Brevet FR2827073A1 — publié le 20030110

La présente invention est relative à un transformateur électrique à flux compensé, qui peut recevoir, simultanément et sans inconvénients, des tensions en courant continu et alternatif. Si on applique une tension en courant continu à l'enroulement récepteur (dénommé primaire) d'un transformateur électrique traditionnel (en supposant que cet enroulement soit en mesure de supporter, sans chauffer excessivement, le courant qui en résulte), le dit courant continu engendre un flux improductif dans circuit magnétique, proportionnel au produit ampères-tours de l'enroulement primaire. Une partie du champ magnétique est ainsi occupée inutilement, aux dépens de la capacité disponible du circuit magnétique à assurer la transmission du courant alternatif, par induction, entre primaires et secondaires. Certaines applications, industrielles ou autres, pourraient bénéficier des performances du transformateur objet de la présente invention. A titre d'exemple je signale la transmission de signaux sur des réseaux industriels, pour l'échange d'informations, contrôles ou télécommandes, entre l'émetteur (par exemple centrale électrique) et le récepteur (par exemple une station équipée d'un transformateur électrique). Dans un autre domaine, celui des amplificateurs audio à tubes ou transistors, un courant continu, dénommé anodique, parcourt constamment les tubes ou transistors de puissance, ainsi que le transformateur de sortie, dont le secondaire est relié au haut parleur. Le champ magnétique produit dans le noyau du transformateur par ce courant continu occupant parfois une partie considérable de sa capacité à transférer le courant alternatif correspondant du signal, oblige à prévoir des circuits magnétiques à grande section de fer, donc plus coûteux. Dans le transformateur objet de la présente invention, le courant continu qui lui parvient, est reparti sur des enroulements, antagonistes, avec le résultat de réduire le flux à zéro. Dans ces conditions, le noyau du transformateur est entièrement libre pour les champs magnétiques variables produits par le courant alternatif aux bornes des enroulements. L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé à titre d'exemple indicatif, seulement, relatif à une ligne de courant fournissant du courant continu et du courant alternatif, en même temps, au transformateur (T). Le terminal (Y) est relié à la borne (E) de l'enroulement (B) du transformateur (T). La borne (W) de l'enroulement (B) est reliée à la borne (N) de l'enroulement (A) et la borne (S) de ce dernier enroulement est reliée à la borne (X) de la ligne de courant électrique. De cette façon, le courant composé (continu + alternatif) traversera les deux enroulements (B) et (A), du point (Y) au point (X). Les enroulements (A) et (B) sont construits de la même façon et sont identiques, soit par le nombre de tours, soit par leur résistance ohmique. L'enroulement (B) représenté dans la Fig. 1, se trouve sur le même circuit magnétique de l'enroulement (A). Tout en étant identique à (A), cet enroulement (B), est disposé de telle manière que le courant anodique qui le traverse crée, dans le circuit magnétique, un champ d'intensité équivalente à celui produit par (A), mais antagoniste. Il s'ensuit que la composante de courant continu, appliquée aux bornes (X) et (Y), produira, dans le circuit magnétique du transformateur (T) deux flux qui s'annuleront réciproquement, laissant le champ libre à la transmission du courant alternatif. Ce point acquis, le comportement du transformateur (T) en courant alternatif est décrit ci-après. La Fig. 1 indique la présence du condensateur (Cs). Sans ce dernier, même les composantes de courant alternatif s'annuleraient réciproquement (du fait que les deux enroulements (A) et (B) sont en opposition de phase) et aucun signal ne pourrait être induit en (Sa) et, par conséquent, à l'appareil ou dispositif utilisateur (UTI.). Ce condensateur (Cs), de capacité adéquate, met en court circuit les composantes de courant alternatif présentes aux bornes de l'enroulement (B), en les supprimant. La flèche (Cct), dans la Fig. 1 indique la condition de court-circuit du secondaire (Sb), ce qui contribue également à l'effacement des composantes alternatives présentes en (B). Cette dernière condition atteinte, le flux, dans l'ensemble du circuit magnétique, est proche de zéro, en accord avec la loi de la continuité. Toutefois si l'accouplement inductif entre (A) et (Sa) est suffisamment serré et celui entre (A) et (B) ne l'est pas, la transmission de la presque totalité de la puissance disponible entre le primaire (A) et son secondaire (Sa) (moins les pertes éventuelles) est assurée. Les mesures et les essais effectués ont montré que les pertes (si la construction du transformateur est soignée), sont négligeables. Ce résultat peut être expliqué en se reportant à la loi de la continuité du flux magnétique et à celle des ampère-tours. En pratique, on pourra utiliser, d'une part des transformateurs plus petits, pour la même puissance et, d'autre part, envoyer, si nécessaire pour certaines applications, du courant continu sur les réseaux industriels de courant alternatif, en exploitant le fait que ce courant continu pourra être, au besoin, éliminé à destination. REVENDICATIONS 1) Transformateur électrique pouvant être alimenté, en plus du courant alternatif, avec une composante de courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte des enroulements, (A) et (B), à titre d'exemple indicatif, seulement, dimensionnés et disposés de façon à créer des champs antagonistes de même intensité, dans le circuit magnétique du transformateur (T), le flux réduit en résultant laissant toute la capacité du noyau magnétique à disposition du travail en courant alternatif et caractérisé par la suppression de la composante alternative dans le ou les enroulements antagonistes (B), (Sb), soit avec un condensateur (Cs), soit avec un court-circuit (Cct), soit avec les deux.