau 72, et attire brusque ment son armature 17, qui est verrouillée à la nouvelle position par l'encliquetage;
le pont 16a relie les contacts 16b,<B>16e</B> et le con- ducteur 60 est directement connecté au con- ducteur 76, sans l'intermédiaire du tube 10.
Le réseau 61 est alimenté en courant par le réseau 72 comme auparavant, mais sous la tension non-réglée de celui-ci. Par suite de la communication établie par le pont 16a entre les contacts 16b, 16c, la tension agis sant sur la bobine 18 est redevenue très fai ble, la bobine peut donc demeurer indéfini ment en circuit, sans risquer de s'échauffer indûment.
D'autre part, l'alimentation du servomoteur 6 est interrompue entre 16d, 16e.
Admettons maintenant que l'une des con- nexions entre les électrodes 10a... 10k du tube et les sections 62a, 62e se rompt, par exemple la connexion de l'électrode 10d.
Tant que la goutte de mercure 10m se trouve ailleurs que sous l'électrode 10d, rien ne se passe; l'armature 17 n'est pas attirée; le ré seau 62 est alimenté comme précédemment avec une tension réglée.
Si, par suite d'une opération de réglage, la goutte 10m arrive cous l'électrode 10d, il y a cassation de l'ali mentation du réseau 62 et le dispositif de sé- curité agit comme indiqué plus haut.
Le fonctionnement de ce dernier est si rapide que l'interruption est très courte et ne peut gêner le fonctionnement des appareils d'utilisation branchés sur 62.
lies différents organes du régulateur sont montés sur la plaque 22 (fig. 1, 2, 3) au moyen de pièces métalliques et isolantes.
Un couvercle 23 en tôle pleine les recouvre tous à d'exception des bornes 93 qui sont munies d'un couvercle spécial commun 24 facile ment enlevable. Le fonctionnement général de la forme d'exécution décrite est le suivant:
La tension à régler du réseau 61 est me surée par le dispositif 1 au travers de la ré- sistance additionnelle 4 qui a été fixée de fa çon à obtenir la valeur de la tension voulue;
de même, le ressort 3 a été tendu de manière que, la tension ayant la valeur désirée, le moteur 1 soit en équilibre, c'est-à-dire que la goutte de mercure du tube à mercure 2 soit dans sa position médiane,
elle ne fait donc contact ni à droite ni à gauche et l'alimenta- tion du servo-moteur 6 est coupée.
Supposons qu'il survienne une baisse de tension du réseau réglé<B>62;</B> le couple du mo teur 1 diminue et l'effort du ressort anta goniste 3 l'emportant, le rotor de ce moteur 1 tourne dans le sens inverse des aiguilles de la montre;
si la variation de tension dé- passe la moitié de l'insensibilité totale du régulateur, la goutte de mercure du tube 2 touche les électrodes de gauche 2a, 2b;
le circuit de l'un des enroulements, 6a, du servo- moteur 6 est fermé et le rotor de celui-ci se met à tourner dans le sens voulu pour réta blir la tension;
ce faisant, il entraîne, par l'intermédiaire du réducteur 7, le tambour 8 dont l'ergot 8a, après avoir parcouru un cer tain chemin, s'engrène dans une des encoches 9a de la Croix de Saint-André 9 et, le mou vement se poursuivant,
fait tourner le hibe à mercure 10 de façon que la goutte de mer cure 10m passe d'une électrode principale à l'électrode principale suivante, c'est-à-dire à la prise suivante du transformateur de ré- glage 62. Si la correction ainsi apportée à la.
tension du réseau 61 est suffisante, le mo teur 1 retrouve sa position d'équilibre et le tube à mercure 2 coupe en ce qui le concerne l'alimentation du servo-moteur 6 qui conti nue cependant son mouvement dans le même sens, grâce aux moyens prévus<I>15a,</I> 151i. <I>15c,
</I> jusqu'à ce que le passage d'une électrode principale à la suivante soit complètement terminé.
Inversement, si la tension augmente, le tube à mercure 2 bascule à droite, le servo- moteur 6 tourne en sens inverse du "ns ad- Inïs précédemment et le tube à mercure 10 passe à la prise suivante dans le sens du dé- voltage de façon à ramener la tension du ré seau 61 à sa valeur normale.
Dans le passage d'une électrode principale à la suivante, il y a obligatoirement une posi tion .où le débit du réseau passe par l'électrode de passage 21 et la goutte de mercure 10m; dans cette position, le courant circule au tra vers de la résistance de passage 21 qui pro duit une chute de tension égale à la tension entre prises successives du transformateur 8 de réglage 62; il en résulte que la goutte de mercure 10m se met à un potentiel égal à celui de l'électrode principale qu'elle va abor der; les étincelles de passage sont ainsi éli minées..
En outre, la résistance de passage a aussi pour but de limiter le courant de court- circuit dans la section du transformateur qui est momentanément mise en court-circuit par le passage de la goutte de mercure 10-m du tube 10.
Les moyens prévus en 8, 15 obligent non seulement le s ervo-moteur 6 à terminer tout passage commencé d'une électrode principale à la suivante, mais réalisent aussi une tem porisation -du régulateur.
En effet, le tam bour 8, depuis le moment où le tube à mer cure 2 a -donné l'ordre de réglage, doit par courir un: certain chemin avant de toucher la lame 15c; il s'ensuit que si, pendant ce che min, la tension revient à sa valeur normale, le tube à mercure 2 reprend sa position d'é quilibre, le servomoteur 6 s'arrête et la ten tative de réglage en reste là;
le régulateur laisse donc passer les variations de tension de peu d'importance et de courte durée sans les corriger, ce qui est tout à fait normal et même parfois indispensable dans ce genre de régulateurs. La valeur de la temporisa- tion ainsi réalisée est variable et dépend évi demment de la position .dans laquelle est resté le manchon 8 après la précédente opération de règlage;
mais elle ne peut pas dépasser les =/3 environ du temps mis par le man chon 8 pour faire un tour par suite de la lon gueur de la saillie 8a.
La forme d'exécution décrite convient pour le réglage d'un réseau à basse tension à 500 V par exemple, jusqu'à une puissance de passage de 10 KVA par exemple.
Dans le cas d'un réseau à basse tension de puissance de passage supérieure à <B>'10</B> KV A, le régulateur peut agir sur les sec tions d'un transformateur auxiliaire qui ali mente le primaire du transformateur de ré glage proprement dit.
S'il s'agit de régler un réseau à haute ten sion, supérieure par exemple à 500 V, de puissance de passage inférieure,ou supérieure à 10 KVA, on peut utiliser une double trans formation en 92 et 93 (fig. 7) pour éviter d'avoir de la haute tension dans le régula teur.
Lorsque les réseaux d'alimentation et à alimenter sont triphasés, le bobinage du dis positif .de mesure 1 ne diffère pas de celui d'un moteur d'induction triphasé ordinaire. Ii y a trois tubes à mercure: 10, au lieu d'un seul et les .connexions correspondantes.
Le dispositif -de mesuré peut différer de celui qui a été décrit.