Dispositif de correction de tension pour transformateur. La présente invention concerne un dispo sitif de correction de la, tension ;secondaire des transformateurs, limticulièrement util-- pour corriger le déphasage de la tension secondaire :sur la tension primaire. Une telle correction s'impose souvent sur lies transformateurs :
de mesure, et plus .spécia.lemen!b pour ceux à cir- cuit magnétique ouvert :dont le .courant ma gnétisant est considérable.
On rappellera, @diams.ce qui suit, comment o'-effectue de la manière connue la correction du déphasage, à vide par exemple, entre les tensions primaire et secondaire :d'un trans- formateur.
Soit, ainsi que le représente la. fig. 1 du dessin ci-joint, un transformateur TP, <B>de</B> tension primaire Yl et secondaire p2 et de rapport de transformation K.
Si P'z est la tension. secondaire rapportée au primaire, .on sait que:
EMI0001.0041
<I>V' <SEP> g <SEP> = <SEP> <B>1i</B></I><B> <SEP> T'.</B> 'Si .OU désigne par: Io le courant primaire à vide, Xl la réactance -de fuite :de l'enroulement psimaïre, Rl la résistance de l'enroulement primaire, on a:
EMI0001.0051
<I>pi <SEP> = <SEP> V'z <SEP> +</I> <SEP> XI <SEP> Io <SEP> <I>+ <SEP> Ri <SEP> Io@</I> :ainsi que le montre le diagramme de la fig. 2. La chute @de tension à vide :est:
EMI0001.0057
<I>vI <SEP> - <SEP> XI <SEP> Io <SEP> + <SEP> Ri <SEP> <B>il</B></I> d'où:
EMI0001.0058
<I>lT'@ <SEP> = <SEP> V@ <SEP> - <SEP> v'. <SEP> (2)</I> On voit sur la fig. 2 que le déphasage à vide !ë est produit principalement par la chute de tension ohmique RI X Io.
Gamme connu, on corrige généralement ce déphasage YJ par l'addition à la, tension secon- g daire d'une tension e :de grandeur et de sens ,convenables, produite par une source augi:- haïre ou par une différence de potentiel créée artificiellement dans .le circuit -.
Soit e', ce\He tension rapportée au, primaire, qui, comme on lie voit sur la fïg. 2, ramène la ten- sion secondaire de V'2 en V',3; on a:
<I>e' =</I> V'3 <I>-</I> V'@. La présente invention a pour but,de créer un nouveau mode simple de production de cette tension additionnelle qui permette .de corriger le déphasage et d'agir également sur la gran- deur de la, tension secondaire suivant toute .loi désirable.
Elle a pour objet un dispositif @de co@rreo- fion @de tension pour transformateur par ad- dition à la tension siecondaüre d'une tension de correction de grandeur et die sens conve nables, caractérisé par l'utilisation d'une im- pé,
da#nce traversée par le courant magnétique pour la production de la tension -de correction.
Le @dess in ci-annexé montre, schématique ment, quelques exemples d'exécution non limitatifs @du dispositif suivant l'invention.
La fig. 3 est une vue du dispositif selon l'invention, avec impédance en série sur l'en roulement secondaire idu transformateur.
La fig. 4,en est une variante, ,''impédance étant montée en série avec l'enroulement pri maire du transformateur.
La, fig. 5 est le diagramme de fonctionne- ment à vide ,du .dispositif suivant l'invention. La fig. 6 est le schéma d'un montage de l'impédance, variante de celui @de la fig. 4.
La fig. 7 est le cas -d'un montage de l'im- pédia.nce pour un transformateur auxiliaire à trois enroul emenL7s.
La fig. 8 est le cas d'un montage de. l'impédance pour un tra)nsformateur princi pal dont Je second!aire est constitué -de deux enrou(l@ements.
Dans. l'exposé ci-après, la description d'une forme d'exécution die l'objet de l'inven tion sera faite, à titre d'exemple, sur la cor rection du déphasagg#ej à vide entre les tensions primaire et secondaire d'un transformateur, sans que cela implique une limitation d'em ploi du dispositif suivant l'invention.
Comme représenté par la fig. 3, P' et S sont les enroulements primaire et secondaire du transformateur principal TP d.o@at n veut corriger la tension second!aire.
Dans. cette forme d'exécutioni de l'objet de .la présente invention, en série avec l'en roulement primaire P du transformateur principal,
on a placé l'enroulement primaire p d'un transformateur auxiliaire dont l'en- roulement secondaire s débite sur une impé- dante z placée en série avec l'enroulement seoond'aire <B>S</B> du transfommateur principal TP. La tension V , est établie entre la. borne d'en trée dle l',enroule.ment P et la borne de sortie ,de l'enroulement P.
Pour simplifier les explications,, dans ce qui suit, on suppos era le transformateur auxi liaire parfait, c'est-à-dire sans :chute de ten- s:i@an et avec un courant à vide négligeable. Dans la pratique, on pourra, lorsque c'est nécessaire, tenir compte des imperfections ,du transformateur auxiliaire -et même les utiliser;
par exemple, la sataration du transformateur auxiliaire pourra servir à, limiter la tension aux bornes de l'impédance z. ,Soit: k =
EMI0002.0155
le rapport de transforma- tion dù transformateur auxiliaire.
Le courant magnétisant Io @du transforma teur principal traverse l'enroulement primaire p .du transformateur auxiliaire dont l'enroule- ment secondaire s sera. parcouru par un cou rant 7c I, qui se ferme à travers l'impédance z, faisant apparaître ;
aux bornes -de z une tension 2c2 <I>= - le 10 z. (3)</I> La tension z41 aux bornes du primaire du transformateur auxiliaire est: zcl <I>= k</I> % <I>=</I> 7c2 Io <I>z.</I> On a (fiz. 3 et 5):
Ïrl = ZTl -i- 241 =,ù; -f- k2 Io z, d'où Ul=Vl-k\Ioz. La tension 172 aux bornes de l'enroule ment secondaire du transformateur principal est:
EMI0003.0001
La tension secondaire V3 disponible aux bornes de l'ensemble est:
EMI0003.0005
<I>V3 <SEP> - <SEP> U2 <SEP> -I- <SEP> u@.</I> Des équations (3) et (4) on tire:
EMI0003.0009
Ce qui donnw pour la tension secondaire rapportée au primaire:
EMI0003.0014
f'= <SEP> TTV3 <SEP> = <SEP> <I>p; <SEP> - <SEP> v' <SEP> -I- <SEP> Ic <SEP> (K <SEP> - <SEP> k) <SEP> 1o <SEP> z</I>
<tb> <I>=V',+k(li-k) <SEP> Iaz</I> ainsi que le montre l'équation (2).
Par conséquent, la correction e' introduite par le dispositif suivant l'invention est:
EMI0003.0018
e' <SEP> = <SEP> V'@ <SEP> - <SEP> V'@ <SEP> = <SEP> <I>k <SEP> (Ti' <SEP> - <SEP> k) <SEP> 1o <SEP> z.</I> On voit que la correction e' est proportion- nelle à 1o comme la chute de tiension v' (fig. 1).
Donc, quelle que soit la, valeur de Io, le Tapport
EMI0003.0029
Pst constant et a pour valeur:
EMI0003.0030
En particulier, si l'on annule exactement la chute -de tension, c'est-à-dire si l'on rend <I>e' =</I> v', cette condition sera réalisée pour toutes les valeurs de Io, ,
même si, par suite de lia saturation du fer, le couvant mab-éti- sant.n'est plus proportionnel à la tension. De même si, comme cela arrive fréquemment, le courant magnétisant se .révèle, -après exécution ,des appareils, différent de la valeur calculée,
la campencation de la chute die tension res tera correcte sans qu'il soit nécessaire d'ajus:- terr le dis-uositif @de coimnensiatinn. On voit également par l'équation (5)
que le rapport
EMI0003.0071
est consitaint à condition que
EMI0003.0074
soit constant. L'impédance z pourra être réalisée de façon à memplir la condition:
EMI0003.0079
Par exemple, la résistance de z sera,cons- tituée par une résistance exécutée avec un con1ducteur ayant les mêmes variations que R, en fonction de la température et sera placée dans lie .même milieu que R,
ou dans un milieu soumis aux mêmes variations -de température que R,.
Il va sans dire que, dans certains -cas, il pourra être avantageux, d'employer unie impé dance z obéissant à d'autres lois de varia t ions.
La fig. 4 rlepmés!ente une variante -du dis- pogitrif de la fig. 3, dont le fonctionnement est semblable. L'impédance z se trouve placée 'en série dans le circuit primaire et la tension zlo qui apparaît à ses bornes est introduite au secondaire par
l'intermédiaire du transfor- mateur auxiliaire <I>TA.</I> Dans ce cas, l'iimpé- dü.nce z n'a éviidemm@ent pas ila même valeur que,dans le cas. -die la fig. 3.
On vient de voir que l'impédance pouvait être montée soit aux bornes de l'enroulement primaire, soit à celles. die l'enroulement secon- daire -du transformateur auxiliaire,
mais il peut arriver que les tensions aux bornes de ces enroulements @ne conviennent pas à une impédance adoptée pour des raisons qui en facilitent la construction, il est alors.
néces- sare,d'utilisieir diverses variantes de montage, telles que celles des fig. 6 à .8.
Commae raprés,en@é par la fig. 6, l'impé dance z est montée, au moyen d'une prise supiplémientaüre, sur une portion de l'enroule- ment primaire p dru transformateur auxiliaire <I>TA;
les</I> enroulements primaire <I>p</I> et s,econ- -daire s du transformateur <I>TA</I> sont montés en,séirie respectivement avec les enroulements primaire P -et secondaire S,du transformateur principal TP. En cas de besoin,
l'impédance z pourrait être également montée sur une pGr- tion,die l'enroulement s.
Le transformateur auxiliaire <I>TA,</I> repré- senté par la fle. 7, est muni .d'un, troisième enroulement s2 aux bornes duquel est montée l'impédance z.
Lorsque le transformateur principal TP comporte plusieurs enroulements secondaires ,de tension différente, :deux par exemple, Si. -et S2, comme le représente l'a. fig. 8, il est nécessaire @de prévoir autant d'enroulements de compensation, si et s2, sur le transforma- Leur auxiliaire.
L'impédnnce peut alors être mouitée en parallèle sur 1a totalité .ou une fraction de l'un des enroulements secondaires de<I>TA:</I> -d'après la fig. 8, l'impédance z est montée aux bornes de l'enroulement s2.
Dans le cas où un tel transformateur prin cipal possèdera trois. enroulements Pl, Si et S_, ayant un point commun,, alors on pourra réunir les. enroulements du transformateur auxiliaire en un seul enroulement muni de prises convenables:
et fonctionnant comme autotransformateur auxiliaire. L'ilmpéd:ance z sera, montée entre deux prises convenable ment choisies de cet autotransformateur.
Il est évident que l'on peut., en agissant, sur la constitution :le l'impédance z (combi naison de résistances, iniduetances :ou capa cités), ou sur le sens: -des enroulements @du transformateur auxiliaire<I>TA,</I> :
donner à la tension de correction e' une grandeur et un sens quelconques, -de telle façon qu'on peut agir, à volonté, sur le déphasage, ou la gran- d.eur ,des tensions, .dans un sens désirable.
Le choix du rapport de transformation le du transformateur ,auxiliaire agit sur la gran- deur de l'impédance z et sur les répercussions :du .dispositif sur la, caractéristique ,de marche en charge du transformateur principal.
Dans chaque cas particulier, la, :détermi- naii.on des valeur,- optima de 7c et z doit faire l'objet d'une étude spéciale indépendante du principe même de l'invention @et à la portée @du spécialiste.
Voltage correction device for transformer. The present invention relates to a device for correcting the secondary voltage of transformers, particularly useful for correcting the phase shift of the secondary voltage: on the primary voltage. Such a correction is often required on processing lees:
of measurement, and more .specia.lemen! b for those with an open magnetic circuit: of which the magnetizing current is considerable.
It will be recalled, @ diams. What follows, how o'-performs in the known manner the correction of the phase shift, no-load for example, between the primary and secondary voltages: of a transformer.
Either, as the. fig. 1 of the attached drawing, a transformer TP, <B> of </B> primary voltage Yl and secondary p2 and transformation ratio K.
If P'z is the voltage. secondary compared to primary, we know that:
EMI0001.0041
<I> V '<SEP> g <SEP> = <SEP> <B>1i</B></I> <B> <SEP> T'. </B> 'If .OU denotes by: Io le primary no-load current, Xl the leakage reactance: of the psimaire winding, Rl the resistance of the primary winding, we have:
EMI0001.0051
<I> pi <SEP> = <SEP> V'z <SEP> + </I> <SEP> XI <SEP> Io <SEP> <I> + <SEP> Ri <SEP> Io @ </I> : as shown in the diagram in fig. 2. The no-load voltage drop: is:
EMI0001.0057
<I> vI <SEP> - <SEP> XI <SEP> Io <SEP> + <SEP> Ri <SEP> <B>il</B> </I> hence:
EMI0001.0058
<I> lT '@ <SEP> = <SEP> V @ <SEP> - <SEP> v'. <SEP> (2) </I> We see in fig. 2 that the no-load phase shift! Ë is produced mainly by the ohmic voltage drop RI X Io.
Known range, this phase shift YJ is generally corrected by the addition to the secondary voltage of a voltage e: of size and direction, suitable, produced by an increased source or by a created potential difference artificially in the circuit -.
Let e 'be this \ He voltage related to the primary, which, as we see on the fïg. 2, returns the secondary voltage of V'2 to V ', 3; we have:
<I> e '= </I> V'3 <I> - </I> V' @. The object of the present invention is to create a new simple mode of production of this additional voltage which makes it possible to correct the phase shift and also to act on the magnitude of the secondary voltage according to any desirable law.
It has for object a device @de co @ rreo- fion @de voltage for transformer by adding to the siecondüre voltage a correcting voltage of size and direction suitable, characterized by the use of an im- pe,
da # nce crossed by the magnetic current for the production of the correction voltage.
The @dess in attached hereto shows, schematically, a few non-limiting examples of execution @du device according to the invention.
Fig. 3 is a view of the device according to the invention, with impedance in series on the secondary rolling idu transformer.
Fig. 4, is a variant thereof, "the impedance being connected in series with the primary winding of the transformer.
The, fig. 5 is the vacuum operating diagram of the device according to the invention. Fig. 6 is the diagram of an impedance circuit, a variant of that of FIG. 4.
Fig. 7 is the case of an assembly of the impedia.nce for an auxiliary transformer with three windings emenL7s.
Fig. 8 is the case of an assembly of. the impedance for a main trainer whose second! ary is made up of two coils (l @ ements.
In. the following discussion, the description of an embodiment of the object of the invention will be made, by way of example, on the correction of the phase shift # ej at no load between the primary and secondary voltages of a transformer, without this implying any limitation on the use of the device according to the invention.
As represented by fig. 3, P 'and S are the primary and secondary windings of the main transformer TP d.o@at n wants to correct the secondary voltage.
In. this embodiment of the object of the present invention, in series with the primary bearing P of the main transformer,
the primary winding p of an auxiliary transformer has been placed, the secondary winding s being discharged from an impedant z placed in series with the secondary winding <B> S </B> of the main transformer TP . The voltage V, is established between the. input terminal of the winding P and the output terminal of winding P.
To simplify the explanations, in what follows, we will assume the auxiliary transformer perfect, that is to say without: voltage drop: i @ an and with a negligible no-load current. In practice, it will be possible, when necessary, to take into account the imperfections of the auxiliary transformer - and even to use them;
for example, the sataration of the auxiliary transformer could be used to limit the voltage at the terminals of the impedance z. , Let: k =
EMI0002.0155
the transformation ratio of the auxiliary transformer.
The magnetizing current Io @from the main transformer passes through the primary winding p. Of the auxiliary transformer, the secondary winding of which will be s. traversed by a current 7c I, which closes through the impedance z, showing;
at the terminals -of z a voltage 2c2 <I> = - the 10 z. (3) </I> The voltage z41 across the primary of the auxiliary transformer is: zcl <I> = k </I>% <I> = </I> 7c2 Io <I> z. </I> On a (fiz. 3 and 5):
IR1 = ZTl -i- 241 =, ù; -f- k2 Io z, hence Ul = Vl-k \ Ioz. The voltage 172 across the secondary winding of the main transformer is:
EMI0003.0001
The secondary voltage V3 available at the terminals of the assembly is:
EMI0003.0005
<I> V3 <SEP> - <SEP> U2 <SEP> -I- <SEP> u @. </I> From equations (3) and (4) we draw:
EMI0003.0009
Which gives for the secondary voltage related to the primary:
EMI0003.0014
f '= <SEP> TTV3 <SEP> = <SEP> <I> p; <SEP> - <SEP> v '<SEP> -I- <SEP> Ic <SEP> (K <SEP> - <SEP> k) <SEP> 1o <SEP> z </I>
<tb> <I> = V ', + k (li-k) <SEP> Iaz </I> as shown in equation (2).
Consequently, the correction e 'introduced by the device according to the invention is:
EMI0003.0018
e '<SEP> = <SEP> V' @ <SEP> - <SEP> V '@ <SEP> = <SEP> <I> k <SEP> (Ti' <SEP> - <SEP> k) <SEP > 1o <SEP> z. </I> We see that the correction e 'is proportional to 1o like the fall in tenion v' (fig. 1).
So, whatever the value of Io, the T relation
EMI0003.0029
Pst constant and has the value:
EMI0003.0030
In particular, if we cancel the voltage drop exactly, i.e. if we make <I> e '= </I> v', this condition will be satisfied for all the values of Io ,,
even if, owing to the saturation of the iron, the smoldering mab-stretcher is no longer proportional to the tension. Likewise if, as it frequently happens, the magnetizing current is revealed, -after execution, of the devices, different from the calculated value,
the setting of the voltage drop will remain correct without the need for any adjustments: - terr le device @de coimnensiatinn. We also see by equation (5)
that the report
EMI0003.0071
is consitaint provided that
EMI0003.0074
is constant. The impedance z can be achieved so as to fulfill the condition:
EMI0003.0079
For example, the resistance of z will be, constituted by a resistance executed with a conductor having the same variations as R, as a function of the temperature and will be placed in the same medium as R,
or in a medium subjected to the same temperature variations as R i.
It goes without saying that, in certain cases, it may be advantageous to use a z impedance obeying other laws of variation.
Fig. 4 rlepmés! Ente a variant of the dis- pogitrif of fig. 3, the operation of which is similar. The impedance z is placed in series in the primary circuit and the voltage zlo which appears at its terminals is introduced at the secondary by
via the auxiliary transformer <I> TA. </I> In this case, the impedü.nce z obviously does not have the same value as in the case. -di fig. 3.
We have just seen that the impedance could be mounted either at the terminals of the primary winding, or at those. die the secondary winding of the auxiliary transformer,
but it may happen that the voltages at the terminals of these windings @ are not suitable for an adopted impedance for reasons which facilitate their construction, then it is.
it is necessary to use various assembly variants, such as those of FIGS. 6 to .8.
As mentioned above, in @ é by fig. 6, the impedance z is mounted, by means of a supiplemientaüre tap, on a portion of the primary winding p of the auxiliary transformer <I> TA;
the </I> primary windings <I> p </I> and s, econ- -daires of the transformer <I> TA </I> are mounted in, respectively, with the primary P -and secondary windings S, of the main transformer TP. If needed,
the impedance z could also be mounted on a pGr- tion, die winding s.
The auxiliary transformer <I> TA, </I> represented by the fle. 7, is provided with a third winding s2 across which the impedance z is mounted.
When the main transformer TP has several secondary windings, of different voltage: two for example, Si. -And S2, as represented by a. fig. 8, it is necessary to provide as many compensation windings, si and s2, on the auxiliary transformer.
The impedance can then be moved in parallel on the whole or a fraction of one of the secondary windings of <I> TA: </I> - according to fig. 8, the impedance z is mounted across the winding s2.
In the event that such a main transformer will have three. windings Pl, Si and S_, having a common point, then we can join them. windings of the auxiliary transformer in a single winding provided with suitable taps:
and functioning as an auxiliary autotransformer. The ilmpéd: ance z will be mounted between two appropriately chosen sockets of this autotransformer.
It is obvious that one can., By acting, on the constitution: the impedance z (combination of resistances, iniduetances: or capacities cited), or on the direction: - of the windings @ of the auxiliary transformer <I> TA, </I>:
give the correction voltage e 'any magnitude and meaning, -in such a way that one can act, at will, on the phase shift, or magnitude, of the voltages, in a desirable sense.
The choice of the transformation ratio le of the auxiliary transformer acts on the magnitude of the impedance z and on the repercussions: of the device on the on-load operating characteristic of the main transformer.
In each particular case, the,: determination of the values, - optima of 7c and z must be the subject of a special study independent of the very principle of the invention @ and within the reach @ of the specialist.