Brevet FR2039184A1 — publié le 19710115

On connaît des transformateurs dans lesquels deux fils isolés sont bobinés l'un contre l'autre en étant placés de chant, puis leur face supérieure est dénudée par meulage pour servir à la prise du courant. Comme éléments de prise de courant, on se sert de roulettes métalliques, qui roulent sur les spires de fil. Aux extrémités de l'enroulement de la bobine se trouvent des bobines de réactance de limitation. De préférence, la différence de potentiel entre spires voisines doit être limitée, et par expérience, ne pas dépasser 1,3 V. Le dispositif de prise de courant selon l'invention, en particulier pour transformateur de réglage ou bobine de réactance de réglage avec enroulement de fil sur un corps de bobine et éléments de prise de courant roulant sur les spires de l'enroulement, se caractérise en ce que la roulette constituant l'un de ces éléments est partagée, comme un collecteur, en un certain nombre de lames, isolées l'une de l'autre, et réparties sur la périphérie, et en ce que les spires enroulées sur le corps de bobine ont un pas correspondant à la répartition des lames, les lames de rangs pairs et les lames de rangs impairs formant deux groupes,.reliés électriquement par une bobine de réactance de limitation avec une prise centrale. Les dessins joints représentent des exemples de réalisation pratique de l'objet de lîinvention, soit : Figure 1, un schéma de la structure de base d'un système de prise de courant avec un transformateur à colonnes, Figure 2, une coupe transversale aux points de contact entre enroulement et élément de prise de courant, Figure 3 tme vae en plan et en coupe partielle d'une roulette de prise de courant, Figure 4 une vue en élévation et en coupe partielle et, Figure 5 une vue en plan d'une moitié de roulette de prise de courant, Figures 6 et 7, une vue de profil et une vue en plan d'un transformateur triphasé. La figure 1 représente la structure de base d'un transformateur de réglage à colonnes avec un dispositif de prise de courant. Le repère 1 désigne la bobine à enroulement simple sur laquelle la roulette 2 prend le courante Cette roulette présente sur son pour 70 13349 2 2039184 tour des lames 3 s'étendaat longitudinalement et dont celles de rangs pairs et celles de rangs impairs sont rassemblées, les unes d'une part, les autres d'autre part, à un groupe 4» les deux grou On voit dans la figiire 2 le corps de la bobine 7, en forme de colonne en matière isolante comportant des spires séparées de fil 8a et 8b, enroulées sur chant. Ces spires sont guidées dans des 10 rainures hélicoïdales de pas correspondant à 1'écartement des lames, ou enroulées sur des barres de guidage ayant l'aspect de tiges filetées, ou à dents de rateau, disposées dans le sens longitudinal de la bobine. La roulette 2 appartenant à la bobine, présente des lames de prise de courant 3a et 3b, réparties sur sa 15 périphérie et dont l'écartement correspond au pas des spires de l'enroulement. Chaque lame 3 de la roulette présente une gorge longitudinale de section transversale en forme de coin, dans laquelle s'enclenche le sommet arrondi du fil 8. On obtient ainsi deux lignes d'ap-20 pni par spire, ce qui assure un contact parfait. La bobine peut servir sur tout son pourtour de surface de contact, de sorte que lors d'une révision quelconque, on peut la remonter avec un déplacement de 10 degrés, par exemple. A cette fin, la bobine peut présenter un dispositif tendeur provoquant le serrage de la partie 25 portant,l1 enroulement sur le noyau de fer de la bobine. Un type pratique de roulette de prise de courant tel que le représente la figure 3» est constitué par deux moitiés 11 (fig. 4 et 5), 11 et 11' (fig. 3) identiques, en forme de boisseaux, dont la paroi présente des sortes de dents de rateau, qu'on pousse axiale-30 ment les unes entre les autres, de manière que ces dents 3a ou 3k, servant de lames, s'interpénétrent, isolées l'une de l'autre, avec un certain jeu. Dans chaque intervalle 3b1 entre les dents 3a d'une moitié vient alors se loger une dent 3b de l'autre moitié 11'. On remplit d'une matière isolante les espaces laissés par le jeu- • 35 entre les lames 3a et 3b. La plaque isolante 13» placée au milieu de la roulette 2, la partage électriquement en deux moitiés, reliées chacune à l'un des côtés de la bobine de réactance 5» La roulette est montée sur la traverse en fourche 14, les touril- 70 13349 3 2039184 Ions 15 étant constitués par des bouts d'arbre rapportés dans des douilles 16 à multicontact, connues- de la roulette, ce qui assure le passage parfait du courant. Le repère 17 désigne les deux ressorts qui pressent la roulette contre la bobine et qui se 'dépla-5 cent, de préférence, transversalement par rapport à l'axe de la roulette. Celle-ci peut ainsi se déplacer en effectuant une avance dite pas à pas. Dans l'exemple-de réalisation suivant les figures 6 et 7, il s'agit d'un transformateur triphasé, qui comporte le présent sys-10 tème de prise de courant pour chaque phase. Les roulettes 2 sont fixées toutes les trois sur le chariot 18, qui peut se déplacer le long des guidages 19 parallèlement à l'axe des bobines 1, tandis que les lames viennent par roulement sur les spires du fil des bobines 1 correspondantes. Le chariot est à double fond et les rou-15 lettes, ainsi que les bobines de réactance de limitation 5, disposées derrière, y sont logées et fixées pour demeurer légèrement mobiles. Des bobines de réactance partent les conducteurs centraux 20, qui vont aux douilles à multicontact 22, dans lesquelles coulissent les barres axiales omnibus 6. 20 Comparé aux transformateurs de réglage à double enroulement connu, possédant un dispositif de prise de courant à roulettes métalliques et des bobines de limitation aux deux extrémités de l'enroulement, lé transformateur de réglage décrit présente entre autres les différences suivantes : 25 a) Les bobines sont entourées de spires, écartées l'une de l'autre, d'un fil de cuivre nu méplat,' à chants arrondis. b) Les roulettes constituant les éléments de prise de courant en forme de collecteurs, viennent en contact comme les dents d'un - pignon alternativement avec l'une des moitiés, séparées électrique-30 ment, des enroulements des bobines. c) Les deux bobines ae réactance de limitation disposées aux deux bouts de la bobine sont remplacées chacune par une bobine de réactance mobile, reliée" directement à la roulette de prise de courant. 35 De la disposition décrite, ressortent entre auôres les avantages techniques suivants : La surface extérieure du fil nu, exposée pour 80$ à l'air libre, assure l'évacuation optimale de la chaleur des bobines 1 et permet 70 13349 4 2039184 de ce fait à un enroulement compact de supporter une contrainte mécanique et une charge sensiblement plus élevées» En choisissant pour les spires 8 un pas d'enroulement de 2 mm environ, la destruction des bobines 1 par suite d'un court-circuit 5 provoqué par des étincelles de commutation sur la surface de roulement devient impensable. La roulette 2 en forme de collecteur, précédemment décrite, n'accomplit pas un roulement continu, mais passe pas à pas d'une spire 8a à une spire 8b. Grâce au dispositif mobile des roulettes 2 et à 10 la disposition des ressorts de compression 17 assurant le contact, le passage d'une spire à l'autre produit un effet de commutation qui abrège sensiblement la durée de l'arc électrique lors de la coupure du courant d'une spire, court-circuitée par la bobine de réactance de limitation 5» Il en résulte une augmentation de la 15 charge admissible au contact et, en comparaison avec les transformateurs de réglage de type connu à roulettes de charbon, un dimen-sionnement avec tension de spire doublée. Dans l'enroulement de fil double de type connu, le courant de court-circuit est limité par les bobines de réactance disposées 20 aux extrémités de la bobine et l'impédance des bobines de la colonne. Cette impédance dépend de la charge et, vue du dispositif de prise de courant, différente suivant' la position dans la partie supérieure ou dans la partie inférieure (auto-commutation). En disposant une seule bobine de réactance de limitation 5 sur le cha-25 riot 18 des éléments de prise de courant lui-même, de façon à être entraînée avec lui, il se produit une impédance de limitation constante, indépendante de la charge et de la position. Les douilles 16 à multicontact, employées pour supporter la roulette 2 en forme de collecteur et pour guider la barre axiale om-30 nibus 6 présentent 70 points de contact environ et peuvent supporter durablement une charge de 125 A. Elles donnent par conséquent des contacts de passage sûrs et de grande surface et éliminent ainsi une source de désagréments très fréquemment observés dans les systèmes traditionnels. 35 Les gorges 9 en forme de coin des lames de la roulette 2 donnent un appui en deux points au profil arrondi du fil de là bobine 1 par spire et assurent ainsi un contact parfait. Le système de prise de courant décrit convient particulièrement 13349 s 2039184 entre autres et de préférence à l'emploi de bobines de réactance à noyau de fer ou d'air. 70 13349 6 2039184 KEVEIDICATIOHS 1.- Dispositif de prise de courant en particulier, pour transformateur de réglage ou "bobine de réactance de réglage, comportant un fil enroulé sur un corps de bobine et un élément de prise de courant roulant sur les spires, caractérisé en ce 5 que la roulette constituant l'un de ces éléments est constituée, comme un collecteur, par un certain nombre de lames, isolées l'une de l'autre et réparties sur la périphérie et en ce que les spires entourant le corps de bobine ont un pas correspondant à la répartition des lames, les lames de rangs pairs et les lames de rangs 10 impairs formant deux groupes, reliés électriquement par une bobine de réactance de limitation avec une prise centrale. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement est constitué par un fil placé sur chant, 3.- Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en 15 ce que les spires sont constituées par un fil nu. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les spires sont guidées dans une rainure hélicoïdale de pas correspondant à la répartition des lames. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 20 caractérisé en ce que les spires sont enroulées sur des barres de guidage ayant l'aspect de tiges,filetées ou à dents de rateau, disposées dans le sens longitudinal de la bobine. 6.- Dispositif suivant l'une des revendications tà 5, caractérisé en ce que la roulette de prise de courant est constituée de 25 deux moitiés , en forme de boisseaux, sensiblement identiques, poussées axialement l'une contre l'autre, la paroi des boisseaux présentant des sortes de dents de rateau telles qu'en assemblant les deux moitiés ces dents, isolées, s'interpénétrent pour former des lames de prise de courant. 30 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la transmission du courant partant des lames s'effectue par l'intermédiaire d'une douille à multicontact de la roulette de prise de courant sur un axe, ou un demi-axe# 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 35 caractérisé en ce que chaque lame présente une gorge s'étendant longitudinalement dans laquelle s'enclenche le fil de l'enroulement quand la roulette tourne. 70 13349 7 2039184 9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la gorge des lames est en forme de coin, et le chant du fil de l'enroulement qui s'y enclenche est arrondi. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 9» caractérisé en ce que, sur la roulette de prise de courant agit au moins un ressort, qui la presse contre les spires de la bobine. 11.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que sont prévus deux ressorts, placés transversalement par rapport à l'axe de la roulette. . 10 12.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le rayon de la roulette et la distance entre deux spires sont choisis de manière qu'au maximum deux lames se trouvent ensemble en contact avec une spire. 13.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15 12, pour un transformateur polyphasé ou une bobine de réactance polyphasée, caractérisé en ce que plusieurs roulettes de prise de courant sont disposées sur un même plan, sur un chariot se déplaçant parallèlement à l'axe des bobines correspondantes. 14.- Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce 20 qu'il est disposée sur le chariot, pour chaque roulette de prise de courant, une bobine de réactance de limitation avec prise centrale et entrefer.réglable. . 15.- Dispositif suivant la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que le chariot est relié à une uarre omnibus par une roulette 25 de prise de courant. 16.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la bobine affecte la forme d'une colonne ou d'un anneau. 17.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 13 30 à 16, caractérisé par la cooimutation pas.à pas de la roulette de prise de courant passant d'une spire à l'autre. 18.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, -caractérisé en ce que le bobinage-est tendu sur. son noyau de fer au moyen d'un dispositif détacnable. 35 19.- Dispositif suivant la revendication 18, caractérisé en ce que la partie de la bobine portant l'enroulement-peut tourner autour de- son axe après qu'on, ait détaché le dispositif tendeur„ 20.- Bobines de réactance à noyau de fer.ou à noyau d'air carac 13349 • 's ''2039184 térisées en ce qu'elles comportent un dispositif de prise de courant suivant ;1'une quelconque des revendications 1 à 19»