Brevet FR2133526A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne un transformateur à circuit magnétique cuirassé, comportant un- système de régulation et de réglage de l'intensité débitée au secondaire, notamment pour un chargeur de batteries} et elle concerne également un chargeur de batteries équipé d'un tel transformateur. Généralement > dans les crgeurs de batteries connus, le réglage de l'intens4té débitée au secondaire est assuré par un curseur dont l'organe de contact mobile est raccordé au circuit secondaire et peut être amené successivement en contact avec des plots raccordés à des prises intermédiaires de l'enroulement secondaire du transformateur. I1 est évident qu'un tel mode de réglage ne permet pas un réglage continu de l'intensité débitée au secondaire, mais seulement un réglage par bonds. Par ailleurs, certains chargeurs de batteries comportent une self branchée en série dans le circuit secondaire du transformateur.Toutefois, une telle self, qui est bobinée sur un circuit magnétique distinct de celui du transformateur, a seulement un rôle de lissage et, en outre, elle augmente le poids, l'encombrement et le prix de revient du chargeur de batteries. La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients en procurant un transformateur équipé d'un système permettant d'assurer à la fois une régulation et un réglage de l'intensité débitée au secondaire. A cet effet, le transformateur selon la présente invention, notamment pour chargeur de batteries, du type à circuit magnétique cuirassé et comportant un enroulement secondaire et un enroulement primaire, est caractérisé en ce qu'il comprend en outre un enroulement de régulation qui est bobiné en une seule couche sur l'une des jambes latérales du circuit magnétique cu ras- sé, et qui raccordé en série à l'enroulement secondaire du transformateur de telle façon que la tension développée à ses bornes soit en opposition de phase par rapport à celle développée aux bornes dudit enroulement secondaire, ainsi qu'un curseur mobile le long de 11 enroulement de régulation et pourvu d'un charbon de contact, qui est raccordé électriquement au circuit secondaire et est agencé pour frotter sur une piste de contact usinée sur l'une des faces de l'enroulement de régulation. L'invention a également pour objet un chargeur de batteries équipé d'un transformateur du type défini ci-dessus. On donnera maintenant une description détaillée de la présente invention, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représentc schématiquement les circuits électriques d'un chargeur de batteries équipé d'un transformateur selon la présente invention. Les figures 2 et 3 sont des diagrammes vectoriels utiles à la compréhension du fonctionnement du transformateur de la figure 1. La figure 4 est une vue en élévation de la moitié du transformateur de la figure 1 > équipé d'un enroulement de régula- tion. Les figures 5S 6 et 7 sont des vues respectivement en élévation en bout et en coupe suivant la ligne VII -VII de la figure 5, d'un curseur associé à l'enroulement de régulation du transformateur. Les figures 8 et 9 sont des diagrammes montrant comment varie le courant et la tension en fonction du temps respectivement à pleine charge et à charge sous intensité réduite. Le chargeur de batteries schématiquement représenté sur la figure 1 comprend essentiellement, de façon connue en soi, un transformateur d'alimentation 1 comportant un enroulement primaire 2 et un enroulement secondaire 5 bobinés sur le noyau ou branche centrale 4a d'un circuit magnétique cuirassé 4, ainsi qu'un disjoncteur 5 et un redresseur 6 branchés en série dans le circuit secondaire du transformateur. L'enroulement primaire 2 est destiné à être raccordé à une source de courant alternatif, par exemple le secteur, par l'intermédiaire d'un commutateur et de fusibles non représentés. Les enroulements primaire 2 et secondaire 5 sont séparés afin d'obtenir un couplage non serré, à fuites magnétiques importantes, qui est nécessaire aux conditions imposées par la charge des batteries (courant limité par abaissement de la tension de charge, au début de celle-ci).L'une des extrémités de ltenroulement secondaire 5 est raccordée à une borne de sortie 7, tandis que son autre extrémité est raccordée, conformément à une caractéristique de la présente invention, à l'une des extrémités d'un enroulement de régulation 8 qui est bobiné, en une seule couche à spires jointives, sur l'une des jambes latérales ou culasse de retour b du circuit magnétique 4. L'enrou3ement secondaire 3 et l'enroulement de régulation 8 sont raccords l'un à l'autre de telle façon que la tension développée aux bornes de l'enroulement de régulation soit en opposition de phase par rapport à celle développée aux bornes de llen- roulement secondaire 5. Sur une piste de contact 8a (figure 4) usinée sur l'une des faces de l'enroulement de régulation 8, frotte un curseur 9 muni d'un charbon de contact qui est raccordé électriquement au disjoncteur 5, lequel est lui-mêine raccordé à l'anode du redresseur 6 dont la cathode est reliée à une seconde borne de sortie 10.Le redresseur 6 ayant la polarité représentée sur le dessin, les bornes de sortie 7 et 10 sont respectivement négative et positive. L'emplacement du redresseur 6 dans le circuit secondaire n'est pas critique, et, en outre, sa polarité pourrait être l'inverse de celle représentée sur la figure 1, auquel cas les bornes de sortie 7 et 10 seraient respectivement positive et négative. C'est entre ces deux bornes de sortie 7 et 10 que peut Entre branchée une batterie ll à recharger. En déplaçant le curseur 9 sur la piste de l'enroulement de réE;u3.ation, il est possible d 'introduire (ou de retirer) un nombre de tours variable en circuit. On obtient ainsi une variation continue de la tension secondaire et des fuites magnétiques entre les trois enroulements du transformateur. Ceci permet de régler à volonté l'intensité du courant débité au secondaire. On décrira maintenant le principe de fonctionnement, du point de vue éJ.ectrique, du chargeur de batteries décrit ci-dessus. En position self minimale (le curseur 9 étant voisin de l'extrémité supérieure de l'enroulement de régulation 8 dans la figure 1), donc courant de charge maximal, le découplage entre les enroulements primaire et secondaire est suffisant pour entrai- ner, au cours de la charge, une variation d'intensité peu importante jusqu a l'approche de la pleine charge des batteries, à l'instant tf > ainsi que cela est illustré par les courbes A et B de la figure 8. Les valeurs d'intensité et les valeurs de tension portées en ordonnées sur cette figure 8 sont ben entendu données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif. Il n'en est plus de même, dans un chargeur de batteries conventionnel, lorsqu'on effectue la charge à faible intensité car à l'augmentation de la force contre-électromotrice de la batterie correspond une diminution plus sensible de l'intensité, et il faut alors rectifier le réglage initial du chargeur, par exemple à l'instant tr comme cela est illustré par la courbe C en pointillé sur la figure 9. Par contre, avec le chargeur de batteries selon la présente invention, lorsqu'on effectue la charge sous intensité réduite après avoir préalablement abaissé à cet effet le curseur 9 vers le bas de la figure 1 afin de mettre en circuit un certain nombre de spires de l'enroulement de régulation 8 il n'est pas nécessaire d'effectuer une rectification du réglage initial de l'intensité au cours de la charge. En effet, par suite de l'effet de self de l'enroulement de régulation monté en opposition par rapport à l'enroulement secondaire, lorsque l'intensité de charge tend à diminuer, la tension de charge se relève plus qu'en l'absence de la self de régulation, entranant par suite une moindre diminution de l'intensité.Ceci est illustré par les figures 2 et 3 dans lesquelles U2 désigne la tension aux bor nes de l'enroulement secondaire, Us la tension aux bornes de la partie utile de l'enroulement de régulation en opposition, Ich et I'Ch le courant de charge pour deux valeurs différentes de ch l'intensité de ce courants Uch et U'cS la tension de charge pour deux valeurs différentes de cette tension correspondant respec tivement aux intensités Ich et I' ef; LuùIch et Le > I'ch les flux de fuites en opposition correspondant respectivement aux deux intensités Ich et I'Ch du courant de charge.Comme on peut le voir, Kitch étant inférieur à 1ch > il en résulte que U'ch est supérieur à Uch, autrement dit lorsque l'intensité de charge diminue, la tension de charge augmente. Cela résulte de la diminution du flux de fuite sur l'enroulement de régulation en opposition de phase. L'enroulement 8 joue donc un rôle de self de régulation d'intensité. La charge sous intensité réduite est donc plus régulière et comparable à celle obtenue à puissance maximale, ainsi que le montrent les courbes D et E de la figure 9 comparées aux courbes A et B de la figure 8. Bien entendu, les valeurs d'intensité et les valeurs de tension indiquées dans la figure 9 ont été données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif. Dans le présent exemple, les figures 8 et 9 montrent que lorsque la charge est effectuée sous une intensité réduite de moitié (trois ampères au lieu de 6 ampères), l'intensité reste pratiquement constante au cours de la charge jusqu'à l'approche de la pleine charge, à l'instant tf. On décrira maintenant un mode de réalisation pratique du transformateur conforme à la présente invention. Les enroulements primaire et secondaire 2 et 3 sont bobinés de la façon usuelle sur le noyau central du circuit magnétique cuirassé 4 du transformateur. Ils peuvent être bobinés l'un sur l'autre ou à une certaine distance l'un de l'autre sur le noyau central, de façon à permettre éventuellement la mise en place d'un shunt magnétique, ainsi que cela est connu en soi. Comme le montre la figure 4, l'enroulement de régulation comporte une couene en fil conducteur enroulé, à spires jointives, sur un mandrin rectangulaire 12 en matière isolante. L'une des faces de l'enroulement 8 est usinée de façon à former une piste plane de contact 8a pour un charbon de contact porté par un curseur 9, qui sera maintenant décrit en détail en faisant référence aux figures 6 à 7. Ainsi que cela est par ailleurs connu en soi, le curseur 9 comporte un porte-charbon 19, pourvu d'un charbon 14 et pouvant coulisser axialement sur une tige de manoeuvre 15, sous l'action d'un ressort 16, pour appliquer le charbon 14 sur la piste de contact 8a de l'enroulement de régulation. Conformément à une caractéristique de la présente invention, le porte-charbon 13 présente, du côté opposé au charbon 1)T, deux fentes, 17 et 18, disposées en croix. La fente 17 a un plan médian confondu avec le plan déterminé par l'axe géométrique XX de la tige 15 et par la direction de déplacement du curseur, autrement dit la direction longitudinale de l'enroulement de régulation. Ce plan médian est confondu avec le plan de coupe de la figure 7, qui est indiqué par la ligne VIl-VIl sur la figure 5.L'autre fente, la fente 18, présente une largeur légèrement supérieure à celle de la tige 15 > et elle possède un plan médian qui contient l'axe XX de la tige et est perpendiculaire au plan médian de la première fente (fente 17). La tige 15 est située à l'intersection des deux fentes et elle est traversée par une goupille 19 ayant un diamètre légèrement plus petit que la largeur de la fente 17 à l'intérieur de laquelle cette goupille 19 est guidée tout en permettant un mouvement relatif de pivotement du porte-charbon 17 par rapport à la tige 15 dans le plan médian de la seconde fente 18, autour de l'axe de ladite goupille.Grâce à un tel agencement, le porte- charbon 1) et, par suite, le charbon 14 peuvent non seulement se déplacer axialement par rapport à la tige 15, mais encore pivoter de la façon qui vient d'être décrite. Dans le présent exemple de réalisation, le curseur 9 est guidé le long de l'enroulement de régulation 8 dans un sup port 20 qui s'étend parallèlement à la piste plane 8a usinée sur l'une des faces de l'enroulement 8. Ce support 20 peut être constitué par l'une des parois du boîtier du chargeur de batteries, par exemple la paroi frontale dudit bottier.Comme le montre notamment la figure 5, la paroi frontale 20 du boltier du chargeur de batteries, qui peut être avantageusement réalisé en matière plastique, par moulage, présente un renfoncement 21 allongé dans le sens de déplacement du curseur, et dont le fond présente une fente 22 allongée dans le même sens, qui est traversée par la tige de manoeuvre 15 à l'extrémité saillante de laquelle est fixé un bouton de manoeuvre 27,. Une plaque de tôie 24, pliée en forme de V, et dont les bords opposés pénètrent dans des glissières 25 formées dans l'épaisseur de la paroi 20, de part et d'autre de la fente 22, assure, avec les glissières, le guidage du curseur 9.Cotteplaque24est traversée par la tige 15, laquelle est en fait composée par une tige proprement dite, qui traverse effectivement la plaque 24, et par un tube qui est emmanché sur la tige et est bloqué axialement sur cette dernièreparlagoupiDelg, maintenant ainsi les pièces assemblées. Un tel mode de réalisation du curseur, plus particulièrement le fait qu'il puisse effectuer deux mouvements à la fois, à savoir un mouvement axial sur la tige 15 et un mouvement de pivotement autour de la goupille 19, permet avantageusement d'obtenir toujours un excellent contact entre le charbon 14 et la piste de contact 8a de l'enroulement de régulation, et ceci même si, du fait des tolérances de fabrication et de montage, la piste 8a de l'enroulement de régulation n'est pas dans un plan rigoureusement parallèle au plan de la face frontale 20 du boîtier après montage du transformateur dans le boîtier du chargeur de batteries. Bien que le curseur qui a été décrit ci-dessus puisse être avantageusement utilisé avec le transformateur conforme à la présente invention, il pourrait être également utilisé dans tout autre appareil électrique où il est nécessaire d'établir un contact électrique entre une piste et un curseur portant un contact destiné à coopérer avec ladite piste, par exemple dans un potentiomètre. I1 est bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 10 Transformateur, notamment pour chargeur de batteries, du type à circuit magnétique cuirassé et comportant un enroulement primaire et un enroulement secondaire, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un enroulement de régulation qui est bobiné en une seule couche sur l'une des jambes latérales du circuit magnétique cuirassé, et qui est raccordé en série à l'enroulement secondaire du transformateur de telle façon que la tension développée à ses bornes soit en opposition de phase par rapport à celle développée aux bornes dudit enroulement secondaire, et un curseur mobile le long de l'enroulement de régulation et pourvu d'un charbon de contact qui -est raccordé électriquement au circuit secondaire et est agencé pour frotter sur une piste de contact usinée sur l'une des faces de l'enroulement de régulation. 20 Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le curseur comprend, de façon connue en soi, un porte-charbon, pourvu d'un charbon et pouvant coulisser axialement sur une tige de manoeuvre, sous l'action d'un ressort, pour appliquer le charbon contre la piste de contact de l'enroulement de régulation, et en ce que le porte-charbon présente, du coté opposé au charbon, deux fentes disposées en croix, î1une d'elles ayant un plan médian confondu avec le plan déterminé par l'axe géométrique de la tige et par la direction de déplacent du curseur, autrement dit la direction longitudinale de l'enroulement de régulation, tandis que l'autre fente possède un plan médian contenant l'axe de la tige et perpendiculaire au plan médian de la première fente, et présente une largeur légèrement supérieure à celle de ladite tige, laquelle est située à l'intersection des deux fentes et est traversée par une goupille ayant un diamètre légèrement plus petit que la largeur de la première fente, à l'intérieur de laquelle cette goupille est guidée tout en permettant un mouvement relatif de pivotement du porte-charbon par rapport à la tige dans le plan médian de la seconde fonte. 3 Un curseur permettant d'obtenir un contact électrique amélioré entre deux éléments conducteurs mobiles l'un par rapport à l'autre} caractérisé en ce qu'il est réalisé de la manière indiquée dans la revendication 2. 40 Un chargeur de batteries, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur selon la revendication 1 ou 2.