Brevet FR2133516A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne un dispositif de changement de prises pour transformateur. On munit de tels dispositifs les transformateurs de puissance dans le but de pouvoir maintenir la tension de sortie sensiblement 5 constante sous des conditions de charge variables ou de pouvoir faire varier cette tension. Les prises peuvent être disposées soit sur le primaire, soit sur le secondaire du transformateur et le dispositif de changement de prises est habituellement conçu de sorte qu'on puisse changer les prises sans déconnecter la charge. 10 On connait dés dispositifs de changement de prises en charge qui sont essentiellement constitués par des commutateurs sélecteurs de prises montés de façon à n'être actionnés que hors-charge et conçus de façon à fournir une jonction.électrique pour deux prises voisines de l'enroulement du transformateur et par un commutateur 15 à déri-yation qui peut être actionné en charge et ceci de façon à choisir l'une ou l'autre de deux positions du commutateur sélecteur. Le changement de prises sur un tel dispositif s'obtient en actionnant alternativement le commutateur à dérivation et les commutateurs sélecteurs et en ne déplaçant que les contacts des 20 commutateurs sélecteurs qui ne sont pas traversés par le courant. i Dans un tel dispositif, le nombre des niveaux de sortie est égal au nombre des prises sur l'enroulement. L'un des problèmes qui résulte de l'utilisation d'un dispositif de ce genre est constitué par le fait que, pour chaque, niveau de sortie, il faut,faire* sortir 25 un conducteur distinct de l'enroulement du transformateur. Cela peut présenter des difficultés considérables lorsqu'on prévoit un grand nombre de niveaux, celui-ci pouvant s'élever jusqu'à trente. On connait également des dispositifs de changement de prises 30 qui comportent deux commutateurs sélecteurs reliés respectivement à des prises prévues sur des enroulements à prises à réglages fin et grossier, les commutateurs sélecteurs n'étant encore actionnés que hors-charge. Le commutateur à dérivation en charge s'avère encore nécessaire et il faut par conséquent trois commutateurs. 35 Cette disposition réduit le nombre des conducteurs de prises, mais exige l'utilisation d'un commutateur supplémentaire. C'est pourquoi l'invention a pour but de prévoir un disposi- 71 13453 2 2133516 tif de changement de prises pour transformateur susceptible de fournir le nombre voulu de niveaux de sortie tout en ne nécessitant qu'un nombre considérablement réduit de prises sur le transformateur et en n'utilisant que deux commutateurs. 5 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chan gement de prises destiné à être utilisé avec un transformateur présentant des enroulements à prises à réglages fin et grossier et isolés électriquement, le nombre des spires entre des prises adjacentes de l'enroulement grossier valant n fois le nombre des 10 spires entre des prises adjacentes de l'enroulement fin et cet enroulement fin comprenant (n-1) sections, n étant un nombre entier positif supérieur à deux, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur rotatif à dérivation travaillant en charge et destiné à être branché sur les prises de l'enroulement fin et un commutateur sélecteur de prises travaillant hors-charge et destiné à être branché sur les prises de l'enroulement grossier, les prises de l'enroulement fin étant reliées au commutateur sélecteur de prises et au commutateur rotatif à dérivation de façon qu'une partie choisie de l'enroulement fin puisse être branchée en série 2q avec une partie choisie de l'enroulement grossier. Le terme "prise" couvre dans le présent mémoire, lorsque nécessaire, une extrémité de l'enroulement considéré. La description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, a uniquement pour but de bien 25 faire comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement un transformateur relié à un dispositif de changement de prises conforme à l'invention. Les figures 2 à 6 illustrent le fonctionnement du dispositif 30 de la figure 1. L'enroulement primaire de transformateur représenté sur la figure 1 comprend un enroulement à prises à réglage fin 10 et un enroulement à prises à réglage grossier 11. Ce dernier enroulement présente un certain nombre de points de prises régulièrement es-35 pacés et le nombre de ses spires entre des prises adjacentes vaut n fois le nombre des spires compris entre des prises adjacentes de l'enroulement fin 10. Ce dernier comprend (n -1) sections telles que la tension aux bornes de l'ensemble de l'enroulement est égale % 3 2133516 à. la tension aux bornes d'une section de l'enroulement grossier. Les quatre prises de l'enroulement fin portent les références a, b, c_ et d, a et d étant les deux extrémités de l'enroulement. L'enroulement grossier 11 présente une extrémité reliée à une borne 5 12 et 5 prises _e, f, g, h et i, la prise ^ étant l'extrémité de l'enroulement opposée à celle qui est reliée à la borne 12. Le dispositif de changement de prises représenté sur la droite de la figure 1 comprend un commutateur sélecteur de prises travaillant hors—charge 13 et un commutateur rotatif à dérivation 10 travaillant en charge 14. Le commutateur 13 présente deux rangées de contacts fixes 15 et 16, lès contacts qui se correspondent d'une rangée à l'autre étant reliés entre eux cojnme le montre la figure. Ces paires de contacts fixes sont chacune reliée à l'une distincte des prises de'1'enroulement•grossier 11 et les 15 contacts fixes portent suivant le cas la référence 15 ou 16 avec une lettre indiquant la prise sur laquelle est branché" le ^contact. Le commutateur sélecteur 13 présente également deux contacts mobiles 17 et- 18 dont l'un 17 est relié électriquement à l'un des contacts fixes 15 tandis que l'autre 18 est relié électriquement à l'un des 20 contacts fixes 16. Ces deux contacts mobiles sont munis de collecteurs de courant 19 dont l'un 19d est relié à l'extrémité de l'enroulement fin 10. Le commutateur rotatif à dérivation 14 présente quatre contacts fixes 20 disposés de façon symétrique suivant une disposition circulaire et un contact mobile 21 monté pivotant en 25 son centre. L'un des contacts fixes 20w est relié au collecteur de courant 19w du contact mobile 18 du commutateur sélecteur tandis que les trois autres contacts fixes 20 sont reliés aux trois prises restantes a, b et c de l'enroulement fin, ces contacts portant les mêmes indices. Le contact mobile 21 est relié à une borne 22. Il 30 présente en réalité trois surfaces de contact distinctes dont l'une constitue un contact principal 23 qui est relié directement à la borne 22. Les deux autres surfaces de contact constituent des contacts auxiliaires 24 et 25 qui sont disposés de part et d'autre du contact principal et dont chacun est relié au contact princi— 35 pal à travers une résistance de dérivation distincte 26 et 27. L'écart angulaire entre les trois surfaces de contact et la dimension de chaque contact fixe 20 sont/éels que le commutateur à déri 71 13453 4 2133516 vation 14 peut fonctionner à la façon des contacts dits contacts échelonnés dans l'ordre travail-repos, fonctionnement qui est requis pour une commutation en charge. Il faut noter que l'on n'a réalisé que neuf branchements 5 de prises sur les enroulements. Ainsi que cela sera décrit plus loin, on peut de ce fait obtenir un nombre beaucoup plus grand de niveaux de branchement. Ainsi qu'il est bien connu dans la technique, il est nécessaire de prévoir un mécanisme de commande et des moyens de synchro- 10 nisation permettant d'assurer une séquence correcte des opérations pour les deux contacts sélecteurs mobiles 17 et 18 et le contact à dérivation mobile 21. De tels dispositifs ne font cependant pas partie de la présente invention. Le transformateur comprend évidemment un enroulement secon-15 daire, mais celui-ci n'a pas été représenté. Le fonctionnement du dispositif de changement de prises va maintenant être décrit en regard des figures 2 à 6. Si les deux enroulements 10 et 11 sont considérés comme étant des enroulements primaires, on branche alors la source de 20 courant sur les bornes 12 et 22. Comme le montre la figure 2, un circuit relie la borne i2 à la prise £ à travers l'enroulement grossier 11, puis au collecteur de courant 19d à travers le contact fixe 15g et le contact mobile 17 du commutateur sélecteur 13, puis de la prise d à la prise a à travers l'enroulement fin 10 en-25 tier, puis au contact mobile 21 à travers le contact fixe 20a du commutateur rotatif 14, puis enfin à la borne 22. Lorsqu'on désire accroître la tension)1 secondaire (non représenté) ou compenser une chute de tension due à une augmentation de charge, il est nécessaire de réduire le nombre des spires en 30 service du primaire. Cela s'obtient en amenant par rotation le contact mobile du commutateur à dérivation sur le contact fixe 20b, le circuit offert au courant devenant alors celui représenté par la figure 3. Lorsqu'on fait tourner dans le sens horaire le contact 35 mobile 21, le contact auxiliaire "d'accompagnement" 25 vient au contact du segment du contact fixe 20a et le contact principal 23 quitte ce même contact fixe. La prise a de l'enroulement 71 13453 5 2133516 fin 10 se trouve ainsi reliée à la borne 22 par l'intermédiaire de la résistance de dérivation 27. Lorsque le contact mobile continue à se déplacer, le contact auxiliaire "en avance" 24 vient au contact du segment de contact fixe 20b et de ce fait la par— 5 tie de l'enroulement fin comprise entre les prises a et b se trouve montée par les deux résistances de dérivation 26 et 27 en série, la connection entre les deux résistances étant reliée à la borne 22. Lorsque le contact mobile se déplace encore, il amène le contact principal 23 sur le segment de contact 20b et 10 la transition est ainsi* complète. On obtient une réduction supplémentaire du nombre des spires du primaire en déplaçant encore le commutateur rotatif dans le sens horaire et ce jusqu'à ce que le contact principal 23 repose sur le contact auxiliaire 20ç^ Le circuit offert au courant à 15 travers le pïimaire est alors celui représenté par la figure 4. L'avance"suivante du commutateur à dérivation met hors circuit l'extrémité inférieure de l'enroulement fin 10 du fait de l'engagement du contact 23 avec le contact auxiliaire 20w, le contact mobile 18 du commutateur sélecteur venant alors sur le con-20 tact fixe 16g et envoyant le courant sur le collecteur de courant 19d du commutateur sélecteur comme le montre la figure 5. L'extrémité supérieure d de l'enroulement 10 est à ce moment reliée au contact fixe 15g par l'intermédiaire du collecteur 19d et du contact 17 de façon à empêcher l'enroulement de "flotter". 25 Si le nombre des spires du primaire doit être encore réduit, il faudra alors déplacer le contact sélecteur mobile 17 du contact fixe 15g au contact fixe I5h pendant que l'autre contact sélecteur mobile 18 conduit le courant. En faisant encore tourner dans le sens horaire le commutateur à dérivation, on ramène en 30 circuit l'enroulement fin 10 entier et ce en série avec le contact sélecteur 17 et le collecteur de courant I9d. Pour accroître le nombre de spires du primaire du transformateur, on fait par contre tourner le commutateur rotatif à dérivation 14 dans le sens opposé, à savoir anti—horaire. Le pre— 35 mier décalage coupe donc l'enroulement fin 10 et branche la borne 22 sur la prise f de l'enroulement grossier, ceci par l'intermédiaire du contact fixe 20v du commutateur à dérivation et des con 71 13453 6 2133516 tacts mobile 18 et fixe 1ôf du commutateur sélecteur. Le circuit offert au courant est alors celui représenté par la figure 6, l'opération décrite étant effectuée à partir de la position illustrée par la figure 2. Comme précédemment, l'extrémité supérieure 5 de l'enroulement 10 est reliée à une prise de l'enroulement grossier 11 de façon à 1'empêcher de "flotter". Lorsqu'on continue de faire tourner dans le sens anti-horaire le commutateur à dérivation, on remet en circuit l'enroulement fin, ceci par l'intermédiaire du segment 20ç^ de ce commutateur 10 à dérivation. Avec le dispositif de changement de prises décrit ci-dessus, on peut obtenir un total de vingt niveaux de branchement bien que l'on n'ait sorti que neuf prises des enroulements. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, on connait des moyens 15 pour synchroniser les mouvements des trois contacts mobiles 17, 18 et 21 de sorte que les contacts du commutateur sélecteur ne se déplacent que lorsqu'ils ne sonÇ^fraversés par le courant. A la façon habituelle, le commutateur à dérivation présente une action très rapide de façon à réduire le temps de commutation 20 à un minimum. On peut si nécessaire monter le dispositif de changement de prises sur le secondaire du transformateur, les deux enroulements fin et grossier étant alors des enroulements secondaires. On a décrit le commutateur rotatif à dérivation comme-25 présentant quatre positions, mais on peut faire varier ce nombre dans la mesure où il reste supérieur à deux. Etant donné que le but de l'invention consiste à réduire le nombre de prises sur les enroulements tout en permettant d'obtenir le nombre voulu de niveaux de branchement, le nombre optimal de positions sur le 30 commutateur rotatif à dérivation dépend du nombre voulu de niveaux. Quatre semble toutefois être un nombre convenable. 71 13453 7 2133516 - REVENDICATIONS - 1. - Dispositif de changement de prises destiné-à être utilisé avec un transformateur présentant des enroulements à prises à réglages fin et grossier et isolés électriquement, le 5 nombre des spires entre des prises adjacentes de l'enroulement grossier valant n fois le nombre des spires entre des prises adjacentes de l'enroulement fin et cet enroulement fin comprenant (n-1) sections, n étant un nombre entier positif supérieur à deux, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur rotatif 10 à dérivation travaillant en charge et destiné à etre branché sur les prises^ 1 enroulement fin et un commutateur sélecteur dé prises travaillant hors-charge et destiné à être branché sur les prises de l'enroulement grossier, les prises de l'enroulement fin étant reliées au commutateur sélecteur de prises et au commutateur rota-15 tif à dérivation de façon qu'une partie choÈie de l'enroulement fin puisse être branchée en série avec une partie choisie de l'enroulement grossier. 2. - Dispositif de changement de prises selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur rotatif à dérivation 20 présente n contacts fixes dont (n-1) sont disposés de façon à être reliés à des prises successives de l'enroulement fin et un contact mobile susceptible de tourner dans l'un et l'autre sens et disposé de façon à être relié à une borne de sortie. 3. - Dispositif de changement de prises selon la revendica— 25 tion 2, caractérisé en ce que le contact mobile du commutateur rotatif à dérivation comprend un contact principal et deux contacts auxiliaires disposés un de chaque côté du contact principal et reliés chacun à celui-ci par l'intermédiaire d'une résistance de dérivation distincte. 30 -4. - Dispositif de changement de prises selon l'une quel conque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le commutateur sélecteur présente plusieurs contacts fixes disposés par paires reliées électriquement, chaque paire étant, disposée de façon à être reliée à une prise distincte de l'enroulement gros-35 sier, et deux contacts mobiles pouvant venir au contact respectivement des deux contacts fixes de chaque paire. 5. - Dispositif de changement de prises selon la revendica 71 13453 8 2133516 tion 4, caractérisé en ce qu'un contact mobile du commutateur sélecteur est relié au contact fixe restant du commutateur rotatif à dérivation et l'autre contact mobile est disposé de façon à être relié à une extrémité de l'enroulement.