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-mnaif pour l'aMORtatiOn âe la tension sax pornes d.'appareïls csnsomt dt. oar5.t aert., travaillant avec 'cla courant lersqtto la chane,aupé4te.
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transformateurs ou (Les moteurs à Induction, lorsque ces appareils sont mis sous charge.
Le principe de 1* invention consiste à monter en série avec l'appareil récepteur de courant une bobine d'in- duction comportant un noyau en métal aimantable, bobine dans la- quelle il se produit pendant la marche à vide une chute de ten- sion dépassant 2% du voltage aux bornes de l'appareil récepteur de courant non charge et dont le noyau aimant&ble est saturé à vide jusqu'à un point tel que, lorsque l'appareil récepteur de courant est chargé par un courant wattôT, le vecteur de tension qui se produit dans la bobine (L'induction augmente, non pas pro- portionnellement au courant qui traverse-la bobine,
mais seule- ment dans une mesure telle qu'il en résulte une augmentation au vecteur de tension relatif à l'appareil récepteur du courant après que le vecteur de tension mentionné ci-dessus a été re- tranché vectoriellement du vecteur de tension total.
Il peut etre utile, dans certains, cas, de pouvoir également provoquer de l'extérieur un réglage facultatif de la tension, en plus de l'augmentation de voltage automatique, en particulier lorsque la charge qui varie continuellement dans les appareils récepteurs decourant est principalement une charge ohmique, mais qu'il faut aussi compenser de temps à autre des chutes de tension assez grandes produites, par des charges oxyda- bles comportant un décalagede phases considérable.
On obtient ce résultat, suivant l'invention, en ajoutant encore à là bobine de self-induction, en plus de l'enroulement à courant principal destiné à être relié à l'ap- pareil consommateur de courant qu'il s'agit de régler, un deu- xième enroulement pouvant être alimenté par une source de cou- rant
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courant indépendante da courant qui alimente le premier enrou- louent
Lorsqu'il s'agit d'appareils polyphasés, la bobine de self-induction doit comporter, suivant l'invention, pour chaque phase, deux enroulements montas dans des phases différent, tes, ce qui permet, d'une part, de faire varier la caractéris- tique du réglage et, d'autre part,
de compenser l'inflaence de charges comportant un décalagede phases assez grand, '
Le dessin représente plusieurs exemples de réa- lisation de 1' invention,
Fig. 1 est le schéma de connexions d'an exemple de réalisation du dispositif servant à augmenter le voltage aux bornes pour le courant monophasé.
Fig. 2 est un diagramme vectoriel montrant le mode d'action de ce dispositif.
Fig. 3 est une variante du dispositif.
Fig. 4 montré le dispositif monté en triphasé.
Figs 5 et 6 montrent deux exemples de réalisa- tion alun dispositif monophasé comportant des enroulements ré- gulateurs à excitation séparée.
Fig. 7 est un dispositif dont la bobine de self- induction est divisée en plusieurs étages montés en série.
Fig. 8 est un dispositif dont la. bobine de self-induction est munie d'une bobine secondaire.
Fige 9 et 10 montrent deux exemples de réa- lisation d'on dispositif polyphasé comportant des enroulement régulateurs à excitation séparée.
Entre les conducteurs 1, 1 est monté l'appa- / reil
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l'appareil récepteur de courant 3 fonctionnant avec un courant de marche à vide, par exemple un transformateur dont on désire que le voltage primaire aux bornes augmente avec la charge. En avant du transformateur est montée, suivant l'invention, une bobine de self-induction4 dont le noyau 5, en métal aimanta- ble, en particulier le fer, a des dimensions telles qu'il se produise une saturation suffisante pour obtenir l'effet qui sera décrit plus loin.
La bobine de self-induction 4 doit avoir des dimensions telles qu'elle absorbe déjà à vide une tension représentant un.pourcentage appréciable du voltage aux bernes de l'appareil récepteur de courant 3, pour qu'on obtienne l'effet de réglage cherché, Cette tension doit dépasser 2% du voltage aux bornes de l'appareil à régler. En conséquence, lorsque la charge de l'appareil récepteur de courant 3 augmente, le courant qui traverse la bobine de self-induction 4 augmente également et tend à augmenter l'aimantation du noyau de fer 5.
Toutefois, si le fer se trouve dans le voisinage de son point de saturation, 1'.aimantation augmente dans une mesure moindre que le courant qui traverse la bobine de self-induction, de sor- te que la tension qui se présente dans la bobine de self-in- duction augmente également moins que l'intensité du courant, Le mode d'action est représenté par le diagramme vectoriel de la fig.2.
Le vecteur E représente le voltage total exis- tant entre les conducteurs: 1,1, voltage qui se répartit à vide de façon que la bobine de self induction 4 absorbe le voltage Et) et l'appareil 3 le voltage eo. Lorsque l'appareil récepteur est chargé par du courant watté, le voltage absorbé; par la bobine de self-induction a la, valeur vectorielle e1, de sorte que
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que le voltage est E.'1oar l'appareil rooeptaar 3, Le voltage ]Il aux bornes de l'appareil récepteur 3 a donc augmenté par
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rapport aa voltage EQ. correspondant à la marche à, vide.
Le voltage d e l'appareil récepteur peut aussi diminuer dansune très petite mesure lorsque la charge en courant watt± est très petite et ne représente qu'une -fraction du courant de marche à vide, c'est à dire qu'elle est négligeable en pratique. Ce
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cas peut se presjanter aussi lorsque- le décalage de phase entre l'intensité et le voltage dans la, bobiné de self-induction, pendant la marche 4 vide, est plus petit que dans l'appareil récepteur à régler.
On peut adapter la caractéristique de la bobine de self-induction aux différentes conditions exigées en choisissant convenablement la saturation, en faisant le noyau
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de fer de façon ql1t:il cohorte une partie rétrécie 6 011 an entrefer, ou en montant une résistance ahp3.qe.e 7 en dérivation sur la bobine de self...1ndllction. Dans la :(ig.S)o deux bobines de selfluclacilon ayant des caractéristiques différentes sont montées en série, par exemple la bobine 4 comportant une résis-
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tance en dérivation 7 et 3A bobine simple 4 Fig.4 montre le dispositif monté à titre
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d'exemple en triphasé et comportant trois bobines.de self-in- daction 4 enroulées sur tin noyau de fer commun.
Pour assurer la. symétrie des différentes phases, il est o.tile 'que le noyaa de fer porte encore une autre bobine S pour chaque phase, ces. bobines 3 étant montées en tri- angle
On Il bien déjà monté des bobines de réac-
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tion en avant de trànsformatetara mais ces bobines ne serf- Ij faiez
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servaient qu'à retenir des ondes de surtension abruptes et elles comportaient pour la fréquence de régime une self-induction aussi petite que possible, de sorte qu'elles ne contenaient presque jamais de noyau. de fer. On a également utilisé des bobines de réaction montées en avant de transformateurs pour limiter les courants de court-circuit.
Toutefois, ces bobines ne contenaient paa de fer non plus, ou bien elles présentaient un entrefer assez grand pour que la chute de tension produite dans .la bobine de réaction soit autant que possible proportion- nelle au courant de charge, -de sorte que e noyau. de fer ne pouvait jamais atteindre la saturation, . même à pleine charge.
La tension qui se présente tant dans. les bobines de réaction servant de protection contre les surtensions que dans celles qui sont utilisées jusqu'ici pour limiter le courant de court- circuit, était toujours considérablement inférieure à 2% du voltage aux bornes du transformateur, lorsque les bobines de réaction ne sont traversées que par le courant de marche à vide, mais au dessus de cette valeur la. tension devait croître sen- siblement proportionnellement au courant de charge. Or, pour qu'il se produise en réglage appréciable de la tension, il faut d'une part que la tension qui se présente dans la bobine de self induction dépasse déjà 2% à vida et, d'autre part, que la tension ne croisse pas proportionnellement au courant qui passe, mais qu'elle augmente dans une mesure considérablement plus petite.
Il suffit, en pratique, que la tension qui se présente dans la. bobine de self-induction soit au maximum égale à 1,4 fois la tension de marche à, vide lorsque le courant de charge qui traverse la bobine de self-induction a atteint le double du courant de marche à vide, et lorsque le courant atteint 10 / fois
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tôle la valeur correspondant à la marche vide, la. tension de la bobine de self-induction ne doit pas dépasser au maximum, quatre foie cette valeur.
Comme la tension de l'appareil récepteur de courant croît du fait que le vecteur de tension de la. bobine de self-induction se trouve déplace par la. charge produite par {La. courant watté, on ne peut obtenir on réglage pratique de la tension que si le décalage de phases du courant de marche est assez grand et si la charge comporte au moins une composante wattée assez grande pour que le décalage de phases entre l'in- tensité et la tension en charge normale ne dépasse pas 45 , c'est à dire que le vecteur de puissance (cos 4) ne soit pas infé- rieur à 0,7.
Dans le mode de réalisation représenté par la fig.5, comme dans les figures, précédentes, 3 est l'appareil récepteur de courant alternatif alimenté pair les conducteurs alternatifs 1,1 par exemple un transformateur, et 5 la bobine de self-induction dont l'enroulement 4 est monté en série avec le transformateur 3.
En plus de l'enroulement principal 4, le no- yau de fer 5 porte encore un enroulement particulier 20 pouvant $±ce alimenté par une source de courant, par exemple une -source de courant continu, indépendante de la source de courant qui alimente le transformateur 3 ou l'enroulement 4.
L'enroulement régulateur 20 est monté de préférence sur un pont particulier du noyau de fer annulaire 5 et il comporte en outre une spire de court-circuit 21. CeUe-ci a pour but d'écarter du pont qui porte l'enroulement régulateur 20 le champ alternatif produit par l'enroulement 4, de façon que ce pont ne soit traversé que par les lignes de force produites par l'enroulement 20 excité par-
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par du. courant continu.
Suivant que l'excitation de l'enroulement 20 augmente ou diminue, la résistance gnétique du circuit ma- gnétique de la bobine 4 augmenteou diminue également, ce qui fait qu'on peut aussi faire varier le voltage aux bornes du transformateur 3 à volonté entre des limites très éloignées.
En fig, 6 celle des branches du. noyau, de fer 5 qui porte l'enroulement régulateur 20 à excitation séparée est divisée en deux ou. plusieurs branches parallèles sur les- quelles l'enroulement 20 est monté de façon que le flux de force alternatif ne réagissepas par induction sur l'enroulement 20.
Les deux branches portent en outre une spire de court-circuit croisée 21 empêchant toute répartition inégale du. flux de force alternatif sur les deux branches.
Lorsque l'enroulement régulateur 20 est excité par du courant alternatif au. lieu de courant continu, les spires de court-circuit 21 sont supprimées.
Il peut être utile dans certains cas, lorsqu'au. utilise des bobines à excitation séparée, de remplacer par plu- sieurs bobines partiellea montées en série la bobine de self- induction montée en avant de l'appareil récepteur de courant al- ternatif à règler et d'exciter chacune de ces bobinea séparé- ment au moyen de courant continu..
Fig. 7 montre 4 titre d'exemple un dispositif de ce genre dans lequel les bobines partielles 32 peuvent être reliées au réseau accourant confina au moyen des interrupteurs Individuels 33.
Pour régler le voltage aux bornes, on met les bobines partielles 32 des enroulements à courant continu indi- viduellement
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individuellement en circuit suivant la grandeur du voltage déwatté dans le cas envisage en les saturant de courant contins.
On sait que la self-induction des bobines saturées de courant continu diminue jusqu'à devenir pratiquement négligeable , de sorte qu'il ne s'y produit aucune chute de tension. D'autre part, les bobines non saturées de courant continu compensent encore automatiquement et devantage la chute de tension produite par les courante wattés.
Le dispositif décrit est plueavantageux que celai des figs. 5 et 6, parce qu'il se produit, lorsque la saturation au moyen de courant- contins ntest que partielle, des vibrations harmoniques' supérieures qui déforment la courbe de tension. Par contre, ces harmoniques ne se produisent que dans une mesure tout à fait insignifiante lorsque les enroulements sont saturés.
Dans un autre mode de réalisation pratique du dispositif, la bobine de self-induction comporte, au lieu d'un enroulement d'excitation, à courant confina, une bobine secondaire dans laquelle une tension se produit sous l'action du flux de force qui traverse le noyau en fer.
Ce mode de réalisation est représenté en fig.8, dans laquelle la, bobine secondaire est désignée par 34.
Cette bobine peut être court-circuitée directement au moyen d'un interrupteur ou graduellement au moyen d'une self-induc- tion réglable ou d'une résistance 35. Le réglage extérieur a lieu de préférence par la mise en court-circuit de la bobine secondaire 34. Au lieu d'une bobine de self-induction 4 on peut aussi at'iliser plusieurs bobines montées en série, le cas échéant sur un noyau commun./
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il ne se produit aucune chute de tension dans la bobinesecondaire court-circuit'69 34, de sorte que la tension du dispositif augmente.
La. bobine de self-induction non court- circuitée produit aussi la. compensation automatiquement sous l'action des charges de courant watté
Dans le dispositif à courant triphasé représenté par fig.7, la bobine de self-induction comporte pour chaque phase deux enroulements 30 et 31 montés en série avec l'appa- reil récepteur de courant; par exemple le transformateur 3,.
Le montage est tel que le flux de force magnétique produit par chaque enroulement de self-induction traverse simultanément aussi un deuxième enroulement de self-induction faisant partie d'une phase différente de, celle du premier enroulement . Ce dispositif permet aussi de compenser l'action de charges pro- voguant un décalage de phases sensible.
Alors que le mode de réalisation représenté par fig. 7 comporte pour chaque phase du, transformateur 3 uns corps en fer particulier dans labobine de self-induction, dans la fig.8 les enroulements de self-induction de toutes les phases se trouvent sur un noyau commun en fer, les bobines 30 étant montées en série sur l'enroulement primaire 3a et les bobines 31 sur l'enroulement secondaire 3b du transformateur 3.
Dans les exemples représentés par fige. 7 et 8, la bobine de self-induction peut comporter aussi, en plus des enroulements montés en série avec le transformateur, un autre enroulement correspondant à l'enroulement régulateur 20 des fige. 5 et 6 et excité par une source de courant indépendante de celle de l'appareil 3 à régler.
Lorsqu'il s'agit de transformateurs à huile,
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les bobines de self-induction sont montres de préférence, suivant 1'invention, dans un bac à huile commun avec le trans- formateur.
Revendications*
1. Dispositif d'augmentation da voltage aux 'bornes d'appareils consommant du codant alternatif,'et fonctionnant avec un courant de marche à vide, lorsque la charge augmente, dispositif caractérisé par le montage' en série , avec l'appa- reil récepteur de courant, d'une bobine de self-induction com- portant un noyau en métal aimantable,
bobine dans laquelle il se profit à vide une chute de tension dépassant 2% du vol- tage aux bornes de l'appareil récepteur de courant non chargé et dont le noyau aimantable est saturé à vide jusqu'à un point tel que lorsque l'appareil récepteur de courant est chargé par un courant watté, le vecteur de tension qui se profit dans la bobine d'induction attente non pas proportionnellement au courant qui traverse la bobine,
mais seulement dans une me- sure telle qu'il en 'résulte une augmentation du vecteur de ten- sion relatif à l'appareil récepteur du courant après que le vecteur de tension mentionné ci-dessus a été retranché vec- toriellement Eu vecteur de tension,total.
2.Dispositif suivant la renvendication 1, carac- térisé en ce que le degré de saturation du noyau de fer de la bobine de self-induction est tel que lorsque la charge atteint.