Brevet FR2389987A1 — publié le 19781201

L'invention concerne un transformateur à échelons avec un dispositif de commutation d'échelons et avec des resi- tances dépendant de la tension, qui sont branchées en parallèle sur les différentes parties de bobinage et/ou sur le dispositif de commutation d'échelons pour les proteger contre les surten sionse Une telle protection des transformateurs à échelons et du dispositif de commutation d'echelons contre les surtensions est connue par le brevet allemand 2 421 728o Ces dispositions de protection sont prévues car les différentes parties de bobinage des transformateurs à échelons sont soumises à des sollicitations importantes par l'intervention de brèves tensions de choc.L'entrée du bobinage, où des tensions de choc avec une grande raideur de flanc et un gradient de tension élevée s'e'tablissent, est particulière ment exposée. Mais, également les parties de bobinage plus éloi gonzes de 3'entrée du bobinage, comme par exemple le bobinage d'échelon souvent disposé au point neutre, sont sollicitées avec une part importante du choc d'entrée, parce que la réparti- tion de tension initiale déterminée par les couplages capacitifs, se transforme en une répartition de tension linéaire dé- terminée inductivement sous la forme de fortes oscillations de compensation.Les sollicitations de tension dans le bobinage d'échelon sont directement transmises sur le dispositif de commutation d'échelons et nécessitent, dans celui-ci, de grandes précautions d'isolation. Pour limiter les sollicitations de tension de choc, il a été en conséquence proposé de brancher en parallèle sur les différentes parties de bobinage, un dérivateur de surtension constitué d'un éclateur à gaz avec des résistances dépendant de la tension branchées en série. Une autre possibilité est le branchement en série d'un éclateur à huile avec des résistances dépendant de la tension (brevet allemand 2 421 728). Ces deux dispositions présentent toutefois l'inconvénient important que les éclateurs de protection, réagissant lors du contre le sous tension du transformateur, apparaissent sur les oscillogrammes de contrôle comme des instabilités qui ne peuvent pas être distinguées sans disposition complémentaire des dentelu- resg' provoquées par des défauts d'isolement dans le bobinage. Une autre solution consiste à supprimer les éclateurs branchés en série et à dimensionner les résistances dépendant de la tension de façon telle que la tension de fonctionnement de la partie de bobinage protégée puisse leur être appliquée en per manence. Dans le cas des résistances dépendant de la tension à base de carbure de silicium utilisées Jusqu'à maintenant, un si grand nombre d'éléments doivent autre branchés en série pour des sollicitations de tension alternatives élevées, que lors de l'apparition d'une tension de choc, le courant de choc qui su écoule à travers les résistances dépendant de la tension, en sandre fréquemment une tension résiduelle trop élevée sur ces résistances. Le but de l'invention est en conséquence, de créer une protection contre les surtensions pour un transformateur à échelons et un commutateur d'échelons, dans lequel les éclateurs, compte tenu des difficultés précédemment signalées, sont généralement supprimés et dans laquelle des courants de choc plus importants et des tensions résiduelles plus faibles que dans le cas des résistances dépendant de la tension en carbure de silicium jusqu'à maintenant utilisées, sont possibles. Â cet effet, l'invention concerne un transformateur à échelons caractérisé en ce que, en série avec les résistances dépendant de la tension et constituiw pour l'essentiel d'oxyde de zinc, sont disposées des résistances ohmiques pour limiter le courant. Les avantages obtenus grâce à l'invention sont notamment les suivants s Les résistances dépendant de la tension constituées d ' oxyde de zinc, se distinguent des résistances dépendant de la tension constituées de carbure de silicium par une dépendance de la tension notablement plus importante de leur valeur de résio tance. La chute brutale de ces valeurs de résistance lorsque la tension s'élève permet des courants de dérivation très élevés et des tensions résiduelles basses malgré une charge thermique très faible pour la tension nominale ou la tension d'essai. Tandis que lors de l'utilisation de résistances dépendant de la tension en carbure de silicium, du fait de l'encombrement né- cessaire, seule une limitation de la sollicitation en tension entre la prise sélectionnée et la prise pré-sélectionnée du commutateur d'échelons est prise en compte, on peut, avec des résistances dépendant de la tension en oxyde de zinc, du fait de leur possibilité de supporter une tension alternative éleviez et du nombre réduit des éléments nécessaires qui en résulte, protéger l'ensemble du bobinage de réglage.Comme dans le cas d'une énergie de choc très importante, le courant de dérivation à travers les résistances dépendant de la tension constituées d'oxyde de zinc peut, selon les cas, autre si important que ces résistances pourraient être endommagées thermiquement, une résistance ohmique, limitant le courant de choc à une valeur admissible, est branchée en amont de chaque résistance dépendant de la tension. On peut ainsi éviter, en toute sécurité, la destruction par des courants de choc élevés des résistances dépendant de la tension constituées d'oxyde de zinc. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sous forme de schéma de branchement sur la figure unique ci-jointe. Comme cela apparat sur cette figure, le transforma teur à échelons selon l'invention comporte un bobinage principal 1, un bobinage à échelons de dégrossissage 2 et un bobinage à échelons de réglage fin 3. Le bobinage à échelons de dégrossio- sage 2 est susceptible d'être branché au moyen d'un présélecteur 4. À chaque paire de contacts d'échelons 5 6 du bobinage à échelons de réglage fin, est raccordé à volonté le commutateur en charge 7. Les différentes parties de bobinage sont protégées contre les surtensions par des résistances dépendant de la tension 8, 9, 10, il ainsi que par des résistances ohmiques 12, 13, 14, 15 placées en série avec ces résistances dépendant de la tension.Effectivement, l'ensemble du bobinage de réglage est protégé par les résistances 10, 11 dépendant de la tension, et les résistances ohmiques 14, 15. Dans ce cas, les résistances 10 dépendant de la tension sont rassemblées en un groupe avec la résistance ohmique 14, de même que les résistances il dépendant de la tension sont rassemblées en un groupe avec les résistances ohmiques 15. En parallèle sur le bobinage à échelons de dégrossissage 2, est alors placée la résistance 9 dépendant de la tension avec sa résistance ohmique 13, tandis que, en pa allèle sur chaque partie de bobinage du bobinage à échelons de réglage fin 3, est disposé respectivement un groupe constitué d'une résistance 8 dépendant de la tension et d'une résistance ohmique 12. I1 faut encore souligner qu'il n'est pas absolument nécessaire de prévoir dans chaque cas un branchement de résis tances dépendant de la tension et de résistances ohmiques, aussi important que celui représenté sur l'exemple de réalisation. Le spécialiste peut décider cas par cas, sur quelle partie de bobinage la protection contre' les surtensions est nécessaire0 R E V E N D I C A T I O N S 1.- Transformateur à échelons avec un dispositif de commutation d'échelons et avec des résistances dépendant de la tension, qui sont branchées en parallèle sur les différentes parties de bobinage et/ou sur le dispositif de commutationd'é- chelons pour les protéger contre les sartensions, transformateur caractérisé en ce que, en série avec les résistances (8 à 11) dépendant de la tension et constituées pour l'essentiel d'oxyde de zinc, sont disposées des résistances ohmiques (12 à 15) pour limiter le courant. 2.- Transformateur à échelons selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque résistance dépendant de la tension (10 ou 11) est réunie avec une résistance ohmique (14 ou 15) pour former un groupe. 3.- Transformateur à échelons selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs groupes placés en série sont disposés en parallèle sur les parties de bobinage soumises à des sollicitations très élevées de tension de choc.