Brevet FR2116192A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne le bobinage particulier du générateur statique spécial de courant alternatif0 Le transfornateur donne du courant alternatif avec une perte d'énergie parce que les lignes d'induction données par le courant traversant le secondaire sont automatiquement neutralisées par une partie de lignes d'induction données par le courant traversant le primaire Le bobinage particulier permet de neutraliser pratiquement toutes les lignes d'induction de l'induit par le courant traversant cet induit et de rendre l'inducteur du générateur statique spécial de courant alternatif rigoureusement irréversible. Dans ce cas un courant alternatif traversant cet inducteur fait apparaltre une tension alternative aux bornes de l'induit.Un courant alternatif traversant une bobine quelconque de l'induit fait apparattre dans les bobines de l'inducteur des tensions qui se neutralisent0 La carcasse du générateur statique spécial de courant alternatif à quatre formes. La prenière forme, la plus simple, est indiquée schématiquenent dans la figure 1, Cette carcasse est formée par un empilement de tôles ayant la forme indiquée par la figure 60 Dans ce plan les hachures indiquent les places et les formes des tales 0 La première couche de tôles de cette carcasse est représentée par la figure 6.La deuxième couche de tales est représentée par la figure obtenue en faisant tourner la figure 6 dans le sens des aiguilles d'une montre d'un angle égal à cent quatre-vingts degrés autour de l'are perpendiculaire au plan de la figure 6 et passant par le centre de cette figure, La troixième couche de tales est représentée par la figure obtenue en faisant tourner la figure 6 autour de ce meme aie et toujours dans le même sens d'un angle égal à deux fois l'angle de cent quatre-vingts degrés et ainsi de suite jusqu'à la dernière couche de taies. L'inducteur du générateur statique spécial de courant alternatif, représenté schématiquement par la figure 1, est formé par les trois bobines 1, 2 et 3o La bobine 3 est placée sur la branche centrale 13 est remplacée dans la figure 2 par les deux bobines 4 et 5 placées sur les branches 12 et 11. Les bobines - 1, 2, 3, 4 et 5 ont le même nombre de spires0 Les bobines 1 et 2 sont réunies en série, Les extrémités de l'ensemble de deux bobines I et 2 sont reliées aux deux bornes 16 et 17. Sur la figure l les lignes d'induction de la bobine 3 sont en opposition avec celles des bobines 1 et 2. Les extrémités de la bobine 3 sont reliées aux bornes 17 et 18. Sur la figure 2, les lignes d'induction des bobines 4 et 5 sont en opposition avec celles des bobines 1 et 2. Les extrémités de l'ensemble de deux bobines 4 et 5 sont reliées aux bornes 17 et 18. Le sens du courant traversant les bobines de l'inducteur est indiqué par une flèche dessinée sur les spires de ces bobines. Les lignes d'induction données par un courant traversant seulement la bobine 1 lignes d'induction de la bobine compensatrice 8 placée sur la branche centrale 13, soit (Fig. 2) les lignes d'induction de deux bobines compensatrices 6 et 7 placées sur les branches 11 et 12. Sur la figure 1, les extrémités de la bobine compensatrice 8 sont reliées aux bornes 20 et 21. Sur la figure 2,les extrémités de l'ensemble de deux bobines compensatrices 6 et 7 sont aussi reliées aux bornes 20 et 21. Les bobines compensatrices 6, 7 et 8 ont le êne nombre de spires qui est déterminé erpirixentalenent pour une seule intensité efficace du courant traversant les bobines de l'induit du générateur statique spécial de courant alternatif.Ce nombre de spires est inférieur à celui des bobines actives 9 et 1Q. Si on change le sens du courant traversant les bobines 1, 2 et 3 de l'inducteur de la figure 1, les lignes d'induction deccet inducteur change aussi de sens. Un courant d'excitation fourni par une source auxiliaire de courant alternatif traversant les bobines 1, 2 et 3 de l'inducteur fait donc apparattre des tensions alternatives dans les bobines 8; 9 et 10 de l'induit. Comme le nombre de spires des bobines actives 9 et 10 est supérieur à celui de la bobine 8, on a du courant alternatif aux bornes 19 et 21 de l'induit. Le sens du courant induit traversant les bobines actives de l'induit est indiqué par deux flèches dessinées sur les spires de ces bobines actives.Le sens de ce m8ple courant induit traversant les bobines compen- satrices est indiqué par trois flèches dessinées sur les spires de ces bobines compensatrices. Un courant alternatif traversant par exemple la bobine compensa- trice 8 de l'induit par les bornes 20 et 21 fait apparattre des tensions alternatives dans les bobines 1, 2 et 3 Comme ces trois bobines ont le même nombre de spires, ces tensions alternatives se neutralisent et la différence de potentiel aux bornes 16 et 18 de l'inducteur est constamment nulle Les bobinages indiqués dans les figures 1 et 2 sont équivalents.Le bobinage du générateur statique spécial de courant alternatif représenté par la figure 1 est simple, mais dans des applications particulières on peut si plus fier encore le bobinage de ce générateur. L'inducteur du premier générateur simplifié est formé par l'unique bobine 3 placée sur la branche 13. Son induit est formé seulement par les deux bobines actives 9 et 10. Les bornes 17 et 18 sont les bornes de l'inducteur de ce premier générateur simplifié. Les bornes 19 et 20 sont les bornes de son induit. Les lignes d'induction de son induit sont partiellement neutralisées. Le deuxième générateur simplifié a un inducteur irréversible formé par les trois bobines 1, 2 et 3. Son induit est formé par l'unique bobine 8 placée sur la branche 13. Les bornes 16 et 18 sont les bornes de l'inducteur de ce deuxième générateur simplifié. Les bornes 20 et 21 sont les bornes de son induit. L'inducteur du troisième générateur simplifié est formé par l'unique bobine 3 dans le sens indiqué sur ses spires sont représentées schématiquement par deux lignes fermées te sens de chaque ligne fermée est indiqué par une flèche. L'une de ces deux ligues passe par les branches 12 et 11. L'autre ligne passe par les branches 13 et 11. Les lignes d'induction données par un courant traversant seulement la bobine 2 dans le sens indiqué sur ses spires sont représentées schératiquerent par deux lignes feraées. Le sens de chaque ligne fermée est indiqué par deux flèches0 L'une de ces deux lignes passe par les branches 11 et 12. L'autre ligne passe par les branches 13 et 12o Quand les bobines 1 et 2 sont traversées simultanément par un mye courant dans le sens indiqué sur leurs spires, les lignes d'induction de la bobine 1 passant par les branches 12 et 11 sont neutralisées par celles de la bobine 2 passant par ces mêmes branches 11 et 12.Les lignes d'induction des bobines 1 et 2 passant par la branche centrale 13 sont orientées dans le ne sens å l'intérieur de la branche 13. li l'extérieur de cette branche 13 les lignes d'induction de la bobine 1 tournent dans le sens opposé à celui des lignes d'induction de la bobine 2 et les lignes d'induction des bobines 1 et 2 se trouvent ainsi partiellement en opposition. Donc dans la branche centrale 13 toutes les lignes d'induction de la bobine t situées au-dessus de l'axe de symétrie de la branche 13 sont neutralisées par une partie de lignes d'induction de la bobine 2 situées au-dessus de ce meme axe de symétrie.Toutes les lignes d'induction de la bobine 2 situées au-dessous de l'axe de symétrie de la branche 13 sont aussi neutralisées par une partie de lignes d'induction de la bobine 1 situées au-dessous de ce xe e axe de asymétrie0 La neutralisation partielle de lignes d'induction des bobines 1 et 2 dépend donc de la répartition de ces lignes d'induction dans la branche centrale 13. Les lignes d'induction de l'inducteur données par un mSme courant traversant simultanément les bobines 1, 2 et 3 dans le sens indiqué sur leurs spires sont bien les lignes d'induction de la bobine 3 qui ne sont pas neutralisées par celles des bobines 1 et 2. Ces lignes d'induction sont alors représentées schématiquement sur la figure 2 par deux lignes fermées. Le sens de chaque ligne fermée est indiqué par trois flèches. L'induit du générateur statique spécial de courant alternatif représenté schématiquement par la figure 1 est formé par la bobine compensatrice 8 et par les deux bobines actives 9 et 10. Les bobines 9 et 10 ont le xPae nombre de spires. Ces deux bobines sont réunies en série. Les extrémités de l'ensemble de deux bobines actives 9 et 10 sont reliés aux bornes 19 et 20. Les lignes d'induction des bobines 9 et 10 sont partiellement en opposition. Pour neutraliser les lignes d'induction des bobines actives 9 et 10 on peut utiliser soit (Fig. 1) les placée sur la branche 13. Son induit est formé par la bobine compensatrice 8 et par les deux bobines actives 9 et lOo Les bornes 17 et 18 sont les bornes de l'inducteur de ce troisième générateur simplifié. Les bornes 19 et 21 sont les bornes de son induit. Les lignes d'induction de son induit sont pratiquement neutralisées pour une seule intensité efficace du courant traversant son induit. La quatrième générateur simplifié a un inducteur irréversible formé par les trois bobines 1, 2 et 3. Son induit est formé seulement par les deux bobines actives 9 et 10. Les bornes 16 et 18 sont les bornes de l'inducteur de ce quatrière générateur simplifié. Les bornes 19 et 20 sont les bornes de son induit. Les lignes d'induction de son induit sont partiellement neutralisées0 Le générateur statique spécial de'courant alternatif représenté schématiquement par la figure. 1 a un inducteur irréversible formé par les trois bobines 1, 2 et 3. Son induit est formé par la bobine compensatrice 8 et par les deux bobines actives 9 et 10. Les bornes 16 et 18 sont les bornes de son inducteur. Les bornes 19 et 21 sont les bornes de son induit. Les lignes d'induction de son induit sont pratiquement neutralisées pour une seule intensité efficace du courant traversant son induit. On peut pratiquement neutraliser toutes les lignes d'induction de l'induit du générateur statique spécial de courant alternatif pour une intensité efficace quelconque du courant traversant cet induit en remplaçant (frigo 3) la branche centrale 13 par les deux branches centrales 14 et ff. La deuxième forme de la carcasse du générateur statique spécial de courant alternatif est indiquée sché matiquement dans la figure 3. Cette carcasse est formée par un empilement de tales ayant la forne indiquée par la figure 7. Dans ce plan les hachures indiquent les places et les formes des tales. La première couche de tales de cette carcasse est représentée par la figure 7.La deuxième couche de tales est représentée par la figure obtenue en faisant tourner la figure 7 dans le sens des aiguilles d'une montre d'un angle égal à cent quatre vingts degrés autour de l'axe perpendiculaire au plan de la figure 7 et passant par le centre de cette figure. La troisième couche de tales est représentée par la figure obtenue en faisant tourner la figure 7 autour de ce maie axe et toujours dans le mame sens d'un angle égal à deux fois l'angle de cent quatre vingts degrés et ainsi de suite jusqu'à la dernière couche de tales. L'inducteur du générateur statique spécial de courant alternatif représenté schématiquement par la figure. 3 est formé par les trois bobines 1, 2 et 3.La bobine 3 placée sur les deux branches centrales 14 et 15 peut autre remplacée dans la figure 4 par les deux bobines 4 et 5 placées sur les branches 12 et 11.Les bobines 1, 2,3, 4 et 5 ont le maie nombre de spires. Les bobines 1 et 2 sont réunies en série. Les extrémités de l'ensemble de deux bobines 1 et 2 sont reliées aux deux bornes 16 et 17. Sur la figure. 3, les lignes d'induction de la bobine 3 sont en opposition avec celles des bobines 1 et 2. Les extrémités de la bobine 3 sont reliées aux bornes 17 et 18. Sur la figure 4 les lignes d'induction des bobines 4 et 5 sont en opposition avec celles des bobines 1 et 20 Les extrémités de 11 ensemble de deux bobines 4 et 5 sont reliées aux bornes 17 et 18.Le sens du courant traversant les bobines de l'inducteur est indiqué par une flèche dessinée sur les spires de ces bobines. Les lignes d'induction données par un courant traversant seulement la bobine 1 dans le sens indiqué sur ses spires sont représentées schématiquement par trois lignes fermées. Le sens de chaque ligne fermée est indiqué par une flèche. La première ligne passe par les branches 14 et 11. La deuxième ligne passe par les branches 15 et 11. La troixième ligne passe par les branches 12 et 11. Les lignes d'induction données par un courant traversant seulement la bobine 2 dans le sens indiqué sur ses spires sont représentées schématiquement par trois lignes fermées. Le sens de chaque ligne fermée est indiqué par deux flèches. La première ligne passe par les branches 15 et 12. ba deuxième ligne passe par les branches 14 et 12. La troisième ligne passe par les branches 11 et 12. Quand les bobines 1 et 2 sont traversées simultanément par un mSme courant dans le sens indiqué sur leurs spires, les lignes d'induction de la bobine 1 passant par les branches 12 et 11 sont neutralisées par celles de la bobine 2 passant par ces mêmes branches 11 et 12. Les lignes d'induction de la bobine 1 passant par la branche 15 sont en opposition avec une partie de lignes dsinduction de la bobine 2 passant par la branche 15.Toutes les lignes d'induction de la bobine 1 passant par la branche 15 sont donc complètement neutralisées par une partie de lignes d'induction de la bobine 2 passant par la branche 15. Les lignes d'induction de la bobine 2 passant par la branche 14 sont en opposition avec une partie daignes d'induction de la bobine 1 passant par la branche 14. Toutes les lignes d'induction de la bobine 2 passant par la branche 14 sont donc complètement neutralisées par une partie de lignes d'induction de la bobine 1 passant par la branche 14. La neutralisation partielle de lignes d'induction des bobines 1 et 2 ne dépend plus de la répartition de ces lignes d'induction dans les branches centrales 15 et 14. Les lignes d'induction données par un m8re courant traversant simultanément les bobines 1 et 2 dininuent quand on rapproche les branches centrales 14 et 15. Pour avoir des schémas lisibles, ces branches centrales sont bien séparées dans les figures 3, 4, 5 et 7. Les lignes d'induction de l'inducteur sont représentées schématiquement sur la figure 4 par deux lignes fermées. Le sens de chaque limme fermée est indiqué par trois flèches. Les deux bobines actives 9 et 10 de l'induit ont le uRne nombre de spires et leurs lignes d'induction sont partiellement neutralisées convie celles des bobines 1 et 2 de l'inducteur.On peut donc neutraliser les lignes d'induction données par un même courant traversant si ul- tanément les bobines actives 9 et 10 soit (fige 3) par les lignes d'induction de la bobine compensatrice8 portée par les deux branches centrales 14 et 15, soit (Fig. 4) par les lignes d'induction de deux bobines compensatrices 6 et 7 placées sur les branches 11 et 12e Les bobines 6, 7 et 8 ont le même nombre de spires qui est inférieur à celui des bobines actives 9 et 10. Le sens du courant induit traversant les bobines actives est indiqué par deux flèches dessinées sur les spires de ces bobines.Le sens de ce m8me courant induit traversant les bobines compensatrices est indiqué par trois flèches dessinées sur les spires de ces bobines. Les lignes d'induction données par un courant alternatif traversant l'induit formé soit par les trois bobines 8, 9 et 10 de la figure 3 , les quatre bobines 6, 7, 9 et 10 de la figure 4 sont pratiquement nulles pour une intensité efficace quelconque de ce courant.Le courant d'excitation fourni par une source auxiliaire de courant alternatif traversant l'inducteur du géné rateur statique spécial de courant alternatif représenté schématiquement par la figure 3 fait apparattre des tensions alternatives dans les bobines 8, 9 et 10 de son induit. Comme le nombre de spires de la bobine compensatrice 8 est inférieur à celui des bobines actives 9 et 10, on a du courant alternatif aux bornes 19 et 21 de l'induit. La force électromotrice induite dans l'induit et la différence de potentiel aux bornes 19 et 21 de cet induit sont toujours en phase. Dans des applications particulières, le générateur statique spécial de courant alternatif représenté schématiquement par la figure. 3 peut avoir aussi les quatre modes de bobinage simplifié indiqués dans le cas du générateur représenté par la figure 1. On a la troisième forme de la carcasse du générateur statique spécial de courant alternatif en réunissant par les culasses plusieurs carcasses du générateur statique spécial de courant alternatif représenté schématiquement soit par la figure 1, soit par la figure 3. Cette troisième forme a donc deux plans de symé- trie perpendiculaires au plan de chaque couche de tôles de cette carcasse. Sur cette nouvelle carcasse on peut monter les mêmes inducteurs simplifiés ou irréversibles et les mêmes induits simplifiés ou neutres représentant les cinq modes de bobinage réalisés sur la première forme de carcasse.La figure 5 est un exemple montrant une carcasse formée par la réunion de deux carcasses du générateur statique spécial de courant alternatif représenté par la figure. 3. Le généra- teur statique spécial de courant alternatif représenté schématiquement par la figure 5 à deux inducteurs irréversibles. Le premier inducteur irréversible formé par les trois bobines 1, 2 et 3 est réuni en série avec le deuxième inducteur irréversible formé par les trois bobines 22, 23 et 24. Le premier induit neutre formé par les trois bobines 8, 9 et 10 est réuni en parallèle avec le deuxième induit neutre formé par les trois bobines 25,il26 et 27.Le sens du courant d'excitation fourni par une source auxiliaire de courant alternatif traversant les bobines de ces deux inducteurs est indiqué par une flèche dessinée sur les spires de ces bobines. Le sens du courant induit traversant les bobines actives de ces deux induits est indiqué par deux flèches déssinées sur les spires de ces bobines. Le sens du courant induit traversant les bobines compensatrices 8 et 25 est indiqué par trois flèches déssinées sur les spires de ces bobines. Le sens du courant induit traversant les bobines actives de ces deux induits est indiqué par deux flèches déssinées sur les spires de ces bobines. Le sens du courant induit traversant les bobines compensatrices 8 et 25 est indiqué par trois flèches dessinées sur les spires de ces bobines.Les lignes d'induction de ces deux inducteurs sont en opposition et elles sont représentées schématiquement par quatre lignes fermées. Le sens de chaque ligne fermée est indiqué par trois flèches. La quatrième forme de la carcasse du générateur statique spécial de courant alternatif s'obtient en plaçant la culasse située au-dessus de la bobine 22 presque contre la culasse située au-dessus de la bobine 10 en réduisant la longueur des branches 28, 29, 30 et 31 de la figure. 5. On peut remplacer les deux branches 14 et 15 par la branche centrale 13 et les deux branches réduites 30 et 31 par une branche centrale réduite. Cette quatrième forme n'a plus qu'un plan de symétrie perpendiculaire au plan de chaque couche de tales de cette carcasse. On ne conserve que le bobinage réalisé sur la partie normale de cette nouvelle carcasse. Âvec un inducteur irréversible formé par les trois bobines 1, 2 et 3, on a une augmentation de lignes d'induction dans cet inducteur. Avec un induit neutre formé par la bobine compensatrice 8 et par les deux bobines actives 9 et 10 on a une réduction du nombre de spires de la bobine compensatrice 8. Dans des applications particulières, sur cette quatrième forme de carcasse on peut réaliser les quatre modes de bobinage simplifié indiqués dans le cas du générateur représenté par la figure 1. Grecs à son bobinage particulier le générateur statique spécial de courant alternatif peut être utilisé, pour son rendement exceptionnel, dans la production du courant alternatif. RYENDICÂTI0NS 1. Carcasse simple du générateur, donnant un circuit magnétique symétri- que, formée par les deux culasses, par les deux branches latérales ayant la même section et par une branche centrale simple ayant une section qui est égale à deux fois la section des branches latérales qui sont placées symétriquement par rapport à la branche centrale simple. 2. Carcasse particulière, donnant un circuit magnétique symétrique, fermée par les deux culasses, par les deux branches latérales ayant la même section et par une branche centrale particulière constituée par les deux branches égales placées l'une au contact de l'autre, et la section de ces deux branches égales est égale à celle des branches KatErales qui ne sont placées symétri- quement par rapport au joint situé entre les deux surfaces de contact de deux branches égales de la branche centrale particulière. 3. Ensemble de deux bobines identiques montées symétriquement sur les carcasses selon les revendications 1 et 2, donnant des lignes d'induction partiellement neutralisées, l'une de ces deux bobines est portée par une branche latérale, l'autre bobine est portée par l'autre branche latérale et les deux bobines sont portées encore , soit par la nome branche centrale simple, avec une carcasse possédant une branche centrale simple, soit par les deux branches égales placées l'une au contact de l'autre, avec une carcasse possédant une branche centrale particulière formée par les deux branches égales, puis réunies en série et traversées dans le nifre sens par un même courant alternatif ces deux bobines identiques forment un ensemble donnant des lignes d'induction partiellement neutralisées grâce aux positions imposées d'une manière indépendante aux lignes d'induction instantanées de chacun des électro-aimants fournis par ces deux bobines identiques dans la branche centrale. 4. Induit pratiquement neutre, possédant un ensemble de deux bobines monté sur les carcasses selon les revendications 1 et 2. identiques selon les revendications 3/ obenu en achevant la neutralisation de toutes les lignes d'induction d'un ensemble de deux bobines identiques de l'induit par les lignes d'induction d'une bobine compensatrice portée, soit par la branche centrale simple, avec une carcasse possédant une branche centrale simple, soit par les deux branches égales placées l'une au contact de l'autre, avec une carcasse possédant une branche centrale particulière formée par les deux branches égales et traversées par le même courant induit qui circule dans cet ensemble de deux bobines identiques. 5. Inducteur rigoureusement irréversible, possédant un ensemble de deux bobines identiques selon la revendication 3, monté sur les carcasses selon les revendications 1 et 2, obtenu en mettant les lignes d'induction partiellement neutralisées d'un ensemble de deux bobines identiques de l'induction en opposition avec les lignes d'induction d'une bobine active portée, soit par la branche centrale simple, avec une carcasse possédant une branche centrale simple, soit par les deux branches égales placées l'une au contact de l'autre, avec une carcasse possédant une branche centrale particulière formée par les deux branches égales et traversée par le même courant d'excitation circulant dans cet ensemble de deux bobines identiques possédant forcement le meme nombre de spires qui est égal à celui de la bobine active de l'inducteur. 6. Bobinage, réalisé sur les carcasses, selon les revendications 1 et 2, utilisant l'induit selon la revendication 4 et l'inducteur selon la revendication 5, permettant de placer sur la carcasse du générateur un induit pratiquement neutre et un inducteur rigoureusement irréversible. 7. Bobinage, réalisé sur les carcasses, selon les revendications 1 et 2, utilisant l'induit, selon la revendication 4, permettant de placer sur la carcasse du générateur un induit pratiquement neutre et un inducteur formé par une seule bobine portée, soit par la branche centrale simple, si la carcasse a une branche centrale simple, soit par les deux branches égales. 8. Bobinage, réalisé sur les carcasses, selon les revendications 1 et 2, utilisant l'ensemble de deux bobines identiques, selon la revendication 3 et l'inducteur, selon la revendication 5, permettant de placer sur la carcasse du générateur un inducteur rigoureusement irréversible et un induit formé par un ensemble de deux bobines identiques donnant des lignes d'induction partiellement neutralisées. 9. Bobinage, réalisé sur les carcasses, selon les revendications 1 et 2, utilisant l'ensemble de deux bobines identiques, selon la revendication 3, permettant de placer sur la carcasse du générateur un induit formé par un ensemble de deux bobines identiques donnant des lignes d'induction partiellement neutralisées et un inducteur formé par une seule bobine portée, soit par la branche centrale simple, si la carcasse a une branche centrale simple, soit par les deux branches égales placées l'une au contact de l'autre, si la carcasse a une branche centrale particulière formée par les deux branches égales. 10. Bobinage, réalisé sur les carcasses, selon les revendications 1 et 2, utilisant l'inducteur, selon la revendication 5, permettant de placer sur la carcasse du générateur rigoureusement irréversible et un induit formé par une seule bobine portée soit par la branche centrale simple, si la carcasse a une branche centrale simple, soit par les deux branches égales placées l'une au contact de l'autre, si la carcasse a une branche centrale particulière formée par les deux branches égales.