FR2527832A1 - Transformateur electrique a circuits primaires modulaires alimentes selectivement - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN TRANSFORMATEUR REGLABLE DE MANIERE QUASI-CONTINUE, SANS INTERRUPTION DE L'ALIMENTATION DU PRIMAIRE ET SANS MISE A ZERO DE LA TENSION DU SECONDAIRE. IL EST CARACTERISE EN CE QUE LE PRIMAIRE COMPREND AU MOINS DEUX MODULES QUI COMPRENNENT CHACUN DEUX BOBINAGES 1 ET 2 AINSI QUE DEUX CIRCUITS MAGNETIQUES 3 ET 4 TANDIS QU'UN BOBINAGE SECONDAIRE UNIQUE 5 EST COMMUN AUX DEUX BOBINAGES PRIMAIRES 1 ET 2. DES MOYENS TELS QUE DES CONNECTEURS 7 ET 8 PERMETTENT DE NEUTRALISER L'INDUCTION DES PRIMAIRES 1 ETOU 2 DANS LE SECONDAIRE 5 TOUT EN CONSERVANT L'ACTIVITE DU CIRCUIT MAGNETIQUE 3 ETOU 4 CORRESPONDANT.

Description

Transformateur électrique à circuits primaires

modulaires alimenté sélectivement.

La présente invention concerne un transformateur à ten-

sion variable.

On sait que ce genre de tranformateur tend à résou- dre le problème qui consiste à faire varier une tension de

sortie à partir d'une tension d'entrée nominale constante.

De tels transformateurs ont de multiples applications: en galvanoplastie ils permettent d'ajuster le courant

en fonction du produit traité et de la surface inté-

ressée;

en transmission mécanique ils entrent dans la constitu-

tion de variateurs de vitesse; en métallurgie ils assurent une alimentation des fours

à induction réglables.

Jusqu'à maintenant, les transformateurs connus pré-

sentent de très nombreux inconvénients.

Ainsi, par exemple, dans les transformateurs à prise, le secondaire comporte plusieurs bornes de sortie et un commutateur est appliqué sélectivement à l'uneou l'autre

de ces bornes pour donner une tension d'utilisation va-

riable en fonction de la hauteur du secondaire à laquelle

se trouve la prise.

Avec un tel dispositif, on se heurte à des sauts et à des ruptures de charge très graves qui obligent à une limitation extrême des puissances réguler et, malgré cela,

l'installation subit une usure rapide.

On connaît également les "auto-transformateurs" à cur-

seur qui prévoient une seule prise de sortie sur le secon-

daire mais celle-ci est mobile et constituée par un galet

en charbon.

On comprend aisément que lorsque le galet passe d'une

spire à l'autre il les met en court circuit et cela provo-

que une chauffe du charbon qui s'use rapidement et qui obli-

ge à limiter la puissance de variation.

Toutefois, on rencontre ici un avantage qui vient de la régulation qui est quasi continuepuisque le pas est

d'une seule spirede sorte que si l'on imagine que le secon-

daire est formé par un bobinage de 220 spires, le pas est égal à 1

Les amplificateurs magnétiques ou"transducteurs" com-

prennent un circuit magnétique et une bobine de self,ce quil permet d'ob Lnir un réglage sans pièce mécanique en mouvement,

car on agit en saturant et en désaturant le circuit magnéti-

que en provoquant un déphasage.

Il en résulte un régime non sinusoïdal et par voie de.

conséquence, un décalage entre le courant et la tension qui

conduit à un cosinus 9 très mauvais.

Enfin, les développements de l'électronique ontpermis d'utiliser des thyristors qui donnent un signal de sortie non sinusoïdal et analogue, par conséquent, à celui d'un

transducteur, mais sans déphasage.

En revanche, chaque interruption provoque des sautes

de courant inadmissibles dans la pratique.

En résumé, les dispositifs connus présentent les incon-

vénients suivants: commutation avec rupture de charge, puissance d'utilisation limitée, régime sinusoïdale déformé, cosinus p variable, puissance massique identique à celle d'un transformateur normal,

incidence économique défavorable par le coût élevé.

La présente invention remédie à tous ces inconvénients comme on le verra par la suite, puisqu'un transformateur conforme à l'invention ne connait aucune limite de puissance,

fonctionne avec un régime sinusoïdal pur, présente un cosi-

nus iconstant, ne provoque pas de rupture de charge et permet un réglage d'une finnesse aussi grande que l'on veut

du fait que le pas de ce réglage peut être pratiquement in-

sensible.

L'invention sera bien comprise par la description dé-

taillée ci-après faite en référence au dessin annexé Bien

entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à

titre d'exemple indicatif et non limitatif.

Les figures l et 2 sont des vues schématiques, respec-

tivement en plan et de faced'un transformateur élémentaire

conforme à l'invention.

Les figures 3 à 6 sont desschémas montrant différentes solutions pour l'alimentation sélective individuelle de-s dif- férents modules primaires que comporte un transformateur

conforme à l'invention.

La figure 7 est un schéma montrant la conception pos-

sible d'un tranformateur conforme à l'invention.

La figure 8 es-t une vue schématique d'un mode de réali-

sation particulier de l'invention La figure 9 est un schéma montrant l'application de

l'invention à la régulation d'un transformateur de puissance.

La figure 10 est un schéma partiel d'une variante de

réalisation.

La figure 11 montre schématiquement une possibilité de bobinage "en huit" pour le secondaire commun à deux circuits primaires.

L'invention a pour objet un transformateur électrique desti-

né à délivrer une grandeur électrique réglable, notamment à des fins de

régulation, caractérisé en ce qu'il comprendd'une part au moins deux mo-

dules qui comprennent chacun au moins un bobinage de circuit primaire et qui sont indépendants et, d'autre part un seul bobinage decircuit secondaire commun à tous les modules, chacun de ceux-ci étant associé à des moyens permettant de neutraliser son

induction électrique individuelle dans le bobinage du cir-

cuit secondaire commun, tout en conservant l'activité du

circuit magnétique correspondant.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention les moyens sont constitués par un connecteur individuel à

chaque module et ayant deux positions, dans l'une desquel-

les le bobinage de circuit primaire est alimenté normale-

ment par une tension d'origine nominalement constante et dans l'autre desquelles ledit circuit magnétique reste

activé à partir de la même tension d'origine mais en indui-

sant une tension nulle par soustraction.

Les deux positions du connecteur correspondent respective-

ment à l'alimentation normale du bobinage du circuit

primaire et à sa mise en court-circuit.

-Entre la tension d'alimentation et chacune des deux bor-

nes du bobinage de circuit primaire de chaque module sont intercalés deux interrupteurs électroniques tels

que des thyris Lors ou des t-ansistors montés tête-

0 êbhe et commandes sélectivement pour assurir i'nver-

1 en et 'a imenicat in dudi-t bobinage.

-Chaque module comprend de-ux bobinages de circuit primai-

re alimentés sélectivement, soit pour assurer i'induc-

tion normale dans le bobinage de circuit secondaire,

suit pour la neutraliser.

les deux boblnages sont de ssis inverses, un ccnnecteur étant prévu pour établir le contact entre la tension

d'origine et l'un ou l'autre de ces deux bobinages.

Les deux bobina 2 es sont de même sens et un Inverseur

est intercalé e Antre les bornes d'un seul de ces bobi-

nages et la tension d'origine qui alimente simultané-

ment l'autre bobinage.

Le bobinage de circuit primaire du premier module est alimenté par les deux lignes principales d'une source

de tension et le bobinage correspondant des modu-

les suivants est alimenta à l'une de ses extrémités par l'une des deux lignes principales et à son autre

extrémité par une dérivation issue d'un point intermé-

diaire, notamment médian, du bobinage de circuit pri-

maire du module précédent.

Les modules ont une tension nominale procurant avec un courant donné une puissance qui est différente pour chaque module, le total de ces puissances individuelles

étant sensiblement égal à la puissance maximum admissi-

ble pour le circuit secondaire unique.

Les puissances des modules sont des fractions dégressi-

ves régulières de la puissance totale et dont les déno-

minateurs sont des puissances entières de deux.

En se reportant aux figures 1 et 2, on voit-qu'un transformateur conforme à l'invention peut comprendre, comme ici, deux modules qui comprennent chacun un seul bobinage primaire respectivement 1 et 2 associés chacun à un circuit magnétique respectivement 3 et 4, ces deux circuits primaires étant associés à un seul bobinage de

circuit secondaire 5 commun aux deux modules l et 2.

Chaque bobinage primaire 1 et 2 est relié indépendam- ment à une source de tension 6 nominalement constante,

par exemple 220 Volts.

Pour chaque bobinage, se trouve un commutateur res-

pectivement 7 et 8 pouvant occuper deux positions dans

l'une desquelles il établit le circuit normal (connec-

teur 8 sur les figures l et 2) tandis que dans l'autre (connecteur 7 figure 1), il met le bobinage correspondant

en court-circuit.

De la sorte, selon que le commutateur de chaque bobi-

nage de circuit primaire est dans l'une ou l'autre de ses deux positions, le circuit secondaire unique 5 a une tension qui correspond soit à celle qui résulte du

bobinage i seulement, soit à celle qui résulte du bobina-

ge 2 seulement, soit à celle qui résulte de l'action des

deux bobinages 1 et 2 à la fois.

Une installation complète comprenant un transforma-

teur conforme à l'invention, est équipée d'un dispositif de commande, éventuellement programmé, et agissant sur

tous les connecteurs pour agir sélectivement sur l'alimen-

tation individuelle de chaque module primaire.

Il en résulte qu'en calibrant convenablement les mo-

dules primaires, on peut atteindre un très grand degré

de précision et de finesse de réglage.

Naturellement, une version simple consiste à prévoir

une pluralité de modules tous égaux entre eux.

Mais, selon une version plus élaborée, il est inté-

réssant de prévoir que les modules ont une tension nomi-

nale qui est établie pour procurer, avec un courant don-

né, une puissance qui est différente pour chaque module.

Le total de ces puissances individuelles est sensi-

blement égal à la puissance maximum admissible pour le

circuit secondaire unique.

Selon une variante de l'invention qui s'avère être

particulièrement intéressante, les modules sont des frac-

tions dégressives régulières de la puissance totale et

s'établissent selon un code binaire.

En d'autres termes, le dénominateur de chaque frac-

tion est une puissance entière de 2 de sorte que le mo-

dule le plus puissant est égal à la moitié de la puis-

sance totale P, soit Pl les autres modules ayant une puis-

-Z P P P P P

sance égale respectivement à T,-g-'T,, dû-, etc

On voit, ainsi, que le pas de réglage, ou saut mini-

mum, est-égal à la plus petite fraction de P prévue dans

le transformateur.

Il est par conséquent possible dans la pratique, sans aucune difficulté, de réaliser un transformateur

composé d'une pluralité de modules de dimensions dé-.

croissantes qui, au nombre de huit procurent une finesse de réglage égale à S Dour le dernier module ce qui est une excellente preformance Lorsque la puissance demandée est égale à 2, on n'active que le module N'l Si l'on désire l'augmenter P

de, on active en plus le module N 08 Pour l'augmen-

ter encore de P on active le module N 07 en neutrali-

sant, simultanément le module N 08 etc Chaque module étant commandé sélectivement, toutes

les combinaisons sont possibles avec une finesse de ré-

glage égale à N-, N-1 étant la fraction de la ouissance

du dernier rc>dule d'un ensemble donné.

Il faut souligner, car cela est une caractéristi-

que intéressante de l'invention, que chaque module pri-

maire est peu volumineux et que le passage d'un réglage

au a à un réglage au 1 ne nécessite que l'adjonc-

M 255

tion d'un transformateur supplémentaire de très petites dimensions. En se reportant maintenant à la figure 3, on voit un schéma électrique d'un transformateur conforme à l'invention comprenant six modules identiques 10 à 15 et, bien entendu, toujours un seul bobinage de circuit

secondaire 16.

Chaque module comprend un bobinage 17 à 22 associé

à un circuit magnétique individuel 23 à 28.

La source de tension alternative 30 est reliée à deux lignes principales 31 et 32 sur lesquelles sont

branchées les alimentations individuelles de chaque modu-

le primaire respectivement 33 à 38 et 39 à 44.

Le type de connexion choisi est celui qui a déjà été décrit en regard des figures 1 et 2 c'est-à-dire que chaque module 10 à 15 est associé à un connecteur

respectivement 45 à 50 mobile entre deux positions cor-

respondant à l'alimentation normale ou à la mise en

court-circuit de chaque bobinage 17 à 22.

Pour simplifier le dessin, on a représenté tous les modules 10 à 15 comme s'ils avaient tous les mêmes dimensions. Cependant, dans la réalité, si on adopte le mode de réalisation préféré selon lequel les modules procurent des puissances différentes, il est clair qu'ils ont des

dimensions d'autant plus faibles que la puissance dé-

veloppée est elle-même faible.

Si l'on retient la variation binaire de cette puis-

sance par rapport à la puissance totale P admissible par l'unique bobinage de circuit secondaire 16, on a p pour le module 10 une puissance égale à È, pour le p module 11 une puissance égale à, etc En supposant que l'installation est alimentée en 220 Volts avec un courant efficace de 48 Ampères, on obtient les résultats groupés dans le tableau ci-après Tension| courant I Puissance en KVAFractionépaisseur liens-corn de la du circuit

Module du pri- efficace en en puissance magndti-

maire enen Ampèresmonophasé triphas i totaleque enmmi -Volt i _ _ _ t S

110 48 5,28 15,24 1/2 50

il 55 48 2,64 7,92 1/4 25 t 12 ' 27,5 48 t,32 1/8 12,5 I' i 32 I 3,96 J 1/8 12,5

13 13,751 48 0,66 1,98 1/16 6,25

1 l) i 14 5 87 18 i 033 0,: 1 l 3 -25 I

"'5 3,44 48 0165 0,5 1/64 1,56

3,44 48 i 165 1/64 1,56 I -itaux ?i 2 < 0,6 1

Il ressort de la description ci-dessus, que la tension du secon-

daire est fonction du nombre de modules sous tension et

qu'elle peut, de ce fait, v rier de O à 100 pour 100 en modi-

fiant le rapport du nombre de spires des bobinages primaires

au nom Dre de spires du bobinage secondaire en prenant la pré-

caution de shunter les bobinages des modules non activés pour

-20 leur donner une impédance nullece qui est bien le cas puis-

que le secondaire devient alors conducteur.

Le transformateur unique conforme à l'invention fonction-

ne, en quelque sorte, comme une série de transformateurs dont

les secondaires seraient tous en série.

Cette solution entraîne une économie massique très sensi-

ble puisque la puissance d'un tel transformateur-variateur est la même que celle qu'aurait un transformateur classique

sans réglage.

En se reportant maintenant à la figure 4, on va décrire un transformateur du même type que celui qui a été décrit précédemment, c'est-à-dire dont chaque module ne comprend qu'un seul bobinage primaire, mais avec l'utilisation de

thyristors tête-bêche pour agir sélectivement sur l'induc-

tion produite par le bobinage primaire.

Sur cette figure, on n'a représenté que deux modules respectivement 51 et 52 mais l'ébauche du module 53 montre que l'on peut, comme cela résulte des explications précédentes

Prévoir un nombre de modules quelconque au-dessus de deux.

Chaque module comprend un bobinage de circuit primaire

respectivement 54 et 55 et un circuit magnétique individuel 56 et 57.

Chaque module est alimenté à partir d'une source de ten-

sion 58 raccordée à deux lignes principales 59 et 60 à chacune des-

quelles sont raccordées les bornes desdeux bobinages 54 et 55. Chacune de ces bornes 54 a et 54 bd'une part, 55 a et 55 b d'autre

part aboutit à une dérivation à deux branches sur chacune des-

quelles se trouve un thyristor, lesquels sont montés tète-bê-

che pour les mêmes dérivations: 61 et 62-63 et 64-65 et 66-67 et 68.

Ces thyristors sont commandés par tous moyens électroni-

ques connus de telle manière que dans le même bobinage primai-

re donné soit envoyé un courantisoit dans un sens soit dans -l'autre.

Il en résulte que dans un cas le bobinage secondaire uni-

que 70 est le siège d'une tension qui, le cas échéant, s'ajou-

te aux autres tensions nées des autres modules, tandis que dans l'autre

cas aucune tension n'est induite dans le bobinage secondaire.

On voit ainsi que selon le sens dans lequel le bobinage

est parcouru il y a neutralisation de l'effet d'induction.

Mais, ici encoreela magnétisation des circuits magnéti-

ques est permanente, quel que soit le sens effectif du cou-

rant En d'autres termes, les circuits magnétiques sont tou-

jours alimentés, mais la tension dans le bobinage secondaire

est soit effectivement induite soit nulle.

La solution électronique qui vient d'être décrite pré-

sente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer le fait que l'enclenchement et la rupture se font au zéro de la sinusoïde de sorte que quelle que soit la combinaison utilisàe

pour les modules, il y a conservation du régime sinusoïdal pur.

En outre, l'emploi de thyristors ou de transistors pour effectuer la commutation d'une manière sélective des modules,

permet d'obtenir des vitesses de commutation extrêmement gran-

des, nécessaires pour réguler des grandeurs électriques à

très hautes performances.

En se reportant maintenant aux figures 5 et 6, on voit un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel

chaque module comprend deux bobinages de circuit primaire.

Sur la figure 5 on a représenté un module complet 71 et

l'amorce d'un second 72 avec, comme toujours, un seul et uni-

que bobinage de circuit secondaire 73.

Chaque module comprend un circuit magnétique 74 et deux bobinages de même pas respectivement 75 et 76. Une source de tension 77 est reliée à deux lignes 78 et 79, cette dernière aboutissant directement à l'une des bornes

76 a du bobinage 76 et à la borne 80 a d'un connecteur 80.

* La ligne 78 aboutit à une dérivation à deux branches dont l'une aboutit à la borne 76 b du bobinage 76 et l'autre

est reliée d'une part à la borne 75 a du bobinage 75 et d'au-

tre part, à la borne 81 a d'un bobinage 81 dont le pas est in-

verse de celui du bobinage 75 et dont la seconde borne 81 b peut être reliéeà la ligne 79, comme la borne 75 b, selon la

position du connecteur 80.

Avec ce mo-ntage, on voit que le courant qui se divise selon les flèche Fl et F 2 parcourt toujours le bobinage 76

et, selon la position du connecteur 80, parcourt soit le bo-

binage 75 soit le bobinage 81.

Dans le premier cas une tension est induite dans le bobi-

nage secondaire 73 et cette tension vient s'ajouter à la ten-

sion induite du bobinage 76 tandis que dans l'autre cas le bobinage 81 ayant un enroulement de pas inverse du bobinage , la tension induite dans le bobinage secondaire 73 vient non plus s'ajouter mais se soustraire à la tension induite à partir du bobinage primaire 76 de sorte que, finalement, le bobinage secondaire 73 est parcouru soit par la tension nominale du module 71 soit par une tension nulle pour le

même module 71.

Dans cette hypothèse, le bobinage secondaire 73 est par-

couru, le cas échéant, par les seules tensions induites par

les autres modules.

En se reportant maintenant à la figure 6, on voit un montage qui lui aussi comprend deux bobinages primaires pour chaque module mais, ici, la neutralisation de chaque module

s'obtient par des moyens différents.

On a représenté deux modules complets 90 et 91 et l'ébau-

che d'un troisième 92.

il

Chacun de ces deux modules comprend un bobinage primai-

re 93 et 94 associé à un circuit magnétique 95 et 96 et dont les bornes sont reliées en permanence à deux lignes 97 et 98

alimentées par une source 99.

En outre, chacun de ces modules comprend un deuxième bobi-

nage respectivement 100 et 101 associé à un circuit magnéti-

que 102 et 103, l'ensemble des modules correspondant,comme

toujours, à un unique bobinage secondaire 104.

Entre les lignes 97 et 98 d'une part et les bornes des

bobinages 100 et 101 d'autre part, sont intercalés des inver-

seurs respectivement 105 et 106.

On comprend qu'avec ce montage, selon la position que l'on

donne à chaque inverseur situé dans chaque module, le bobirna-

ge correspondant 100, 101, etc est parcouru de la même manière que le bobinage correspondant 93, 94, etc ou se trouve en opposition de sorte que, comme dans le cas de la figure 5, le bobinage secondaire 104 est parcouru par une tension induite qui s'ajoute ou qui se retranche à celle, permanente, des bobinages 93, 94, etc La tension aux bornes du bobinage secondaire 104 est donc bien le résultat d'une addition dés tensions de chaque

module activé.

En se reportant maintenant à la figure 7, on voit que l'on a représenté graphiquement la manière de diviser la puissance totale P admissible par le bobinage secondaire en

des modules ayant chacun, pour un courant donné, une puis-

sance qui est une fraction régulièrement dégressive de la puissance P. Ce graphique tend à montrer visuellement que l'on peut sans difficulté atteindre une extrême finesse de réglage

puisque l'on pourrait, quelle que soit la puissance P, pré-

voir un dernier module de puissance égale à a ou même TG-G O ou etc Ce graphique montre également que l'obtention de cette finesse se fait moyennant un module extrêmement compact et donc bon marché alors que généralement l'augmentation d'une performance donnée est proportionnellement beaucoup plus

compliquée et coûteuse que la performance elle-même.

Sur la figure 8, on a schématisé un transformateur confor-

me a l'invention comprenant quatre modules du type selon le-

quel chacun'de ceux-ci comprend deux bobinages primaires et

deux circuits magnétiques.

On voit que pour chaque module 110, 111, 112 et 113 les deux bobinages rtspectivement 114 f-it 115, 116 et 117, 118 et

-i 9, 12 f et 121 sont égaux 'de même que les circuits magnéti-

- re pcndant; 2 t l _i 23: et 125, 126:t '27, 128

ei 129.

Il cst en effet fondamental u,, les deux circuits Drip-ai-

res et les deux circuits magnétiques de chaque module soient

0 g U r mne nt en pl O r ue c k l is e eu t r a Hse; 'ctre.

On D, e L i e r e' e r'l u at-1 cin ré':ui antees

soit nulle, soit égale à l'addition des deux circuits pri-

maires de chaque,odule-

Chacue module a l:e f'o ior hi i, O at obtenue

?ar 1 ' in'iró ion a,: -helr ', or'mre par rappor: 'autre.

Sur la figure 9, on a représenté un exemple d'applica-

tion de l'invention à la régulation d'un transformateur.

Sur cc schéma, on 'mit:inq modules 130 à 134 associés à un circuit secondaire 135 -ui constitẻ lui-même le circuit primnire d'un transformateur de puissance comprenant, à la

manière connue, un circuit maqnétique 136 et un circuit se-

condaire 137.

La figure-10 rerésente un schéma d'une variante selon laquelle une dérivation est connectée au milieu de l'un des

deux enroulements de chaque module et constitue l'alimenta-

tion de l'enroulement correspondant du module suivant.

Ainsi, par exemple,le module 140 est alimenté en 220 Volts à partir de la source 141 par deux lignes principales 142 et 143 Cette tension est appliquée à l'enroulement 144 associé

à un homologue 145 -

Du milieu de l'enroulement 144, part une dérivation 146 qui aboutit à l'extrémité de l'enroulement correspondant 147 associé à un homologue 148 du module suivant 149 L'autre extrémité de l'enroulement 147 est reliéedirectement à la

ligne 142 de sorte que la tension d'alimentation de l'enrou-

lement 147 est de 110 Volts seulement.

De la même manière, l'enroulement 150 associé à l'enrou-

lement 151 du module 152 est alimenté en 55 Volts et ainsi de suite, le secondaire 153 étant toujours unique et commun

à tous les modules.

Le premier module 140 a une puissance de avec un cou- rant de T pour un courant nominal de i Le module 149 a P et È Le module 152 a à et etc Avec cette variante, le nombre de spires des enroulements du primaire est constant pour tous les modules, quelle que

soit leur puissance On parvient de la sorte à une standar-

disation qui conduit à une économie de main d'oeuvre.

D'autre part, on réalise des économies de matière premiè-

re (cuivre) puisque le courant, dans chaque module, a une valeur décroissante pour laquelle le diamètre du fil de bobinage peut être exactement adapté Pour un ensemble de

module, on parvient à une excellente adéquation entre le cou-

rant et la quantité de cuivre nécessaire et suffisante.

Les détails pratiquesde la construction d'un transfor-

mateur conforme à l'invention sont à la portée de l'homme de

métier mais on peut citer, toutefois, les dispositions ci-

après plutôt que d'avoir des dimensions rationnelles, certes, mais peu pratiques comme celles qui sont schématisées sur la figure 7, il est préférable de prévoir pour les circuits magnétiques des dimensions constantes pour ce qui est de la

longueur et de la largeur tandis que l'on fait varier seu-

lement l'épaisseur selon la puissance désirée pour chaque module.

Ce mode de construction est schématisé par la figure 8.

Un exemple chiffré se trouve dans le tableau de la page 8

o la dernière colonne indique l'épaisseur du circuit ma-

gnétique en millimètres comme seule dimension variable d'un module à l'autre, la longueur et la largeur étant établies

une fois pour toutes.

Plutôt que de construire un important transformateur com-

posé exclusivement de modules conformesà l'invention, il est possible d'associer un transformateur banal à un

transformateur conforme à l'invention et comportant plu-

sieurs modules de petite puissance, ce transformateur

agissant comme régulateur du premier.

Une application de ce principe se trouve dans les trans-

formateurs de ligne auxquels on peut adjoindre quelques modules qui régulent automatiquement les variations de tension.

La possiblité de combiner un gros transformateur à ten-

sion constante et un transformateur conforme à l'invention à tension réglable, conduit à quatre solutions possibles qui sont respectivement: la réalisation d'un transformateur complet conforme à l'invention dans une seule structure;

la réalisation dans une première structure d'un trans-

formateur à tension constante et d'une partie modulaire conforme à l'invention puis, dans une deuxième structure, un ensemble de modules ne servant qu'aux réglages fins de la puissance minimum; la réalisation dans deux structures différentes d'un

transformateur à tension constante et d'un transforma-

teur modulaire conforme à l'invention, ces deux struc-

tures étant électriquement connectées; la réalisation d'un ensemble de régulation comprenant d'une part un transformateur à tension constante auxbornes du secondaire et d'autre part, un transformateur à tension réglable au primaire dans la plage de -15 à

+ 15 %.

Comme indiqué plus haut, la commande des différents mo-

dules peut être obtenue soit par des moyens électro-mé

caniques, soit par des moyens électroniques.

Lorsque le circuit primaire des modules comporte deux bo-

binages et deux circuits magnétiques, l'enroulement peut être obtenu soit indépendamment pour chacun d'eux soit en continu pour les deux bobinages en donnant à chaque spire

un parcours en 8, comme cela est schématisé sur la figure 11.

Le régime sinusoïdal restant pur à tous les instants, un transformateur selon l'invention permet d'alimenter un

redresseur en conservant son ondulation résiduelle naturelle.

Il faut noter que la disposition de deux circuits magné-

tiques avec deux circuits primaires pour chaque module donne des résultats tout à fait différents du montage connu sous le nom de "shunt magnétique" car celui-ci n'a pas d'enroulement primaire Il en résulte des fui- tes créant un déphasage courant-tension important d'o

un cosinus v médiocre.

Selon l'invention, au contraire, on obtient un cosi-

nus R'de l'ordre de 0,75 avec des réalisations du type représenté sur les figures 1 à 3 et très sensiblement égal à 1 dans le cas des réalisations illustrées par

les figures 4 à 6.

On peut prévoir un transformateur modulaire conforme à

l'invention utilisant des solutions mixtes électro-méca-

niques et électroniques notamment en prévoyant des thy-

ristors pour le dernier module seulement, ces thyristors ne jouant que sur une fraction infime de la sinusoïde et ne

provcquant une variation de puissance "up dns des proportions ab-

solum ent insignifiantes avec un taux de distorsion très réduit.

Il ressort de la description ci-dessus, que l'invention

permet de réaliser un transformateur à tension réglable qui comprend des avantages extrêmement marqués par rapport aux dispositifs connus:

La rupture se fait en "pleine onde".

La coupure et la fermeture des circuits de mise en action

des modules se fait au O de la sinusoïde puisque la modi-

fication du nombre de modules utilisés a pour conséquence

une action sur l'amplitude de la sinusoïde.

La surface de fuite est réduite au minimum.

La commutation se fait sans rupture de charge.

Le réglage se fait selon une progression pas à pas ex-

trêmement fine.

On peut utiliser des dispositifs de stabilisation de tous

types connus.

La puissance est illimitée.

Un transformateur conforme à l'invention a un rendement

égal à celui d'un transformateur normal.

Le réglage se fait sans aucune interruption de l'alimenta-

tion électrique.

La variation de tension est réalisée à partir d'un systè-

me d'asservissement pas-a-pas qui Évite une mise à zéro

de la tension du secondaire, lorsqu'il faut la moduler.

L'invention n'est pas limit e i euls modes de réalisa-

tion décrits et représentés mais en embrasse au contraire toutes lc, varian*c$

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Transf ormateur él ectri que des ti né à dé lîivrer une gran-

deur électrique réglable, notamment à des fins de régulation, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part au moins deux modules'qui comprennent chacun au moins un bobinage de

circuit primaire ( 1 et 2) et qui sont indépendants et, d'au-

tre part, un seul bobinage de circuit secondaire ( 5) commun à tous les modules, chacun de ceux-ci étant associé à des moyens permettant de neutraliser son induction électrique individuelle dans le bobinage de circuit secondaire commun ( 5), tout en conservant l'activité du circuit magnétique

primaire correspondant ( 3-4).

2 Transformateur selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que les moyens sont constitués par un connecteur < 7-8) individuel à chaque module et ayant deux positions dans l'une desquelles le bobinage de circuit primaire ( 1-2)

est alimenté normalement par une tension d'origine nomina-

lement constante et dans l'autre desquelles le circuit magnétique ( 3-4) reste activé à partir de la même tension

d'origine mais en induisant une tension nulle par soustrac-

tion. 3 Transformateur selon la revendication 2, caractérisé

en ce que les deux positions du connecteur( 45 à 50) corres-

pondent respectivement à l'alimentation normale du bobinage

de circuit primaire ( 17 à 22) et à sa mise en court-circuit.

4 Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre la tension d'alimentation et chacune des

deux bornes ( 54 a-54 b, 55 a-55 b) du bobinage de circuit pri-

maire ( 54-55) de chaque module ( 51-52) sont intercalés deux interrupteurs électroniques tels pue des thyristors ou des transistors ( 61 à 68) montés tête-bêche et commandés sélectivement pour

assurer l'inversion de l'alimentation dudit bobinage ( 54-55).

Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque module ( 71) comprend deux bobinages de circuit'primaire ( 75 et 81) alimentés sélectivement, soit pour assurer l'induction normale dans le bobinage de circuit

secondaire ( 73) soit pour la neutraliser.

6 Transformateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux bobinages ( 75 et 81) sont de sens inverses, un connecteur ( 80) étant prévu pour établir le contact entre

la tension d'origine et l'un ou l'autre de ces deux bobi-

nages ( 75 ou 81). 7 Transformateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux bobinages ( 93-100, 94-101) sont de même sens et en ce qu'un inverseur ( 105-106) est intercalé entre

les bornes d'un seul de ces bobinages ( 100-101) et la ten-

sion d'origine qui alimente simultanément l'autre bobinage

( 93-94)

8 Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bobinage de circuit primaire ( 144) du premier module ( 140) est alimenté par les deux lignes principales ( 142-143) d'une source de tension ( 141) et que le bobinage correspondant ( 147-150) des modules suivants ( 149152) est alimenté à l'une de ses extrémités par l'une ( 142) des deux lignes principales ( 142-143) et à son autre extrémité par

une dérivation ( 146) issue d'un point intermédiaire, notam-

ment médian, du bobinage de circuit primaire ( 144) du modu-

le précédent ( 140).

9 Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules ont une tension nominale procurant avec un courant donné une puissance qui est différente pour chaque module, le total de ces puissances individuelles étant sensiblement égal à la puissance maximum admissible

pour le circuit secondaire unique.

Transformateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les puissances des modules sont des fractions dégressives régulières de la puissance totale et dont les

dénominateurs sont des puissances entières de deux.