Brevet FR2466090A1 — publié le 19810327

L'invention concerne une réactance variable et plus particulièrement une réactance dont la valeur peut être modifiée de façon progressive et qui reste linéaire, c'est-à-dire n'introduit pas de déformation de 11 onde de courant0 Dans de nombreuses applications où l'on doit introduit une impédance variable dans un circuit à courant alternatt il est, notamment pour des considérations de consommation d'énergie, souhaitable de pouvoir utiliser une réactance variable plutôt que par exemple une résistance variable. Mais on ne connaît pas actuellement de réactance variable permettant de balayer une plage de réglage étendue, de façon continue et avec une réponse linéaire. L'invention se propose de combler cette lacune et elle y parvient en prévoyant une bobine de réactance constituée par le primaire d'un transformateur dont le secondaire est fermé sur lui-même et en disposant des moyens de déplacement relatif entre le secondaire et une partie au moins du reste du transformateur, de manière à modifier le nombre de spires du secondaire traversées par un flux magnétique circulant dans le circuit magnétique du transformateur. Dans la réalisation la plus simple, le secondaire est en court-circuit. Le secondaire est avantageusement porté par une pièce magnétique mobile faisant partie du circuit magnétique du transformateur. Le secondaire peut alors notamment être inséré dans des encoches de cette pièce magnétique mobile. Le déplacement de cette pièce magnétique mobile est, de préférence, tel que le circuit magnétique du transformateur ne soit pas géométriquement modifié et que ce déplacement n'affecte pratiquement que la portion de secondaire intéressée par le flux magnétique. Cette pièce magnétique mobile est de préférence un noyau magnétique autour duquel est placé le primaire du transformateur. Ce noyau magnétique peut notamment être constitué par un barreau droit déplaçable dans le sens de sa longueur. Le circuit magnétique du transformateur comporte alors avantageusement une coulasse fixe en deux pièces en U disposées de part et d'autre du noyau de manière que le noyau ferme les deux U, tandis que le primaire passe à l'intérieur des deux U et entoure le noyau, les dimen sions extérieures du primaire pouvant être de préférence égales ou légèrement inférieures aux dimensions intérieures du U. Un circuit comportant un seul U peut également convenir. Une autre solution avantageuse consiste dans une construction comportant une pluralité de barreaux, chacun muni d'un enroulement secondaire disposé dans des encoches. Une bobine primaire est disposée autour de chaque enroulement secondaire. Le circuit magnétique est fermé par des barres transversales, dont une au moins est mobile, permettant le mouvement relatif du secondaire par rapport au primaire. Ainsi, on peut sortir le secondaire totalement ou partiellement du primaire. Cette solution diminue la partie de la culasse servant exclusivement à faire circuler le flux magnétiqueyd'où diminution de poids. La solution triphasée par exemple comportera trois barreaux munis d'un enroulement secondaire et la partie de la culasse servant exclusivement à faire passer le flux sera réduite à deux barres transversales dont l'une au moins est mobile. La pièce magnétique mobile peut avoir une toute autre forme et notamment constituer un tore qui tourne autour de son axe, deux régions fixes et opposées de l'espace occupé par le tore étant magnétiquement directement reliées l'une à l'autre. Evidemment, le primaire devrait épouser la forme du secondaire. I1 est parfois avantageuxspour augmenter la réactance de fuite du secondaire et ainsi améliorer les caractéristiques de régulation, d'installer dans le circuit mag rétique un shunt magnétique à entrefer. L'entrefer permet d'éviter le phénomène de saturation de la partie concernée. Ce shunt est essentiellement placé sur le secondaire et il peut être complétement en dehors du circuit du transformateur. On va donner, à titre non limitatif, des exemples de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins joints dans lesquels: la Fig.1 représente en élévation et coupe partielle un premier mode de réalisation de la réactance selon l'invention; la Fig.2 est une vue analogue, pour une autre position de réglage de la réactance; la Fig.3 représente en élévation et coupe partielle un deuxième mode de réalisation de la réactance selon l'invention; la Fig.4 représente en élévation et coupe partielle une bobine de réactance du genre de celle de le Fig.1, avec shunt magnétique; la Fig.5 représente une construction comportant deux barreaux et un circuit magnétique de forme rectangulaire dont la Fig.6 montre une coupe partielle selon A-A; la Fig.7 représente schématiquement la construction d'une réactance triphasée. Sur la Fig.1, on voit un transformateur qui se compose d'un enroulement secondaire 1 en court-circuit monté sur un noyau magnétique 2 pouvant se déplacer dans le sens de sa longueurs d'un enroulement primaire 3 dont les bornes sont celles de la réactance variable et d'une culasse fixe 4 fermant le circuit magnétique. On a représenté cet ensemble très schématiquement car il est réalisé selon les techniques bien connues de construction des transformateurs, sa particularité consistant dans la mobilité du noyau 2 porteur d'un enroulement 1 en court-circuit. La culasse 4 se compose de deux parties en forme de U constituant avec le noyau 2 un circuit magnétique fermé. L'enroulement secondaire 1, a faible nombre de spires de préférence, est logé dans des encoches ménagées dans une partie du noyau 2 en fer feuilleté; cette technique est inusitée dans la construction des transformateurs, mais sa réalisation ne présente pas de difficultés, le logement d'enroulements dans des encoches étant bien connu dans d'autres domaines de l'électrotechnique. On n'a pas figuré les dispositifs de guidage du noyau 2 dans son déplacement longitudinal. Leur rôle consiste à empêcher les déplacements transversaux indésirables. Tout mécanisme simple et connu par ailleurs peut convenir. Le noyau 2 glisse dans la culasse 4. Les deux pièces sont en contact métallique pour diminuer l'entrefer. Il convient d'assurer un serrage au moyen de liaisons souples ( par exemple par un ou des ressorts) de la culasse contre le noyau. La réalisation d'un tel serrage ne représente aucune difficulté du point de vue technique. La force de serrage doit être suffisante pour éviter des vibrations, Un traitement des surfaces de glissement ou une lubrification peuvent être prévus pour diminuer le frottement. Le déplacement du noyau 2 peut être effectué de manières très diverses. S'il s'agit d'un a!iustage initial de réactance, le réglage peut être fait à la main ou par servo-moteur. S'il s'agit d'un réglage dynamique, le déplacement du noyau 2 sera assujetti par un moyen de transmission mécanique à un organe mobile de commande. Dans le cas de la Fig.1, l'enroulement secondaire t se trouve en totalité sur le passge du flux total. On a alors la réactance variable minimale, presque égale à zero, puisque la réactance de fuite, qui représente le flux magnétique se refermant en dehors du circuit magnétique principal du transformateur, est très faible. Au contrairedans le cas de la Fig.2, l'enroulement secondaire est en partie sorti du circuit magnétique principal, la réactance de fuite est grande et sa valeur rapportée au secondaire est considérablement augmentée du fait que celui-ci a moins de spires actives. Ce double effet permet d'obtenir une augmentation progressive de la réactance variable quand on déplace le noyau 2 de manière à faire sortir peu à peu l'enroulement 1 du circuit magnétique principal. Quand le secondaire est complétement sorti et se trouve en dehors du circuit magnétique du primaire, alors la valeur de cette réactance atteint le maximum. Seul, le courant de magnétisation passe par le bobinage primaire (réactance). La valeur de ce courant dépend du matériau et de la réluctance magnétique du circuit. Généralement, comme pour tous les transfo rmateurs le courant de magnétisation n'est pas sinusoidal, à moins qu'on ne travaille sur la partie linéaire de la courbe d'aimantation ( ce que l'on ne fait pas pour ne pas augmenter le poids). Sur la Fig.3 où l'on a donné aux éléments jouant un rôle analogue à celui des éléments de la Fiv.1, la meme référence qu'à ceux-ci, mais majorée de 10, un enroulement secondaire 11 en court-circuit-est monté sur une partie d'un tore magnétique 12 qui peut tourner autour de son axe et qui passe dans un enroulement primaire 13 prévu sur une étendue circonférentielle correspondant environ à la portion bobinée du tore 12. Une culasse magnétique 14 fixe réunit magnétiquement deux régions diamétralement opposées du tore 12. La Fig.4 représente une réalisation similaire à celle de la Fig.1, mais avec adjonction d'un shunt magnétique 5 à entrefer. Cette disposition permet d'augmenter la réactance de fuite et de mieux assurer la linéarité de la caractéristique de la régulation. Dans l'exemple de la Figes on a disposé deux barreaux droits parallèles 22,32 réunis à leurs extrémités par deux barres transversales 26,27 qui ferment le circuit magnétique, la barre 27 étant mobile relativement aux barreaux0 Chacun des barreaux porte dans des encoches un enroulement secondaire 21 ,31 et il est entouré par un enroulement primaire fixe 23,33 Une barre 25 servant de shunt magnétique est montée, de manière mobile aussi, sur les barreaux 22 et 32 avec interposition d'un isolant magnétique 28 comme on le voit sur la Fiv. 6. Dans le cas de la Fig.7, la réactance variable est triphasée et comporte trois enroulements primaires 23,33 et 43 entourant chacun un barreau droit 22,32,42 qui porte un enroulement secondaire non visible sur la figure. Les trois barreaux sont réunis à leurs extrémités par des barres telles que les barres 26,27 et 25 de la figure 5. De nombreux essais ont montré l'étendue de la plage de réglage de la réactance variable que lton peut parcourir tout en conservant la linéarité de la régulation. Les quelques réalisations que lton a données en exemple ne constituent qu'une faible illustration des nombreuses variantes auxquelles se prête l'invention, notamment dans le choix de la pièce magnétique mobile portant l'enroule- ment secondaire, dans sa forme, dans son mode de déplacement, dans la constitution du circuit magnétique, dans Le montage de ltenroulement secondaire, dans sa constitution, dans son circuit de fermeture, etc.... Le transformateur peut être monophasé ou polyphasé suivant les besoins de l'utilisation. La réactance, objet de l'invention,peut servir, par exemple, à réguler le courant. REVENDICATIONS 1 - Bobine de réactance variable constituée par le primaire d'un transformateur dont le secondaire est fermé sur lui-même, caractérisée en ce quelle comporte des moyens de déplacenent relatif entre le secondaire et une partie aù moins du reste du transformateur, de manière à modifier le nombre de spires du secondaire traversées par un flux circulant dans le circuit magnétique du transformateur. 2 - Bobine de réactance variable selon la revendication 1, caractérisée en ce que le secondaire est en court-circuit. 3 - Bobine de réactance variable selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le secondaire est porté par une pièce magnétique mobile faisant partie du circuit magnétique du transformateur. 4 - Bobine de réactance variable selon la revendication 3, caractérisée en ce que le secondaire est inséré dans des encoches de cette pièce magnétique mobile. 5 - Bobine de réactance variable selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le déplacement de la pièce magnétique mobile ne modifie pas la géométrie du circuit magnétique du transformateur. 6 - Bobine de réactance variable selon l'une des revendications 3,4 et 5, caractérisée en ce que cette pièce magnétique mobile est un noyau -magnétique autour duquel est placé le primaire du transformateur. 7 - Bobine de réactance variable selon la revendication 6, caractérisée en ce que ce noyau magnétique est un barreau droit et en ce que le circuit magnétique du transformateur comporte une culasse fixe en deux pièce en U disposées de part et d'autre de ce barreau droit de manière que ce dernier ferme les deux U, tandis que le primaire passe à l'intérieur des deux U. 8 - Bobine de réactance variable selon l'une des revendications 3,4 et 5, caractérisée en ce que cette pièce magnétique mobile est constituée par une pluralité de barreaux droits parallèles réunis à leurs extrémités par des barres dont l'une au moins est mobile, chacun de ces barreaux portant un enroulement secondaire et étant entouré par un enroulement primaire. 9 - Bobine de réactance variable selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la pièce magnétique mobile a la forme d'un tore et peut tourner autour de l'axe de ce tore, deux régions fixes et opposées de l'espace occupé par ce tore étant magnétiquement reliées directement l'une à l'autre. 10- Bobine de réactance variable selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit magnétique du transformateur comporte un shunt magnétque à entrefer placé sur le secondaire.