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Transformateur régulateur de tension.
On connaît des agencements de transformateurs à noyaux de fer du type à plusieurs branches ou en échelle dans lesquels une aimantation initiale provoquée par un courant continu a pour effet de déplacer les flux magnétiques d'une branche ou armature transversale de ce noyau pour les faire passer dans une autre branche et réaliser de cette manière un réglage de la tension.
Dans tous ces agencements, ce réglage de la tension s'effectue, soit par la différence entre les flux magnétiques, soit par des enroulements en opposition. Par exemple le transformateur peut être construit de façon que les tensions de deux enroulements du transformateur enroulés sur des branches séparées du noyau se neutralisent mutuellement. Une aimantation initiale engendrée dans la seconde branche provoque le déplacement du flux magnétique de façon à le faire passer par une troisième branche dépourvue d'enroulement.
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De ce fait, la tension en opposition de la seconde branche diminue en raison de l'aimantation initiale provoquée par l'augmentation du courant continu, de sorte que la tension agissant dans l'enroulement de la première branche augmente d'une manière prépondérante. On peut aussi faire croître la tension alternative à régler, de façon qu'elle prenne une valeur déterminée. Cependant la marge de réglage ne peut être augmentée à volonté, car elle est limitée par l'etat magnétique du noyau de fer. L'emploi d'enroulements en opposition a le grand inconvénient d'augmenter la chute ohmique de potentiel, en neutralisant ainsi en partie l'accroissement de tension obtenu.
De plus l'enroulement principal doit être construit de façon à s'accommoder d'un certain excès de tension,étant donné que la diminution de tension dans l'enroulement en opposition varie d'environ 30 %. Si on augmente le nombre de tours au-delà de la valeur nécessaire par elle-même, l'influence de la tension de fuite augmente, c'est-à-dire de la tension qui en coopération avec la résistance ohmique agit de façon à annuler en partie l'augmentation de tension obtenue. De plus le montage a'enroulements en opposition exige aussi l'emploi d'un type de transformateur de dimensions accrues en conséquence, ce qui augmente notablement le prix de revient. Par l'invention, on supprime l'emploi d'enroulements en opposition ou de flux magnétiques en opposition.
Dans les agencements suivant l'invention, le déplacment des flux seul provoque un accroissement de la tension.
Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple : la fig.l est une vue schématique d'une forme de réalisation de l'invention ; la fig.2 est une vue analogue à la fig.l et représente une seconde forme de réalisation de l'invention ; la fig. 3 est un graphique servant à expliquer le fonctionnement du dispositif de la fig.2.
Les transformateurs du type précité comportent un noyau de
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fer à trois branches ou armatures transversales a, b, c (figs,l et 2). Pour expliquer l'idée de l'invention, on supposera qu'il n'existe pas de fuite. La branche intermédiaire b supporte l'enroulement primaire p du transformateur. Cet enroulement est branché sur le réseau à courant alternatif I. La brache c comporte l'enroulement secondaire s du transformateur, c'est-à-dire celui qui doit être branché sur une charge désignée par II. Cette charge peut être une résistance quelconque par exemple.,
La banche a (fig.l) supporte un enroulement 1 branché sur une source de courant continu désignée par le symbole d.
La branche a de la fig.2 comporte un enroulement t branché sur un condensateur e. Lorsqu'aucun courant ne circule dans les enroulements 1, s, le flux magnétique engendré dans la branche b par l'enroulement p se répartit symétriquement, par parties égales circulant dans les branches a et c.
Par conséquent, si les enroulements t, s comportent le même nombre de tours que dans le cas de la charge nulle, la tension de la branche a et la tension de la branche c sont chacune la moitié de la tension de la branche b. Mais si la charge II est branchée sur l'enroulement s, la . presque totalité du flux magnétique engendré dans la branche b par l'enroulement p passe dans la branche a, étant donné que toute charge, si faible soit-elle, branchée sur l'enroulement s agit de façon à détruire l'équilibre de la répartition du flux.
Si on fait passer un courant continu désigné par le symbole d (fig.l) dans l'enroulement t, la résistance magnétique de la branche a augmente notablement en fonction de l'accroissement du courant continu. Il en résulte que le flux magnétique créé dans la branche b se déplace de façon à passer principalement par la branche c en augmentant ainsi la tension dans l'enroulement s.
Dans le cas où la charge branchée sur l'enroulement s est un redresseur, le courant continu ainsi engendré peut être amené dans l'enroulement t pour y servir de courant d'aimantation initiale..
Dans ces conditions non seulement la chute de potentiel au passage
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du redresseur peut être compensée, mais en même temps on peut obtenir une caractéristique tension-intensite de forme ascendante, descendante ou si on le désire courbe.
Mais le déplacement du flux peut être encore obtenu par d'autres moyens, par exemple par an condensateur (fig.2).
La puissance apparente débitée par le condensateur doit être dans un certain rapport avec la puissance utile qu'on désire : Si la charge II augmente, la tension efficace dans l'enroulement s augmente également, On peut obtenir une augmentation de tension atteignant 30 % ou encore plus forte en donnant aux divers éléments des dimensions en conséquence.
Cet agencement peut évidemment servir également au fonction- nement des redresseurs, d'une part pour compenser la chute de tension interne et d'autre part pour donner la certitude qu'on obtient une caractéristique tension-intensité de forme ascendante, ou descendante, ou courbe.
L'emploi de condensateurs pour provoquer le déplacement du flux a encore un autre avantage, a savoir qu'on ne peut augmen- ter la tension que jusqu'à, une certaine valeur. En fait, en cas de surcharge, la tension diminue brusquement vers zéro, sans que la valeur maximum du courant de charge soit dépassée, ainsi qu'on le comprend d'après la fig.3. L'agencement décrit ci-dessus réalise donc un certain degré de protection contre les surcharges, dont l'effet est le même quel que soit l'usage auquel est destiné l'agencement, réglage du réseau, branchement de redresseurs ou branchement sur tout autre circuit tie charge.
Le nouvel agence ment a encore un avantage de plus résultant d'une dépendance particulière qui existe entre la tension secondaire et la tension primaire, à savoir une dépendance qui consiste dans le fait qu'une diminution ou une augmentation de la tension du réseau provoque une augmentation ou une diminution respectives de la tension efficace dans l'enroulement s. Cette relation avec la tension du ré-
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seau peut être utilisée à rendre l'agencement indépendant jus- qu'à un certain point de la tension du réseau.
Ce point est particulièrement important en ce qui concerne la charge automatique des batteries, dans le cas des redresseurs statiques, où le nouvel agencement a les avantages suivants :
1) compensation de la chute de tension interne dans l'appareil redresseur statique ;
2) protection contre les surcharges ;
3) indépendance des variations de la tension du réseau.
L'agencement suivant l'invention possède donc en combinaison toutes les propriétés qui sont avantageuses au point de vue de la charge automatique des batteries et présente en outre l'avantage de ne comporter aucun dispositif mécanique d'aucune sorte. De même, à l'encontre des agencements connus qui fonctionnent à l'aide d'une aimantation initiale créée par des courants continus, il a encore l'avantage d'éviter une chute de' potentiel ohmique due au défaut de fonctionnement éventuel d'un. enroulement d'aimantation initiale.
L'agencement rendu multiple d'une manière appropriée peut être également monté dans les réseaux de distribution triphasés ou polyphasés.
REVENDICATIONS.
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Voltage regulator transformer.
Arrangements of iron-core transformers of the multi-branch or ladder type are known in which an initial magnetization caused by a direct current has the effect of displacing the magnetic fluxes of a branch or transverse armature of this core to make them pass. in another branch and adjust the tension in this way.
In all these arrangements, this voltage adjustment is effected either by the difference between the magnetic fluxes, or by opposing windings. For example the transformer can be constructed so that the voltages of two windings of the transformer wound on separate branches of the core neutralize each other. An initial magnetization generated in the second branch causes the displacement of the magnetic flux so as to make it pass through a third branch devoid of winding.
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Therefore, the voltage in opposition of the second branch decreases due to the initial magnetization caused by the increase of the direct current, so that the voltage acting in the winding of the first branch increases in a predominant way. It is also possible to increase the alternating voltage to be regulated, so that it takes on a determined value. However, the adjustment margin cannot be increased at will, because it is limited by the magnetic state of the iron core. The use of windings in opposition has the great drawback of increasing the ohmic drop in potential, thus partially neutralizing the increase in voltage obtained.
In addition, the main winding must be constructed so as to accommodate some excess tension, since the decrease in tension in the opposing winding varies by about 30%. If the number of turns is increased beyond the value necessary by itself, the influence of the leakage voltage increases, that is to say of the voltage which in cooperation with the ohmic resistance acts so as to partially cancel the increase in voltage obtained. In addition, the assembly with windings in opposition also requires the use of a type of transformer with correspondingly increased dimensions, which significantly increases the cost price. By the invention, the use of opposing windings or opposing magnetic fluxes is eliminated.
In the arrangements according to the invention, the displacement of the flows alone causes an increase in the tension.
In the accompanying drawing, given by way of example only: FIG. 1 is a schematic view of one embodiment of the invention; Fig.2 is a view similar to fig.l and shows a second embodiment of the invention; fig. 3 is a graph serving to explain the operation of the device of fig.2.
Transformers of the aforementioned type have a core of
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iron with three branches or transverse reinforcements a, b, c (figs, l and 2). To explain the idea of the invention, it will be assumed that there is no leak. The intermediate branch b supports the primary winding p of the transformer. This winding is connected to the alternating current network I. The terminal c comprises the secondary winding s of the transformer, that is to say that which must be connected to a load designated by II. This load can be any resistance for example.
The branch a (fig.l) supports a winding 1 connected to a direct current source designated by the symbol d.
The branch a of fig.2 comprises a winding t connected to a capacitor e. When no current is flowing in the windings 1, s, the magnetic flux generated in the branch b by the winding p is distributed symmetrically, by equal parts flowing in the branches a and c.
Therefore, if the windings t, s have the same number of turns as in the case of zero load, the voltage of branch a and the voltage of branch c are each half the voltage of branch b. But if load II is connected to winding s, la. almost all of the magnetic flux generated in branch b by winding p passes into branch a, given that any load, however small, connected to winding s acts in such a way as to destroy the balance of the distribution flow.
If one passes a direct current designated by the symbol d (fig.l) in the winding t, the magnetic resistance of the branch a increases notably according to the increase of the direct current. As a result, the magnetic flux created in branch b moves so as to pass mainly through branch c, thus increasing the voltage in winding s.
In the case where the load connected to the winding s is a rectifier, the direct current thus generated can be brought into the winding t to serve as the initial magnetization current.
Under these conditions, not only the drop in potential on passing
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rectifier can be compensated, but at the same time it is possible to obtain a voltage-current characteristic of ascending, descending or curved shape if desired.
But the displacement of the flux can still be obtained by other means, for example by a capacitor (fig. 2).
The apparent power delivered by the capacitor must be in a certain relation with the useful power that one wishes: If the load II increases, the effective voltage in the winding s also increases, One can obtain a voltage increase reaching 30% or even stronger by giving the various elements dimensions accordingly.
This arrangement can obviously also be used for the operation of the rectifiers, on the one hand to compensate for the internal voltage drop and on the other hand to give the certainty that a voltage-current characteristic of ascending or descending form is obtained, or curve.
The use of capacitors to cause the flux to move has yet another advantage, namely that the voltage can only be increased up to a certain value. In fact, in the event of an overload, the voltage drops sharply towards zero, without the maximum value of the load current being exceeded, as can be understood from fig. 3. The arrangement described above therefore achieves a certain degree of protection against overloads, the effect of which is the same whatever the use for which the arrangement, adjustment of the network, connection of rectifiers or connection to any other is intended. circuit tie load.
The new branch has yet another advantage resulting from a particular dependence which exists between the secondary voltage and the primary voltage, namely a dependence which consists in the fact that a decrease or an increase in the network voltage causes a respective increase or decrease in the effective voltage in the winding s. This relation with the tension of the re-
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bucket can be used to make the arrangement independent up to a certain point of the grid voltage.
This is particularly important with regard to automatic battery charging, in the case of static rectifiers, where the new arrangement has the following advantages:
1) compensation of the internal voltage drop in the static rectifier apparatus;
2) overload protection;
3) independence of network voltage variations.
The arrangement according to the invention therefore has in combination all the properties which are advantageous from the point of view of the automatic charging of the batteries and also has the advantage of not including any mechanical device of any kind. Likewise, unlike known arrangements which operate with the aid of an initial magnetization created by direct currents, it still has the advantage of avoiding a drop in ohmic potential due to the possible malfunction of the device. a. winding of initial magnetization.
The suitably made multiple arrangement can also be mounted in three-phase or multi-phase distribution networks.
CLAIMS.
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