Brevet FR2860913A1 — publié le 20050415

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. Ce transformateur comporte des améliorations par rapport au dispositif ayant fait l'objet de ma demande FR0102457 ( date de dépôt 23.02.2001) et du brevet d'invention N 01 02457 délivré le 15.08.03 - N de publication 2 817 411. Ci-après description du transformateur avec les améliorations apportées. 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 le 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 messages sur des réseaux industriels, pour l'échange d'informations, contrôles ou télécommandes, entre l'émetteur ( par exemple une centrale électrique) et le récepteur ( par exemple une station équipée d'un transformateur électrique), sans polluer le courant du réseau avec des signaux parasites. 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 à un ou plusieurs haut parleurs. Le champ magnétique produit par ce courant continu dans le noyau du transformateur réduit parfois considérablement la capacité de ce dernier à transférer le courant alternatif correspondant du signal et 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, entre des enroulements antagonistes, de telle façon que le flux se réduit à zéro ou il est très faible. Dans ces conditions, le noyau du transformateur est entièrement libre pour les variations de champ magnétique produites par le courant alternatif aux bornes des enroulements. Le dessin annexé, représente, à titre d'exemple non limitatif, une ligne de courant fournissant, en même temps, du courant continu et du courant alternatif au transformateur (T) . Le terminal (Y) est relié à la borne (E) de l'(des) enroulement(s) primaire(s) antagoniste(s) (B) du transformateur (T). La borne (W) de 1'(des) enroulement(s) (B) est reliée à la borne (N) de l'(des) enroulement(s) primaire(s) (A) et la borne (S) de ce(ces) dernier(s) enroulement(s) 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) . L'enroulement primaire antagoniste (B) représenté dans la Fig. l, se trouve sur le même 15 circuit magnétique (Cmp) de l'enroulement primaire (A) . Ces deux enroulements primaires (A) et (B) sont construits de telle façon que le courant continu qui les parcourt et leur nombre d'ampères tours, compte tenu de l'effet de dérivation de la résistance (Rs) produit dans le circuit magnétique (Cmp), deux flux opposés qui se compensent mutuellement,le flux résultant ayant une valeur proche de zéro. Le comportement du transformateur (T) en courant alternatif est décrit ciaprès. La Fig.l indique la présence du(des) condensateur(s) (Cs), du court circuit (Cct) aux bornes de l'enroulement secondaire auxiliaire indiqué avec (Sb), ainsi que du(des) circuit(s) magnétique(s) auxiliaire(s) (Cma). Le rôle du(des) condensateur(s) (Cs) est de court-circuiter les composantes en courant alternatif de l'enroulement primaire antagoniste (B), sans conséquences pour la composante courant continu. Sans cette(ces) capacité(s), le courant alternatif induit en (B) par les alternances présentes en (A), étant en opposition avec ces dernières alternances, empêcherait le fonctionnement du transformateur en tant que tel, et le(les) secondaire(s) (Sa), relié(s) au dispositif utilisateur (UTI), ne recevrait(recevraient) aucune tension, par induction magnétique. Le signe de référence (Cct), dans la Fig. 1, indique la condition de court-circuit du(des) secondaire(s) auxiliaire(s) (Sb), ce qui contribue également à l'effacement des composantes alternatives présentes en (B) , par absorption d'énergie. Enfin, le circuit magnétique auxiliaire (Cma) joue un rôle très important dans l'effacement des effets secondaires provoqués par la condition d'antagonisme entre les enroulements (A) et (B), car il constitue une fuite magnétique au flux de ce dernier enroulement, pratiquement indépendante de l'enroulement (A) . Il est important de souligner que le fonctionnement du transformateur objet de la présente invention dépend également du degré d'accouplement, d'un côté entre l'enroulement (A) et son secondaire (Sa) et, d'autre part, entre les susdits enroulements et les enroulements antagonistes (B) et (Sb) . L'accouplement entre (A) et (Sa) doit être le plus possible serré, tandis que l'accouplement entre ce primaire et secondaire, par rapport aux enroulements (B) et (Sb) doit être le plus faible possible. Les expériences effectuées sur des prototypes ont souligné la nécessité de cette dernière condition, laquelle, combinée aux trois autres, à savoir: la capacité (Cs), le court circuit (Cct) et le circuit magnétique auxiliaire (Cca), assure la séparation des effets du courant continu et des alternances. L'application des conditions ci-dessus, partiellement ou en totalité, permet d'atteindre l'objectif recherché, soit l'annulation du flux dû à la composante courant continu dans le circuit magnétique (Cmp), en accord avec la loi de la continuité, tout en préservant le fonctionnement du transformateur en courant alternatif, avec une perte de puissance réduite, dans les proportions désirées. En pratique, on pourra utiliser, d'une part, des transformateurs plus petits, pour la même puissance et, d'autre part, envoyer dans un réseau (électrique, téléphonique,etc.), si nécessaire, pour certaines applications, des impulsions de courant continu à côté du courant alternatif, en considération du fait que ce courant continu pourra accomplir les tâches dont il a été chargé sans interférer avec la composante alternative. Les expériences effectuées en utilisant le transformateur objet de la présente invention avec des appareils d'amplification audio ont mis en évidence une excellente clarté dans la reproduction du son. REVENDICATIONS 1) Transformateur électrique pouvant être alimenté , en plus du courant alternatif, avec une composante de courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte: - un (des) enroulement(s) primaire(s) (A) et un (des) enroulement(s) primaire(s) antagoniste(s) (B) 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, - un (des) enroulement(s) secondaire(s) (Sa), - un (des) condensateur(s) (Cs) branché(s) en parallèle avec l'(les) enroulement(s) primaire(s) antagoniste(s) (B), de façon à supprimer la composante alternative dans 10 cet(ces) enroulement(s). 2) Transformateur électrique selon la revendication n 1 caractérisé en ce qu'il comporte un(des) enroulement(s) secondaire(s) auxiliaire(s) (Sb) . 3) Transformateur électrique selon la revendication n 2 caractérisé en ce que 1' (les) enroulement(s) primaire(s) (A) a (ont) un accouplement très serré avec l' (les) enroulement(s) secondaire(s) (Sa), tandis que 1' (les) enroulement(s) primaire(s) antagoniste(s) (B) et 1' (les) enroulement(s) auxiliaire(s) (Sb) ont un accouplement très faible avec l'(les) enroulement(s) primaire(s) (A) et secondnire(s) (Sa). 4) Transformateur électrique selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'un court circuit (Cct) est disposé sur l'(les) enroulement(s) secondaire(s) auxiliaire(s) (Sb) afin de renforcer l'effet de suppression de la composante alternative dans le(s) enroulement(s) antagoniste(s) (B) . 5) Transformateur électrique selon les revendications précédentes caractérisé par l'adjonction d'un ou plusieurs circuits magnétiques auxiliaires (Cma) ayant la fonction de créer des fuites au(x) flux engendré(s) par l'(les) enroulement(s) antagonistes (B). 6) Transformateur électrique selon les revendications précédentes ayant 1'(les) enroulement(s) antagoniste(s) (B) shunté(s), si nécessaire, par une(des) résistance(s) (Rs) assurant, par dérivation du courant, une meilleure compensation entre les champs magnétiques opposés.