Brevet FR2178144A1 — publié le 19731109

La présente invention concerne un commutateur de réglage de tension en charge pour transformateurs à enroulement à prises. On sait qu'un tel commutateur de réglage en charge assume simultanément les fo..ctions du sélecteur et du changeur de prises en charge. Dans de tels commutateurs de réglage en charge, les contacts fixes, reliés aux diverses prises de l'enroulement, sont habituellement disposés sur la face interne d'un cylindre isolant, tandis que le contact mobile, connecté au conducteur de sortie, est relié à l'un des contacts fixes, selon la tension à régler. Maintenir une distance constante entre les contacts fixes voisins pose toujours des problèmes avec une telle constitution, car cette distance dépend d'une part de la sollicitation en tension entre les deux contacts fixes et d'autre part du mécanisme de commande du dispositif à contacts mobiles. Ce mécanisme de commande est en général relativement complexe, car la fermeture ou l'ouverture des distances de coupure doit s'effectuer sans glissement des contacts participants. Le mécanisme de commande serait encore plus important s'il fallait tenir -compte de la séquence de commutation irrégulière résultant des conditions de tension précitées, le dispositif à contacts mobiles devant alors franchir un pas beaucoup plus grand après une série de pas de même longueur à l'endroit où le premier et le dernier niveau de tension sont cote à cote.On adopte par suite généralement une même distance entre tous les contacts fixes, qui doit toutefois être déterminée en fonction de la sollicitation en tension maximale. I1 en résulte qu'à l'exception de la distance entre deux contacts, tous les autres écartements sont surdimensionnés, ce qui entraine un circuit de tension inutilement grand. On a déjà proposé un commutateur de réglage en charge, dans lequel le dispositif à contacts mobiles effectue un mouvement de åéveloppement, commandé par des roues dentées, et commute ainsi d'un contact fixe au suivant. Ce commutateur de réglage en charge ne permet toutefois pas d'éviter un agrandissement inutile du circuit de tension par surdimensionnement des distances entre contacts. L'invention a pour objet, dans le cas d'un commutateur de réglage en charge du type précité, d'éviter des distances inutilement grandes entre les contacts fixes et de garantir en outre une arrivée et un départ parfaits du dispositif à contacts mobiles sur les contacts fixes, lors de la commutation.Dans le cas d'un commutateur de réglage en charge, comportant des contacts fixes disposés suivant un cercle sur la paroi interne d'un cylindre isolant et pouvant etre reliés à un dispositif à contacts mobiles, et selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif à contacts mobiles est réalisé sous forme d'un chariot coulissant longitudinalement, dont les deux faces frontales portent chacune un contact monté sur ressort et dont la commande est assurée par une bielle qui est entrainée par une manivelle montée suivant l'axe du commutateur de réglage en charge et dont les deux extrémités s'engagent alternativement dans des rainures de guidage radiales, disposées en étoile sur la circonférence intérieure du cylindre isolant. Il convient de réunir les rainures de guidage disposées sur la circonférence en une bague-coulisse 24 (figure 2).Des galets sont prévus sur les deux faces frontales de la bielle, afin d'assurer sa pénétration sans frottement dans les rainures de guidage. La bielle est solidaire du dispositif à contacts mobiles, qui effectue ainsi le même mouvement que cette dernière. Un ou plusieurs contacts fixes disposés sur la circonférence peuvent etre sautés à chaque commutation, selon la longueur du bras de levier de la manivelle, de sorte qu'une distance régulière est possible entre les contacts fixes et correspond sensiblement à la sollicita- tion en tension réelle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe du commutateur de réglage en charge selon l'invention; la figure 2 représente la disposition en étoile des rainures de guidage; la figure 3 représente la position de la bielle correspondant à la position médiane du commutateur de réglage en charge; la figure 4 représente la position de la bielle correspondant à la position suivante du commutateur de réglage en charge; la figure 5 représente la disposition des résistances de passage; la figure 6 représente le schéma du commutateur de réglage en charge selon l'invention; la figure 7 est une coupe verticale et la figure 8 une vue en plan d'une variante de l'invention, dans laquelle les contacts fixes d'une part et les contacts mobiles d'autre part sont disposés chacun dans deux plans superposés. Sur la figure 1, les contacts fixes 2, 3 et 4 sont disposés sur la face interne du cylindre isolant 1. Les contacts 2 servent de contacts de résistance et les contacts 3 de contacts principaux. Les contacts fixes 4, aboutissant au neutre, sont reliés à une bague 6, disposée sur toute la circonférence intérieure du commutateur de réglage en charge et sur laquelle roulent les contacts à galet 12 et 12'. On voit que la distance entre le dispositif à contact principal mobile 5 et le contact principal fixe 3 est nettement supérieure à celle entre le dispositif à contact de résistance mobile 7 et le contact fixe 2 correspondant. La raison en est que les contacts principaux doivent s'ouvrir avant et se fermer après les contacts de résistance.Les contacts de résistance mobiles 7 sont montés dans le support 9 par l'intermédiaire des ressorts Il. Cette solution est nécessaire notamment pour compenser les temps de commutation différents des contacts principaux et de résistance. Les contacts principaux mobiles 5 sont également montés au moyen de ressorts dans les supports 9'. Des ressorts à caractéristique différente peuvent être montés en série dans les deux dispositifs et permettent ainsi d'obtenir une caractéristique élastique quelconque du dispositif complet. Les contacts à galet 12 et 12', reliés à la bague 6, sont disposés sur les faces frontales d'un chariot 15 coulissant longitudinalement et montés élastiquement dans le bâti 13. Les contacts à galet 12 et 12' sont mobiles individuellement dans le chariot, sous l'action d'un ressort, et peuvent ainsi se déplacer indépendamment l'un de l'autre. Le passage du courant entre les contacts à galet et le chariot 15 est assuré par des points de contact sphériques (21), disposés sur l'axe des contacts à galet et solidaires de ces derniers ou formant une seule pièce avec eux. Des ressorts (22) sont prévus pour assurer un bon établissement du contact; ils sont disposés suivant l'axe des contacts à galet, qu'ils appliquent sur la face interne du chariot 15. Du côté opposé, des rondelles isolantes 23 sont placées entre les ressorts et le corps du chariot 15, afin d'interdire la dérivation de courant par les ressorts. Les contacts à galet sont fixés dans des pièces isolantes à l'intérieur du chariot 15, de sorte que le passage du courant sur ce dernier s'effectue uniquement par les contacts sphériques. Le bati 13, dont les parties supérieure et inférieure sont reliées chacune à une bielle 14 ou 14', porte en outre les contacts principaux mobiles 5 et les contacts de résistance mobiles 7. L'entratnement des contacts mobiles est assuré par l'accumulateur d'énergie 16, au moyen de la manivelle 10. Lors de la commutation, la bielle supé rieure 14 se déplace vers la droite, de sorte que le galet 18' disposé sur la face frontale gauche de la bielle sort de la rainure de guidage non représentée, tandis que le galet 18 disposé sur la face droite s'engage dans la rainure de guidage 17. Le mouvement de la bielle 14 et par suite des dispositifs à contacts mobiles est illustré par la figure 2, qui représente des rainures de guidage 17 disposées en étoile. Lorsque la manivelle 10 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, le galet droit 18 de la bielle 14 effectue d'abord un mouvement vers le haut, -en se rapprochant de la rainure de guidage 17 qui correspond à la position n + 1 ducommutateur. Le galet gauche 18' sort simultanément de la rainure de guidage 17 correspondant à la position n. La manivelle 10 poursuivant son mouvement, le galet 18 s'engage dans la rainure de guidage 17 correspondant à la position n + 1. Le bâti 13, solidaire de la bielle 14, effectue le même mouvement, de sorte que les commutations successives suivantes sont produites : ouverture du contact principal du niveau n, fermeture du contact de résistance du niveau n + 1, ouverture du contact de résistance du niveau n, fermeture du contact principal du niveau n + 1.La figure 3 représente la position de la bielle 14 correspondant à la position médiane du commutateur de réglage en charge, c'est-a-dire quand les deux contacts principaux sont ouverts et les deux contacts de résistance fermés. La figure 4 représente la position de la bielle 14 correspondant à la nouvelle position n + 1. Comme le montrent les figures 2, 3 et 4, les contacts mobiles se déplacent suivant l'axe des contacts fixes au début de l'ouverture ou à la fin de la fermeture, de sorte qu'il n'y a pas de frottement sensible entre les surfaces de contact. Pendant toute la phase de passage, le galet 12 ou 12' demeure en contact avec la bague 6, reliée au neutre. Les résistances de passage RI et R2 sont disposées de préférence sur les cotés du bati 13, qui porte dans le haut les contacts de résistance 7, au milieu les contacts à galet 12 et 12' et dans le bas les contacts principaux 5, comme le montre la figure 5. La figure 6 représente un schéma simplifié du commutateur de réglage en charge selon l'invention. La commande selon l'invention des contacts mobiles et l'accouplement direct de l'unité de commande avec le bâti portant les contacts réduisent à un minimum le frottement des surfaces de contact lors de l'ouverture ou de la fermeture et diminuent ainsi fortement l'usure des contacts. Les contacts proposés garantissent, grâce à leur longue course élastique, une caractéristique plate et une pression de contact élevée, entraînant une faible résistance de passage aux points de contact. Le commutateur de réglage en charge selon l'invention est réalisable en monophasé, diphasé ou triphasé, avec neutre ou en triangle. La distribution des contacts fixes sur la circonférence du sélecteur, résultant de la nouvelle commande, permet un circuit de tension beaucoup plus petit que dans les réalisations usuelles jusqu'à présent. Dans l'exemple précité, la tension maximale pouvant apparaître entre deux contacts voisins est égale à sept fois la tension unitaire de variation. I1 est possible de réduire encore le circuit de tension selon une autre caractéristique de l'invention, en disposant les contacts fixes pairs et impairs dans deux plans, comme le montrent les figures 7 et 8. Les contacts mobiles 5, 7 et 5', 7' sont alors également superposés de la même façon. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Commutateur de réglage en charge pour réglage de la tension de transformateurs ou bobines de réactance, comportant des contacts fixes disposés suivant un cercle sur la paroi interne d'un cylindre isolant et pouvant être reliés à un dispositif à contacts mobiles, ledit commutateur étant caractérisé en ce que le dispositif à contacts mobiles est réalisé sous forme d'un chariot coulissant longitudinalement, dont les deux faces frontales portent chacune un contact monté sur ressort et qui effectue un mouvement composite de translation-rotation lors du passage d'un niveau de tension au suivant, la commande étant assurée par une bielle disposée à l'intérieur du cylindre isolant, entraînée par une manivelle et dont les deux extrémités s'engagent alternativement dans des rainures de guidage radiales, disposées en étoile sur la circonférence intérieure du cylindre isolant. 2. Commutateur de réglage en charge selon revendication 1, caractérisé par un guidage de la bielle tel que l'extrémité d'une face frontale quitte une rainure après que l'extrémité de l'autre face frontale ait atteint la rainure suivante, correspondant à la séquence de commutation. 3. Commutateur de réglage en charge selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bielle servant à la commande est solidaire du dispositif à contacts mobiles. 4. Commutateur de réglage en charge selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bielle servant à la commande est reliée à un bâti qui porte les contacts principaux et les contacts de résistance de l'appareil de commutation. 5. Commutateur de réglage en charge selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par une fixation sur ressort des contacts mobiles dans le bâti qui les porte. 6. Commutateur de réglage en charge selon une quelconque des revenoica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le bâti comportant les contacts mobiles porte un chariot coulissant longitudinalement et muni de part et d'autre de contacts à galet, reliés au neutre par une bague disposée sur la face interne du cylindre isolant. 7. Commutateur de réglage en charge selon une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que des résistances de passage sont disposées de part et d'autre du bâti portant les contacts mobiles.