Brevet FR2551273A1 — publié le 19850301

La présente invention est relative à l'êlectro- technique et a notamment pour objet un dispositif servant à réguler la tension électrique. L'invention est surtout applicable aux autotransformeurs qu'on met en service en vue de commander une tension électrique sans rupture de circuit. Les transformateurs de ce type comportent normalement un noyau ou circuit magnétique de forme annulaire dont l'enroulement présente une piste de contact. I1 est aussi intéressant d'employer l'invention en question dans d'autres appareils électriques dont les éléments de contact fixes sont plats et arqués, tandis que leurs éléments de contact mobiles se présentent sous forme de galets ou roulettes. On connait par exemple le réglage d'une tension électrique sans rupture de circuit, dans un autotransformeur, à l'aide d'un dispositif décrit dans le brevet d'invention U.S.A. NO 34 66 585. Le dispositif en question comporte un noyau ou circuit magnétique annulaire présentant une piste de contact adaptée pour coopérer avec un élément de contact mobile sous forme d'un balai. Ce balai est appliqué sur ladite piste à l'aide d'un ressort dont l'effort suffit pour obtenir un contact continu et pour compenser l'usure dudit balai. Pour que la pression exercée sur la piste de contact ne soit pas compromise par l'usure du balai, on choisit normalement un ressort qui lorsqu'il est comprimé, est d'une longueur de plusieurs fois (2 ou 3 fois) supérieure à celle de la partie du balai qui est sujette à l'usure. Cette mesure a cependant l'inconvénient de rendre le dispositif plus volumineux tout en augmentant son poids. L'application du dispositif considéré est d'autre part empêchée par l'usinage auquel on est tenu de soumettre la piste de contact pour conférer à celle-ci le fini nécessaire, car, sinon, les inégalités superficielles de la piste pourraient devenir la cause non seulement d'une usure prématurée du balai, mais parfois même d'une cassure de celui-ci. On connaît aussi un autre dispositif servant, en sein d'un autotransformateur, à la régulation de la tension électrique sans rupture de circuit (voir brevet d'invention de la RDA NO 80261). Dans ce dispositif, l'élément de contact mobile se présente sous forme d'un galet au charbon dur maintenu par un doigt d'entraînement pouvant pivoter autour d'un axe. Lors de la régulation de tension, le galet roule sur la piste de contact arquée en quittant une position pour une autre. Le galet est d'une forme cyclindrique, son axe de rotation étant sensiblement perpendiculaire à celui de pivotement du doigt d'entraînement. La manière dont le galet se déplace sur la piste de contact, c'est-à-dire son roulement, n'exige pas un haut degré de finition de la surface de celle-ci. Le galet s'use moins que le balai ou, en d'autres termes, on est ici en présence d'une meilleure tenue à l'usure de l'élément de contact mobile. Cependant, lors de l'utilisation de ce dispositif, on est confronté à d'autres difficultés qui se traduisent par une usure irrégulière des éléments formant contact (pistegalet). Ceci s'explique par le fait que, lors du déplacement du galet suivant la piste de contact, sa face orientée vers l'axe géométrique de la piste de contact parcourt une distance plus faible que celle parcourue par la face opposée. Il en résulte un glissement de l'une desdites faces sur la piste de contact, d'où une usure irrégulière des éléments formant contact. On connaît un autre dispositif pour la régulation de la tension dans un commutateur (voir le brevet d'invention URSS NO 473384). Le dispositif considéré comporte des éléments de contact fixes formant ensemble une piste de contact arquée, un élément de contact mobile ayant la forme d'une roulette qui, sollicitée élastiquement contre la piste de contact, vient en contact de celle-ci suivant sa génératrice, laquelle roulette est montée sur un doigt d'entraînement adapté pour tourner autour d'un axe de manière à pouvoir déplacer la roulette suivant ladite piste. La roulette est elle aussi de forme cylindrique, son axe de rotation étant incliné par rapport à la droite passant par le centre de gravite de ladite roulette de maniere à le relier à l'axe de rotation du doigt d'entra;- nement. Ce mode de réalisation du dispositif offre l'avantage de pouvoir faire rouler et glisser simultanément l'élément mobile sur la surface de la piste de contact arquée. Ceci permet à son tour la rectification de ladite surface, d'où un bon contact électrique et une usure régulière de celle-ci. Cependant, comme on l'a déjà fait remarquer plus haut, les faces de la roulette cylindrique en mouvement ont une meme vitesse angulaire et s'usent inégalement du fait que leurs vitesses linéaires, relativement au centre de rotation du doigt d'entrainement, sont différentes. On assiste alors,ici comme dans le cas précédent, à une usure irrégulière des éléments de contact, ce qui nuit à la durée de vie de l'ensemble du dispositif. L'invention vise donc à mettre au point un dispositif pour la régulation d'une tension électrique,doué d'une tenue en service plus longue en comparaison de l'art antérieur, cet avantage étant obtenu en modifiant la forme de la roulette formant contact mobile et en changeant la disposition de son axe de rotation par rapport au plan de la piste de contact. Le probleme ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif pour la régulation d'une tension électrique, du type comportant des plots de contact fixes formant1 dans un plan, une piste de contact arquée, et un élément de contact mobile en forme de roulette qui, appliquée élastiquement contre ladite piste, se trouve en contact avec celle-ci suivant sa génératrice, cette roulette étant maintenue par un doigt d'entraînement monté sur un axe de rotation de manière à pouvoir déplacer ladite roulette suivant la piste de contact mentionnée, ladit dispositif étant caractérisé, selon l'invention, en ce que la roulette se présente sous forme d'un cône tronqué dont le sommet est orienté vers le centre géométrique de la piste de contact arquée. Le fait de conférer à la roulette la forme d'un cône tronqué permet de rapprocher au maximum les rapports entre les longueurs linéaires des cercles délimitant les faces opposées de la roulette et les distances parcourues par ces faces en une révolution de la roulette. Ceci assure une usure réguliere des éléments formant contact et, de ce fait, une meilleure tenue en service du dispositif tout entier. Il est rationnel de réaliser la roulette en sorte que le rapport des diamètres de sa base et de son sommet soit proportionnel au rapport entre les distances separant respectivement la base et le sommet de la roulette de l'axe de rotation géométrique du doigt d'entraînement. Ce mode de réalisation assure un contact régulier entre la roulette et la piste de contact suivant toute la largeur de cette dernière. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un dispositif pour la régulation d'une tension électrique, conforme à l'invention - la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 vu de dessus par faire ressortir en plan la piste de contact arquée - la figure 3 est une coupe longitudinale d'un autotransformateur utilisant à titre d'exemple un dispositif pour la régulation d'une tension electrique selon l'invention - la figure 4 est une vue de dessus du dispositif de la figure 3. Le dispositif de régulation de tension électrique comprend,omme cela ressort bien de la figure 1, une base 1 sur laquelle sont disposés des plots de contact fixes 2 formant une piste de contact arquée 3 s'étendant dans un plan géométrique. Les plots fixes 2 sont reliés électriquement aux bornes (non représentées) d'une source de tension à régler. La piste de contact 3 est adaptée pour coopérer avec un élément de contact mobile 4 qui se présente sous forme d'une roulette en matériau conducteur de courant. La roulette 4 est montee sur un axe de rotation 5 introduit dans les logements 6 faisant partie d'un objet d'entraînement 7. Le doigt d'entraînement 7 est constitué d'un matériau élastique et monté sur un axe de pivotement 8 qui se termine par un bouton 9. De ce faitjla roulette 4 se trouve constamment appliquée par le doigt d'entraînement 7 contre la surface de la piste de contact arquee 3 de manière à se trouver en contact avec celle-ci suivant sa génératrice. L'axe 8 de pivotement du doigt d'entraînement 7 passe par le centre géométrique de la piste de contact arquée 3. En conformité avec l'invention, la roulette 4 formant l'élément de contact mobile est en forme de cône tronqué. Le sommet de la roulette 4 est orienté vers l'axe de pivotement du doigt d'entraînement 7 ou, ce qui revient au même, vers le centre géométrique de la piste de contact arquée 3. Selon une variante de réalisation, la roulette 4 peut être conque en sorte que le rapport des diamètres de sa base 10 et de son sommet 11 soit proportionnel au rapport entre les distances séparant respectivement la base 10 et le sommet 11 de l'axe 8 de pivotement du doigt d'entra;- nement 7. Réalisé de la namière décrite ci-dessus, le dispositif pour la régulation d'une tension électrique fonctionne comme suit. Lorsqu'on agit sur le bouton 9 de manière à le faire tourner dans le sens horaire ou antihoraire, la roulette 4, qui est reliée au doigt d'entrainement 7, se déplace pour prendre une position prédéterminée sur la piste de contact 3 et, ainsi, relier les bornes (non représentées) de la source de tension (non représentée), qui correspondent à cette position. L'augmentation et la diminution de la tension à régler dépendent du sens de déplacement de la roulette 4. La description qui va suivre a trait à un exemple préféré d'application de l'invention. Comme cela ressort bien de la figure 3. Un autotransformateur 12 utilisant un dispositif de régulation de tension électrique conforme à l'invention comporte un circuit au noyau magnétique 13 de forme annulaire dont l'enroulement 14 présente une piste de contact arquée 15 (voir la figure 4). Il comporte aussi un élément annulaire 16 muni d'une saillie 17 recevant la la piste de contact 15 et un contact mobile sous forme d'une roulette 18 tronconique. La roulette 18 est montée sur un axe de rotation 19 maintenu par un doigt d'entraînement 20. Du fait que le doigt d'entraînement est constitué d'un materiau élastique, la roulette 18 est appliquée constamment contre la piste de contact 15. Le doigt d'entraînement 20 est monté sur un axe de pivotement 21 qui se termine par un bouton 22. L'enroulement 14 a ses fils de connexion 23 et 24 reliés à une source de courant alternatif (non représentée), tandis que ses fils de connexion 25 et 26 sont reliés à une charge 27. La connexion entre le fil 25 et la charge 27 est directe, et à partir du fil 26 elle s'opère par l'tinter médiaire de l'élément de contact mobile 18. Comme représenté sur la figure 4, l'axe de rotation 19 de la roulette 18 peut se disposer sous un angle par rapport à la droite reliant le centre de gravité de ladite roulette et l'axe de pivotement 21 du doigt dBentrainement 20, mais dans tous les cas il est disposée manière à former un angle avec le plan géométrique dans lequel s'étend la piste de contact 15. Cette forme de réalisation assure l'adhérence de la roulette 18 à la surface de la piste de contact 15 suivant toute sa génératrice. Quand on tourne le bouton 22 dans le sens horaire ou antihoraire, la roulette 18 poussée par le doigt d'entraî- nement 20 se déplace pour prendre une position prédéterminée sur la piste de contact 15, tout en opérant, au sein de l'autotransformateur 12, lavcommutation correspondant à cette position (fils 23, 24). L'augmentation et la diminution de la tension à régler dépendent du sens de déplacement de la roulette 18. R E V E N D I C A~T I O N S 1. Dispositif de régulation de tension électrique, du type comportant des plots de contact fixes (2) formant dans un plan une piste de contact arquée 13)set un élément de contact mobile sous forme d'une roulette (4) qui est appliquée élastiquement contre ladite piste de manière à se trouver en contact avec celle-ci suivant toute sa génératrice, cette roulette étant maintenue par un doigt d'entraînement (7) monté sur un axe de pivotement (8) de manière à pouvoir déplacer ladite roulette suivant ladite piste de contact, caractérisé en ce que la roulette (4) se présente sous forme de cône tronqué dont le sommet (11) est orienté vers le centre géométrique de la piste de contact arquée (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport des diamètres de la base (10) et du sommet (11) de la roulette (4) est proportionnel au rapport entre les distances séparant respectivement la base (10) et le sommet (11) de la roulette (4) de l'axe de pivotement (8) du doigt d'entraînement (7).