Brevet FR2025429A1 — publié le 19700911

La présente invention se rapporte à une bobine d'inductance commandée, comportant un noyau de fer, un enroulement principal parcouru par un courant alternatif et un enroulement de commande excité par un courant continu. Il est connu de modifier l'inductance d'une bobine par une prémagnétisation en courant continu. Le noyau de fer d'une telle bobine est construit sans entrefer pour maintenir aussi faible que possible l'énergie de commande nécessaire. Plus la saturation du fer est élevée, et plus l'inductance est faible. En raison de la caractéristique magnétique non linéaire, de nombreux harmoniques prennent naissance sur toute la plage de commande, ces harmoniques ayant un effet particulièrement désasantageux lorsqu'il s'agit de la commande ou de la régulation d'un courant alternatif qui doit comporter peu d'harmoniques. L'invention a pour objet une bobine d'inductance commandée, évitant les inconvénients de l'art antérieur et ne nécessitant qu'une consommation de matériaux réduite et une faible puissance de commande. A cet effet, suivant l'inventi-on, le parcours du flux magnétique alternatif passe par le noyau de fer ainsi que par un entrefer en série avec celui-ci, tandis que le parcours du flux magnétique continu se ferme dans le noyau de fer sans traverser l'entrefer. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins La figure 1 représente schématiquement, à titre d'exemple, une première forme d'exécution de l'invention La figure 2 est un diagramme des nécessités en fonction de la tension de la bobine de la figure 1 La figure 3 représente une variante du dispositif de la figure 1, et La figure 4 représente une variante correspondant à la figure 3 mais-légèrement modifiée. La figure 1 représente une première branche extérieure 1 une seconde branche extérieure 2 et une branche médiane 3 d'un noyau de fer. Les culasses de ce noyau de fer sont désignées par la référence numérique 4. La branche médiane 3 présente un entrefer 5. Une première partie d'enroulement de commande 6 est connectée, par l'intermédiaire d'un conducteur 7, à une seconde partie d'enroulement de commande 8. Un enroulement principal 9 entoure la branche médiane 3. Entre les bornes 10, 11 de l'enroulement de commande 6, 8 est appliquée une tension continue tandis qu'une tension alternative est appliquée entre les bornes 12, 13 de l'enroulement principal 9. On voit en I le parcours du flux magnétique alternatif et en II celui du flux magnétique continu. On va maintenant décrire le mode de fonctionnement de la bobine commandée représentée sur la figure 1, en se référant à la figure 2. Sur cette dernière figure, on a porté en abscisses le courant J de l'enroulement principal 9 et en ordonnées sa tension U. Tant que l'enroulement de commande 6, 8 ne conduit aucun courant continu, il existe (caractéristique O) entre l'intensité et la tension du courant de l'enroulement 9, une relation linéaire. La courbe a correspond à un premier courant de commande prédéterminé et la courbe b à un autre courant de commande plus intense. A mesure que l'intensité du courant de l'enroulement de commande croit, la saturation du fer croit également. Il en résulte une chute de l'inductance et, par conséquent, de la réactance inductive de la bobine. le courant J de l'enroulement de travail étant inversement proportionnel à la réactance inductive, ce courant devient d'autant plus grand, pour une même tension alternative U, qu'on choisit un courant de commande plus intense (points a', b', c', dt, e' de la figure 2). On remarquera, en outre; que les forces électromotrices induites dans les deux parties d'enroulement de commande 6, 8, par le flux alternatif de l'enroulement principal 9 se compensent par un couplage correspondant de ces parties d'enroulement: Suivant la figure 1, l'enroulement de travail et l'enroulement de commande sont électriquement séparés. Il est toutefois également possible de les interconnecter, comme repré senté par exemple sur la figure 3 .Sur cette figure on voit, comme précédemment, en 1, la première branche extérieure, en 2, la seconde branche extérieure et en 3, la branche médiane et en 4, les culasses du noyau de fer. La branche médiane 3 présente un entrefer 5. Un premier enroulement intérieur 14 et un premier enroulement extérieur 15 entourent la première branche extérieure 1, un second enroulement intérieur 16 et un second enroulement extérieur 17 entourent la seconde branche extérieure 2. Aux bornes 10, 11 est appliquée une tension continue tandis qu'une tension alternative est appliquée aux bornes 12, 13. À ces bornes sont connectées en série les enroulements 14, 17 et en parallèle avec ceux-ci, les enroulements en série 15, 16. le courant continu traverse à la fois les enroulements en série 14, 16 et-en parallèle avec ceux-ci, lesanroulements en série 15, 17.Tous les enroulements fonctionnent en conséquence simultanément comme enroulements de travail et de commande. Les avantages d'une bobine d'induction commandée suivant la figure 3 résident en ce que le montage est considérablement simplifié et peut tre dimensionnellement réduit tandis que la consommation d'énergie de commande est considérablement plus faible. Sur les figures 1,3, le noyau de fer comporte une branche médiane 3 avec un entrefer 5. Dès que les bobines atteignent une puissance déterminée,(à une fréquence de 50 Hz, une puissance de 50 kVA environ), le parcours I du flux magnétique alternatif est représenté par le flux de dispersion dans les culasses, comme représenté sur la figure 4. Sur cette figure, les éléments correspondant à des éléments de la figure 3 sont désignés par les mêmes références numériques que celle-ci. Toutefois, dans cette variante, la branche médiane 3 est supprimée, de sorte que le noyau de fer peut eAtre réalisé d'une manière particulièrement simple et assurant une économie de matériaux. Le mode de fonctionnement des bobines des figures 3 et 4 est identique à celui de la bobine de la figure 1. Il va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes rentrant dans son cadre. REVEEDICAvIGNS 1. Bobine d'induction commandée, comportant un noyau de fer, un enroulement principal parcouru par un courant al alternatif et un enroulement de commande excité par un courant continu, caractérisée par le fait que le parcours (I) du flux magnétique alternatif passe par le noyau de fer (1,2,4) et en série avec celui-ci, dans un entrefer (5), tandis que le parcours (II) du flux magnétique continu se ferme dans le noyau de fer (1,2,4) sans traverser d'entrefer. 2. Bobine d'induction suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le noyau de fer (1,2,3,4) présente une branche médiane (3) comportant un entrefer (5) et entourée par l'enroulement principal (9), une première partie d'enroulement de commande (6) entourant une première branche extérieure (1) du noyau de fer (1,2,3,4) et une seconde partie d'enroulement de commande (8) connectée à la première (6) par un conducteur (7)entourant une seconde branche extérieure (2) du noyau de fer (i,2,3,4). 3. Bobine d'induction suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que sur une première branche extérieure (1) du noyau de fer (1,2,3,4) sont disposés un premier enroulement intérieur (t4) ainsi qu'un premier enroulement extérieur (15), un second enroulement intérieur (16) ainsi qu'un second enroulement extérieur (17) entourent une seconde branche extérieure (2) du noyau de fer (1,2,3,4) et tous les enroulements jouent à la fois le rôle d'enroulement principal et celui d'enroulement de commande. 4. Bobine d'induction suivant l'une des revendications 1 et 3, caractérisée par le fait que le premier enroulement intérieur (14) est connecté, d'une part, à une première borne d'un secteur d'alimentation alternatif (12, 13) et, d'autre part, à une première borne (10) d'une source de courant continu (10, ji), le premier enroulement extérieur (15) est connecté, d'une part, à une seconde borne (13) du secteur d'alimentation alternatif et, d'autre part, à une seconde borne (11) de la source de courant continu.(10, il), le second enroulement intérieur (16) est connecté, d'une part, à la première borne du secteur d'alimentation alternatif et, d'autre part, à la seconde borne (11) de la source de courant continu (10ss11) et le second enroulement extérieur (17) est connecté, d'une part à la seconde borne du secteur d'alimentation et, d'autre part, à la première borne (10) de la source de courant continu (10,11). 5. Bobine d'induction suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le noyau de fer (1,2,4) ne présente que deux branches (1,2).