Brevet FR2025889A1 — publié le 19700911

On sait que le réglage de la tension d'un transformateur se fait au moyen de prises sur un enroulement de réglage disposé généralement du côté du point neutre, ces prises étant reliées à un sélecteur associé à un rupteur qui commute la charge d'une prise à une prise adjacente avec intercalation de résistances de passage, après quoi le sélecteur peut être déplacé sur une autre prise sans couper de courant. Le rupteur est l'organe le plus sollicité dans un tel dispositif; il doit en effet couper des courants importants dus non seulement à la charge mais aussi au courant de circulation dans les résistances de passage; ses contacts doivent dont etre conçus pour couper ces courants pendant un grand nombre de manoeuvres, ce qui conduit à une construction coûteuse. Le rupteur suivant l'invention est conçu de façon à réduire dans une proportion considérable les sollicitations électriques de ses contacts; il n'utilise en outre que deux résistances de passage. Il comprend, pour chaque phase, suivant une disposition connue, six contacts fixes successifs répartis en deux groupes relatifs respectivement à deux prises consécutives a commuter, et un organe de contact mobile, relié à la borne de sortie intéressée du transformateur, généralement le point neutre, mettant en liaison au cours de son mouvement d'une position extreme à l'autre, les contacts fixes 1er et 2e; 1er, 2e et 3e; 2e et 3e; 2e, 3e et 4e; 3e et 4e; et ainsi de suite et il est caractérisé en ce que les contacts extremes sont reliés directement, par l'intermédiaire du sélecteur, chacun à la prise de réglage intéressée, les contacts adjacents à ces contacts extremes étant reliés respectivement aux memes prises à travers chacun une diode de sens de conduction inverse de l'autre et les contacts adjacents aux précédents étant reliés aux mêmes points à travers des diodes respectives de sens de conduction inverses à ceux des précédentes, en série chacune avec une résistance de passage La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 représente schématiquement un rupteur équipé de 6 contacts fixes A, B, C, D, E, F répartis en deux groupes comprenant respectivement les trois premiers et les trois derniers contacts et en liaison, à travers un sélecteur non représenté, avec deux prises voisines I et II d'un échelon de réglage Ech dans un transformateur dont 1' enroulement principal P d'une phase est relié à la borne de sortie HT tandis que le point neutre peut être relié alternativement à l'une des prises de réglage par l'intermédiaire de l'organe de contact mobile du rupteur qui peut occuper les positions successives désignées par les repères a, b, c i pour commuter le point neutre de la prise I à la prise II. Les contacts extrêmes A et F sont en liaison directe, à travers le sélecteur, avec les prises I et II; les contacts B et E le sont par l'intermédiaire de diodes respectives 1 et 4 tandis que les contacts C et D sont raccordes à ces mêmes prises à travers des diodes 2 et 3 et des résistances égales r. La figure 2 illustre les différentes étapes du fonctionnement du rupteur lorsque l'organe de contact mobile passe de la position a à la position i, le réglage étant supposé se faire du côté secondaire d'un transformateur débitant sur une charge R purement ohmique. On a représenté les schémas électriques équi- valents correspondant aux passages des positions a vers b, b vers c, c vers d,.. ....h vers i, symbolisés par la fermeture ou l'ouverture de contacts k1, k2 k2 ..... k8. On envisagera séparément le cas des deux de circulation du courant I dans la charge, ce sens étant considéré comme positif lorsqu'il correspond à la flèche représentée aux schémas et aux polarités indiquées de la tension u de l'enroulement principal et de la tension v de l'échelon. Le passage de a vers b correspond à la fermeture du contact k1; il est visible qu'il ne se passe rien que I soit positif ou négatif à cause de la liaison directe du contact A -(fig.1) avec la prise I. Le passage de b vers c correspond à l'ouverture du contact k2. Les courants i1 et i2 dans les diodes 1 et 2 sont nuls puisque les branches intéressées sont court-circuitées par ce contact. Si I est positif, à l'ouverture de k2, ce courant passe par la diode 1 qui représente pratiquement un court-circuit de sorte que le contact k2 n'est pas sollicité; si I est négatif, il est repris par la diode 2 en série avec la résistance r, pratiquement inchangé à cause de la faible valeur de r de sorte que k2 n'est pas sollicité non plus. Le passage de c vers d correspond à la fermeture du contact k3. Dans le cas où I est positif, avant la fermeture de k3, le courant I passe entièrement par la diode 1 qui se comporte pratiquement comme un court-circuit; lorsqu'on ferme k3, il apparaît un courant i3 passant par la diode 3 et la résistance r, courant provoqué par la tension v de l'échelon; ce courant, s'il est inférieur au courant i1 passant dans la diode 1, se referme par cette dernière qui constitue un court-circuit. Dans ces conditions, la branche contenant la diode 2 et la résistance r est en court-circuit de sorte que le courant i2 y est nul, on a donc I = i1 + i3 et v = ri3 donc i3 = v/r (1) quant au courant i1, il vaut, d'après ce qui précède: i = I - v/r (2) Le courant i1 devient nul pour I = v/r.Si v/r devient grand que I, le courant i1 reste focément nul car il ne peut circuler en sens inverse dans la diode 1 et on peut écrire i2 = i3- I et v = r i3 + r i2 d'où v = r i3. + r i3 - rI et i3 = (I + v/r) (3) Si I est négatif, à cause de la présence de la diode 3, le contact k3 se ferme sur un courant nul. Le passage de d vers e correspond à l'ouverture du contact k4 coupant le courant i donné par l'expression (2); ce courant sera toujours nul si I est v inférieur ou égal à v, dans le cas de I positif et nul dans toutes les condi- tions dans le cas de I négatif à cause de la présence de la diode 1; le courant I passe alors par la diode 2 et la résistance r en série. Lors du passage de e vers f, correspondant à la fermeture du contact k5, cette fermeture ne provoque aucun courant pour I positif et, dans le cas contraire, elle fait reprendre par la diode 4 le courant I qui passait par la diode 2. Le passage de f à g se fait par coupure du courant i2 en ouvrant le contact k6. On a pour I positif: i4 = 0 v = r(i3 + i2) i3 = I + i2 On en tire : i2 = 2 Il s'annulle pour v/r # I Dans le cas de I négatif, la diode 4 constitue en court-circuit, donc i3 O, d'où v = -r i2; i2 ne peut être négatif, donc k6 ne coupe aucun courant. Le passage de g à h correspond à la fermeture du contact k7. Dans le cas de I positif, ce. contact reprend le courant de charge qui passait par la diode 3 et la résistance r en série; dans le cas de I négatif, E7 se ferme sur un court-circuit représenté par la diode 4. Enfin, dans le passage de h à i, correspondant å l'ouverture du contact k8, il ne se passe rien à cause de la liaison directe du contact F (fig.1) avec la prise II. En résumé, on peut établir le tableau ci-après des courants établis et coupés par les contacts lorsqu'on commute le point neutre de la prise I à la prise II en y ajoutant, à titre de comparaison, les courants alternatifs correspondants dans l'hypothèse où les diodes 1, 2, 3, 4 sont court-circuitées, ce qui correspond au cas d'un rupteur ordinaire: : Passage : Courant : I positif : I négatif : Rupteur ordinaire c-d établi v/r si v/r I 0 v/r 1/2(I + v/r) si v/r#I 0 v/r d-e coupé I-v/r si I > v/r 0 I - v/r 0 si I # v/r 0 I-v/r e-f établi 0 0 I + v/r f-g coupé 1/2(v/r - I) si v/r > I 0 v/r 0 si v # I 0 v On voit que pour I négatif, le courant coupé ou établi est toujours nul; le contact intéressé a donc une chance sur deux de ne rien couper; de plus, s'il coupe un courant, celui-ci reste nul pendant la demi-période qui suit de sorte que l'arc éventuel a le temps de s'éteindre et ne se rallume pas ce qui n'est pas le cas avec le rupteur ordinaire où les contacts coupent des courants importants dont le passage par zéro est instantané. L'avantage du rupteur suivant l'invention est encore plus marqué si on con- sidère le fonctionnement en sens inverse c'est-à-dire la commutation du point neutre de la prise II à la prise I. Dans ce cas, ce sont les courants qui avaient été établis au cours du fonctionnement précédent qui sont maintenant coupés et on remarque, d'après le tableau ci-dessus, qu'au passage de f à e, le rupteur ordinaire coupe un courant valant la sonne du courant de charge et du courant de circulation, ce qui est considérable, tandis que le rupteur suivant l'invention ne coupe rien. L'invention apporte donc une réduction très importante des soili- citations électriques des contacts et permet ainsi de réduire fortement l'encom- brement et le coût de la construction d'autant plus que deux résistances de passage seulement sont nécessaires. On pourrait envisager d'autres modes de donc tionnement du transformateur, ce qui conduirait aux mêmes conclusions. REVENDICATION. Rupteur pour réglage de transformateur comprenant, pour chaque phase, suivant une disposition connue, six contacts fixes successifs répartis en deux groupes relatifs respectivement à deux prises consécutives à commuter, et un organe de contact mobile, relié à la borne de sortie intéressée du transformateur, généralement le point neutre, mettant en liaison, au cours de son mouvement d' une position extrême à l'autre, les contacts fixes ler et 2e; ler, 2e et 3e; 2e et 3e; 2e, 3e et 4e; et ainsi de suite et il est caractérisé en ce que les contacts extrêmes sont reliés directement, par l'intermédiaire du sélecteur, chacun à la prise de réglage intéressée, les contacts adjacents à ces contacts extrêmes étant reliés respectivement aux mêmes prises à travers chacun une diode de sens de conduction inverse de l'autre et les contacts adjacents aux précédents étant reliés aux mêmes points à travers des diodes respectives de sens de conduction inverses à ceux des précédentes en série chacune avec une résistance de passage.