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Transformateur réglable.
Le changement du rapport de transformation de trans- formateurs électriques avec prises de courant réglables ou transformai, surs auxiliaires exige, lorsqu'il s'agit de change- ments sous tension ou sous charge, l'emploi d'appareils com- mutateurs compliqués et coûteux.
L'invention vise la suppression de cet inconvénient..
A cet: effet, le changement du rapport de transformation dans un transformateur électrique est effectué de telle manière que, grâce à l'emploi de deux ou plus de deux circuits magné- tiques parallèles, d'une part, et d'enroulements de réglage appropriés, d'autre part, on produit un réglage de la distri- bution de flux sur les dits circuits et par là l'induction de tensions variables dans les enroulements secondaires.
La manoeuvre de réglage ne se produitplus sur les enroule- ments primaires ou secondaires, mais sur les enroulements
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de réglage spéciaux dont le transformateur est équipé. Il en résulte l'avantage qu'on n'a plus à commander que des tensions basses ou des courants' faibles.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'in- vention en tant que cela est nécessaire pour faire'comprendre celle-ci.
La fig. 1 montre un premier exemple. Le noyau ou lajambe métallique d'un transformateur à courant monophasé ou polyphasé est subdivisé en deux sections ou brandons de noyau a1 et a2 L'enroulement primaire, qui entoure l'ensemble de ces sections de noyau, est désigné par c, l'enroulement secondaire comprend les deux bobines dl, d2 montées respec- tivement sur les deux sections de noyau précitées, fi, f2 sont les enroulements de réglage, qui sont également répartis sur les deux sections de noyau.
Les deux moitiés d1 et d2 de l'enroulement secon- daire sont reliées en opposition l'une à l'autre; les deux enroulements de réglage f1 et f peuvent être reliés soit en parallèle, comme à la fig. 1, ou bien aussi en série.
Dans la connexion en parallèle des enroulements de réglage, les nombres de tours s31 sur la section de noyau a1 at ceux s32 sur la section de noyau a2 dans las enroulements de réglage seront de signe positif ; dans la connexion en série l'un de ces nombres de tours sera de signe négatif.- cur une tension constante à l'enroulement primaire c, la flux magnétique total N traversant les sections de noyau est- constant.
Il se répartira en deux flux partiels
N1 et N2 sur les deux sections de noyau al et a2 dans le rapport inverse des nombres de tours 531 et s32 suivant l'équation:
N1 : N2 = s32 : s31 (1)
Comme N1 + N2 = N, il s'ensuit que
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Si l'on désigne par
EMI3.2
E = k N s22 constant ..........(4) la tension induite par le flux total N dans le nombre de
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tours sg3 de la bobine secondaire d2 sur la section de noyau aq, puis par Fa1 = k NI si la. tension induite par le flux partiel ²\ .dans la bobine
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secondaire di avec le nombre de tours agi. et .par 23 = k 2 23.
la tension induite par le flux partiel N2 dans la bobine secondaire d2 avec le nombre de tours .833, on obtient en tenant compte des équations (2) et (3):
EMI3.5
EMI3.6
Aux bobines dl, d reliées. en opposition, on obtiendra comme tension secondaire:
E2 E22 - Eli ou
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EMI3.8
En rendant les nombres de tours épaux dans les deux bobines de l'enroulement, secondaire :
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.1= Sl39 l'équation (7) est ramenée à la forme simplifiée:
EMI3.10
Le tableau suivant montre, par exemple pour le cas de L'équation (8), de quelle manière le changement des
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nombres de tours ?31 et p2 durs les enroulements de réglage influence la teneion secondaire:
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T A b l n tr I. ww..<aw<mn.a<wswwwm tension totale 'tensions partielles
EMI4.3
a31 :
S'52 E2 E22 E21 1). -3 1 2, 0 E l, 50 E O,5 E z). -5 1 I,5 E 1,25 E O,251i: 3). oa 1 1,0 E 1,00 E 0 4) . 3 1 0,5 E 0,7515 -0 , 85 F.
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<tb> 5 <SEP> ) <SEP> . <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0,50 <SEP> E <SEP> -0, <SEP> 50 <SEP> E
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6). <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> -'0,5 <SEP> E <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> E <SEP> -0,75 <SEP> E <SEP>
<tb>
EMI4.5
7) . 1 - Z,0 E 0 -1,00 E
EMI4.6
<tb> 8) <SEP> 1-5 <SEP> - <SEP> 1,5 <SEP> E <SEP> -0,25 <SEP> E <SEP> -1, <SEP> 25 <SEP> 'Ci <SEP>
<tb>
<tb> 9) <SEP> . <SEP> 1 <SEP> -3 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> F. <SEP> -0,50 <SEP> E <SEP> -1,50 <SEP> E <SEP>
<tb>
A l'étape 5) de l'exemple, les flux sont égaux
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dans les deux sections de noyau. A l'étape 3}, l'enrouleiert de réglage fl est eourt-circuité, celui f ouvert.
Aux étapes l), 2) et 8), 9), la connexion en parallèle de f, et f2 a été changée en une connexion en série. On remarquera. le passade particulier du flux qui est inversé dans l'une des sections de noyau. A l'étape 2), par exemple, la section
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6>-z rpynu 1 conduit le flux Nl = -0,25 N et la section de noyau a conduit le ±lu,, Ne = + 1, 25 N; le flux total Est toujours égal à N
La grande faculté de réglage exprimée par l'équation (7) peut être étendue en couplant les deux enroule- ments de réglage ou de commande non pas directenent, mais par
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l'intermédiaire d'un trari,-4.Coi-inateur ordinaire ou d'un auto transformateur à rapport de transformation variable.
Supposons que ce rapport de transformation soit défini par 1 'équation:
EMI4.10
E S2 = a .E. 1, ou E39 est la tension du côté du transformateur intermédiaire relié a l'enroulement f2 et E. celle du côté du transforma- teur intermédiaire relié a l'enroulement f,-tandis que a désigne un facteur pouvant avoir toute valeur positive ou négative quelconque.
La tension secondaire devient pour cette connexion:
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Les deux possibilités de réglage, à savoir le changement de s31 et de s32 et le changement du facteur a peuvent être employées séparément ou simultanément .11 en est de même pour la connexion suivante.
L'introduction d'une tension additionnelle Ez dans le circuit de commande offre, en effet, d'autres possibilités de réglage encore, qui, pour le cas de s22 = s21' sont
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définies par l'équation suivante: S31 - 832 S22 R2 = 'R 3ld..os2.... * 2 Rz ....82.2...w4......... (10) sl 82 ,1 * 872: Ce cas se présente aussi par exemple lorsque les enroulements de réglage d'un transformateur polyphasé sont interconnec- tés. Dans l'équation (10), Ez peut avoir toute position vectorielle voulue.
Il convient de faire remarquer encore qu'on peut aussi utiliser pour le réglage, au moyen des circuits de réglage, des résistances, des bobines de réactance ou des ca- pacités renfermées dans les connexions entre les enroulements f1 et f2 ou mises en parallele avec les enroulements flet f2 ou avec des portions de ces enroulements.
Un autre exemple est représenté à la fig. 2. Dans cet exemple, la bobine dl de l'enroulement secondaire est supprimée . Pour le reste, cette forme d'exécution.comporte les deux sections de noyau al et a2, l'enroulons nt primaire c et les enroulements de réglage f1 et f2, tout comme dans la fig. 1. b, b désignent les jougs du transformateur monophasé ou polyphasé.
Le mode de réglage est le même que précédemment .
Les enroulements de réglage pe.rmettent aussi de réparait* le flux total N, qui reste constant,' suivant un rapport arbitraire, sur les deux sections de noyau a1 et a2.
Dans cette connexion simplifiée, on aura pour l'équation (8), l'équation suivante:
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pour l'équation (9), l'équation suivante: a.e31 E2 = E a. r 831 ..... , ....... (12) a-E'31 + 532 pour l'équation (10), l'équation suivante:
EMI6.2
L'effet du réglage, en admettant l'exemple du tableau I, est indiqué dans la colonne pour E22 de ce tableau. Eg d'après l'équation (11) est identique à la tension partielle E22 de l'enroulement d2 de la section de noyau a2 dans la disposition de la fig. 1.
Dans les formes d'exécution représentées par ]les s fig. 3 et 4, le noyau du transformateur est subdivisée respectivement, en deux et trois sections: a1, a2 en fig. 3, a1, a2, a3 en fig. 4, qui sont reliées par des ponte magné- tiques h1, h2. Dans l'exemple le plus simple, ce n'est que la section de noyau a2 qui seule porte les bobines d1, d2, d3de l'enroulement secondaire. Les enroulenents de'réglage sont indiqués en fi et f2 g1 et g2, 11 et 12 L'enroulement primaire est désigné par c, le joug par b.
Dans ces exemples, le flux qui induit les bobines secondaires peut être modifié pour chaque bobine individuelle tout à fait indépendamment des autres bobines .*. Aussi, par exemple, si f2 (g2, 12) est court-circuité et f1 (gl, 11) ouvert, le flux utile traversera exclusivement la section de noyau a1
En reliant les enroulements f1 et f2 en parallèle et en changeant leurs nombres de tours, le flux sera déplacé, comme dans les fig. 1 et 2, à la partie supérieure de la section de noyau a2. Si l'on court-eircuite finalement f1 et qu'on ouvre f2, le flux utile total traversera la bobine d1 (fig. 3) et prend par le pont h1 le chemin indiqué en fig . 3.
D'une manière analogue, le flux traversant les bobines d2 d peut être déplacé ou dévié par sauts quelconques de la section de noyau a1 à la section de noyau a2.
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Dans l'exemple de la fig. 5, b, b sont les jougs d'un transformateur monophasé ou polyphasé, al et a les sections de noyau de la jambe subdivisée, h un pont de connexion entre ces sections de noyau, c l'enroulement primaire de la jambe , d l'enroulement secondaire monté sur le dit pont de connexion, e f, i et k les enroulements de réglage.
L'enroulement secondaire d étant sans tension, les enroulements de réglage e et f, ainsi que i et k sont reliés en parallèle avec les mêmes nombres de tours. Le flux utile traverse les sections de noyau a1 et a2. le pont h est sans flux. Si l'enroulement d doit être induit en plein par le flux utile, on devra court-circuiter les enroulements e et k et relier en parallèle, par contre, les enroulements f et i. Le flux prend son chemin à travers l'enroulement f par h et a travers l'enroulement i. Si, par contre, on court- circuite les enroulements f et i et on relie en parallèle les enroulements e et k, le flux prendra son chemin par le pont h dans une direction opposée à la précédente.
Le réglage approximativement continuel ou graduel de la tension a l'enroulement d est effectué sensiblement de la même manière que pour les exemples des fige 1 et 2.
Les. enroulements e et k, d'une part, et ceux f et i, d'autre part, ont ici des propriétés correspondantes;-ils peuvent par suite être réunis entre eux, c'est-à-dire e et k, d'une part, et f et i, d'autre part, chaque fois, en un seul enroulement correspondant à f1 et à f2 dans les fig. 1 et 2.
Lorsque l'invention est réalisée dans une bobine de réactance, qui, en somme, n'est qu'un transformateur à vide (sans enroulement secondaire), l'enroulement secondaire dl, d2 sera sapprimé par exemple dans la disposition des fig. 1 et 2.
Les sections de noyau a1, a2 .....seront établies
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avec des résistances magnétiques différentes.
Si, alors, la section de noyau al présente une faible résistance magnétique, tandis que la section de noyau a2 possède une résistance magnétique élevée, L'enroule- ment primaire comportera, si l'enroulement de réglage a dévié le flux sur la section de noyau al, une réactance faible. Si, inversement, le flux est dévié par l'enroulement de réglage sur la section de noyau a2 la réactance de l'enroulement primaire augmente.
Comme tout autre transformateur, le transformateur suivant l'invention est également réversible, l'enroule- ment primaire et l'enroulement secondaire étant interchangea- bles. Il peut par exemple aussi servir à la transformation de courant constant dans l'enroulement dl, d2 en tension constante a l'enroulement c.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Adjustable transformer.
Changing the transformation ratio of electric transformers with adjustable sockets or transformers, auxiliary sockets requires, in the case of changes under voltage or under load, the use of complicated switching devices and expensive.
The invention aims to eliminate this drawback.
To this end, the change of the transformation ratio in an electric transformer is effected in such a way that, thanks to the use of two or more parallel magnetic circuits, on the one hand, and of adjustment windings On the other hand, an adjustment of the distribution of flux on said circuits and thereby the induction of varying voltages in the secondary windings is produced.
The adjustment operation no longer occurs on the primary or secondary windings, but on the windings.
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special settings with which the transformer is equipped. This results in the advantage that only low voltages or low currents have to be controlled.
The accompanying schematic drawing shows, by way of example, several embodiments of the object of the invention as necessary for the understanding thereof.
Fig. 1 shows a first example. The metal core or leg of a single-phase or polyphase current transformer is subdivided into two core sections or branches a1 and a2 The primary winding, which surrounds all of these core sections, is designated by c, the winding secondary comprises the two coils d1, d2 respectively mounted on the two aforementioned core sections, fi, f2 are the adjustment windings, which are equally distributed over the two core sections.
The two halves d1 and d2 of the secondary winding are connected in opposition to each other; the two adjustment windings f1 and f can be connected either in parallel, as in fig. 1, or also in series.
In the parallel connection of the adjustment windings, the numbers of turns s31 on the core section a1 and those s32 on the core section a2 in the adjustment windings will be of positive sign; in the series connection one of these numbers of turns will be of negative sign - at a constant voltage at the primary winding c, the total magnetic flux N passing through the core sections is - constant.
It will be divided into two partial flows
N1 and N2 on the two core sections a1 and a2 in the inverse ratio of the numbers of turns 531 and s32 according to the equation:
N1: N2 = s32: s31 (1)
Since N1 + N2 = N, it follows that
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If we denote by
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E = k N s22 constant .......... (4) the voltage induced by the total flux N in the number of
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sg3 turns of the secondary coil d2 on the core section aq, then by Fa1 = k NI if the. voltage induced by the partial flux ² \. in the coil
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secondary di with the number of turns acted. and. by 23 = k 2 23.
the voltage induced by the partial flux N2 in the secondary coil d2 with the number of turns .833, we obtain by taking into account equations (2) and (3):
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To coils dl, d connected. in opposition, we will obtain as secondary voltage:
E2 E22 - Eli or
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By making the numbers of turns spelled out in the two coils of the winding, secondary:
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.1 = Sl39 equation (7) is reduced to the simplified form:
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The following table shows, for example for the case of Equation (8), how the change of
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number of turns? 31 and p2 hard the regulating windings influence the secondary tension:
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T A b l n tr I. ww .. <aw <mn.a <wswwwm total voltage 'partial voltages
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a31:
S'52 E2 E22 E21 1). -3 1 2, 0 E l, 50 E O, 5 E z). -5 1 I, 5 E 1.25 E O, 251i: 3). oa 1 1.0 E 1.00 E 0 4). 3 1 0.5 E 0.7515 -0.85 F.
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<tb> 5 <SEP>) <SEP>. <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0.50 <SEP> E <SEP> -0, <SEP> 50 <SEP> E
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6). <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> -'0.5 <SEP> E <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> E <SEP> -0.75 <SEP> E <SEP>
<tb>
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7). 1 - Z, 0 E 0 -1.00 E
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<tb> 8) <SEP> 1-5 <SEP> - <SEP> 1.5 <SEP> E <SEP> -0.25 <SEP> E <SEP> -1, <SEP> 25 <SEP> ' Ci <SEP>
<tb>
<tb> 9) <SEP>. <SEP> 1 <SEP> -3 <SEP> - <SEP> 2.0 <SEP> F. <SEP> -0.50 <SEP> E <SEP> -1.50 <SEP> E <SEP>
<tb>
In step 5) of the example, the flows are equal
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in both core sections. In step 3}, the adjustment coil fl is short-circuited, that f open.
In steps 1), 2) and 8), 9), the parallel connection of f, and f2 has been changed to a series connection. We will notice. the particular passing of the flow which is reversed in one of the core sections. In step 2), for example, the section
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6> -z rpynu 1 leads the flux Nl = -0.25 N and the core section led the ± lu ,, Ne = + 1.25 N; the total flux is always equal to N
The great adjustment power expressed by equation (7) can be extended by coupling the two adjustment or control windings not directly, but by
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the intermediary of a trari, -4. Ordinary co-inator or an auto-transformer with variable transformation ratio.
Suppose this transformation ratio is defined by the equation:
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E S2 = a .E. 1, where E39 is the voltage on the side of the intermediate transformer connected to winding f2 and E. that on the side of the intermediate transformer connected to winding f, -While a denotes a factor which can have any positive or negative value any.
The secondary voltage becomes for this connection:
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The two setting possibilities, namely changing s31 and s32 and changing factor a can be used separately or simultaneously. The same is true for the next connection.
The introduction of an additional voltage Ez in the control circuit offers, in fact, still further adjustment possibilities, which, for the case of s22 = s21 'are
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defined by the following equation: S31 - 832 S22 R2 = 'R 3ld..os2 .... * 2 Rz .... 82.2 ... w4 ......... (10) sl 82, 1 * 872: This case also occurs, for example, when the regulating windings of a polyphase transformer are interconnected. In equation (10), Ez can have any desired vector position.
It should also be noted that it is also possible to use for the regulation, by means of the regulation circuits, resistors, reactance coils or capacitors enclosed in the connections between the windings f1 and f2 or placed in parallel with flet windings f2 or with portions of these windings.
Another example is shown in FIG. 2. In this example, the coil dl of the secondary winding is removed. For the rest, this embodiment carries the two core sections a1 and a2, the primary windings nt c and the adjustment windings f1 and f2, just as in fig. 1.b, b denote the yokes of the single-phase or polyphase transformer.
The setting mode is the same as before.
The tuning windings also allow to repair the total flux N, which remains constant, at an arbitrary ratio, on the two core sections a1 and a2.
In this simplified connection, we will have for equation (8), the following equation:
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for equation (9), the following equation: a.e31 E2 = E a. r 831 ....., ....... (12) a-E'31 + 532 for equation (10), the following equation:
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The effect of the adjustment, assuming the example of Table I, is indicated in the column for E22 of this table. Eg according to equation (11) is identical to the partial voltage E22 of the winding d2 of the core section a2 in the arrangement of fig. 1.
In the embodiments represented by] s fig. 3 and 4, the transformer core is subdivided, respectively, into two and three sections: a1, a2 in fig. 3, a1, a2, a3 in fig. 4, which are connected by magnetic spawns h1, h2. In the simplest example, it is only the core section a2 which alone carries the coils d1, d2, d3 of the secondary winding. The adjustment windings are indicated at fi and f2 g1 and g2, 11 and 12 The primary winding is designated by c, the yoke by b.
In these examples, the flux which induces the secondary coils can be changed for each individual coil quite independently of the other coils. *. Also, for example, if f2 (g2, 12) is short-circuited and f1 (gl, 11) open, the useful flux will exclusively cross the core section a1
By connecting the windings f1 and f2 in parallel and changing their numbers of turns, the flux will be shifted, as in fig. 1 and 2, at the top of the core section a2. If we finally short-circuit f1 and open f2, the total useful flux will cross coil d1 (fig. 3) and take the path indicated in fig. 3.
Similarly, the flux passing through the coils d2 d can be shifted or deflected by any jumps from the core section a1 to the core section a2.
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In the example of FIG. 5, b, b are the yokes of a single phase or polyphase transformer, al and a the core sections of the subdivided leg, h a connecting bridge between these core sections, c the primary winding of the leg, d l secondary winding mounted on said connecting bridge, ef, i and k the adjustment windings.
Since the secondary winding d is voltage-free, the regulating windings e and f, as well as i and k are connected in parallel with the same numbers of turns. The useful flow passes through the core sections a1 and a2. the bridge h is without flow. If the winding d must be induced in full by the useful flux, the windings e and k should be short-circuited and, on the other hand, the windings f and i should be connected in parallel. The flux takes its way through the winding f through h and through the winding i. If, on the other hand, the windings f and i are short-circuited and the windings e and k are connected in parallel, the flux will take its path through the bridge h in a direction opposite to the previous one.
The approximately continuous or gradual adjustment of the voltage at the winding d is effected substantially in the same manner as for the examples of figs 1 and 2.
The. windings e and k, on the one hand, and those f and i, on the other hand, have corresponding properties here; - they can therefore be joined together, that is to say e and k, d ' on the one hand, and f and i, on the other hand, each time, in a single winding corresponding to f1 and to f2 in FIGS. 1 and 2.
When the invention is carried out in a reactance coil, which, in short, is only a vacuum transformer (without secondary winding), the secondary winding d1, d2 will be applied for example in the arrangement of FIGS. 1 and 2.
Core sections a1, a2 ..... will be established
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with different magnetic resistances.
If, then, the core section a1 has low magnetic resistance, while the core section a2 has high magnetic resistance, the primary winding will have, if the tuning winding has deflected the flux on the section of al nucleus, weak reactance. If, conversely, the flux is deflected by the tuning winding on the core section a2 the reactance of the primary winding increases.
Like any other transformer, the transformer according to the invention is also reversible, the primary winding and the secondary winding being interchangeable. It can for example also be used for the transformation of constant current in the winding dl, d2 in constant voltage in the winding c.
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