CH693120A5 - Appareil de réglage de tension en série. - Google Patents

Description

La présente invention concerne le domaine de la réglage de tension d'alimentation d'une charge et plus particulièrement les appareils de réglage par diminution et augmentation de tension en série pour réseaux monophasés et triphasés.

Les appareils de réglage de tension connus, pour autant que l'on en soit informé, nécessitent que toute la puissance à fournir à une charge dont la tension est à régler doit être supportée par l'équipement de réglage. En d'autres termes, de tels appareils de réglage doivent supporter toute la puissance à fournir à la charge.

Ainsi, les équipements connus sont généralement dimensionnés pour être suffisamment importants avec une puissance électrique suffisante pour supporter toute la charge en kVA nécessaire pour alimenter une charge dont on désire régler la tension. La nécessité de devoir supporter toute la charge de puissance électrique implique que les installations de réglage de tension connues sont relativement importantes, coûteuses, et provoquent de considérables pertes électriques proportionnelles à la puissance et au taux de réglage de tension à fournir.

De plus, la plupart des appareils de réglage de tension comprennent des composant mécaniques mobiles, par exemple des éléments de décalage de position d'un élément électromagnétique afin de modifier le couplage entre le primaire et le secondaire, ou des contacts électriques mobiles pour modifier le rapport de transformation primaire/secondaire. De tels équipements de réglage de tension connus comprenant des éléments mobiles nécessitent des commandes mécaniques avec leur complexité et coûts concomitants, augmentation de dimensions et de masse et nécessitant une maintenance et une lubrification de pièces mobiles relativement lourdes.

Parmi les avantages des appareils de réglage par augmentation et diminution de tension en série selon la présente invention, on trouve ceux qui ne supportent qu'une portion de la puissance totale dont la tension est à régler par l'appareil de réglage. Par exemple, un appareil selon l'invention et dimensionné pour régler la tension dans une gamme de plus ou moins 15% de la tension de sortie va augmenter ou diminuer la tension de seulement environ 15% de la puissance de sortie nominale, alors que la plus grande partie de la puissance de sortie s'écoule à travers l'appareil, de la source d'alimentation directement à la charge, par une ligne à relativement haute conductivité. La ligne à haute conductivité ne comprend que quelques spires d'un bobinage principal. Lorsqu'aucun réglage de tension n'est nécessaire, la tension de la source étant égale à la tension de sortie requise, aucune augmentation ou diminution de tension n'est appliquée et toute la puissance s'écoule à travers l'appareil sans qu'elle soit supportée par l'appareil, à part des pertes dues à l'hystérésis éventuel, le courant de fuite et la résistance. En conséquence, les présents appareils sont proportionnellement plus petits et plus économiques et provoquent des pertes électriques plus faibles en proportion de la puissance de sortie électrique et de la gamme de tension à régler.

Selon la revendication 1 définissant la présente invention, il est proposé un appareil de réglage par augmentation et diminution de tension en série pour fournir une puissance électrique alternative d'une tension réglée à partir d'une borne de sortie à une charge électrique, l'appareil possédant une borne d'entrée pour une connexion à une alimentation de puissance électrique alternative, l'appareil possédant en outre: au moins des premier, deuxième et troisième noyaux ferromagnétiques de transformateurs ayant respectivement des première, deuxième et troisième sections transversales, ces section droites ayant des surfaces respectives de X unités au carré, Y unités au carré et Z unités au carré. On a des premier, deuxième et troisième bobinages de réglage montés respectivement sur le premier, deuxième et troisième noyau et couplés électromagnétiquement avec leur propre noyau. Le premier, deuxième et troisième bobinage de réglage ont respectivement un premier, deuxième et troisième nombre de spires, les nombres de spires étant respectivement N1, N2 et N3, où N1, N2 et N3 sont des nombres différents. L'appareil comprend des moyens de connexion pour connecter sélectivement le premier, deuxième et/ou troisième bobinage de réglage à l'alimentation alternative et pour court-circuiter sélectivement chacun des premier, deuxième et/ou troisième bobinages de réglage qui ne sont pas "actifs", c'est-à-dire qui ne sont pas connectés à l'alimentation alternative. On a un bobinage principal monté sur les premier, deuxième et troisième noyaux, couplé électromagnétiquement avec chacun d'eux. Le bobinage principal possède une borne d'entrée pour connexion avec l'alimentation de puissance électrique et une borne de sortie pour fournir la puissance de tension réglée à une charge électrique.

Selon une forme d'exécution avantageuse de la présente invention, les moyens de connexion connectent sélectivement le premier, deuxième et/ou troisième bobinage à l'alimentation selon une tension diminuée ou augmentée relativement au bobinage principal, afin de réduire ou augmenter la tension fournie par la borne de sortie du bobinage principal.

Selon une autre forme d'exécution avantageuse de la présente invention, on a des premier, deuxième et troisième moyens résistifs qui normalement ne sont pas connectés aux premier, deuxième et troisième bobinages de réglage actifs. Ces moyens résistifs fournissent momentanément un circuit d'écoulement de courant de transition respectivement au premier, deuxième et troisième bobinage de réglage durant l'étape de connexion sélective des bobinages de réglage respectifs passant du court-circuit à la connexion à la source d'alimentation, et fournissent aussi momentanément un circuit d'écoulement de courant de transition durant l'opération de connexion inverse de ces bobinages respectifs passant de la connexion à la source d'alimentation au court-circuit.

Selon une autre forme d'exécution avantageuse de la présente invention, on a des moyens de commande détectant les instants où la tension alternative croise l'axe de courant zéro pour chaque moyen de connexion, afin d'actionner sélectivement les moyens de connexion seulement à de tels instants, ce qui est avantageux pour minimiser les contraintes électriques dans les moyens de connexion durant les opérations de connexion et pour minimiser les interférences électromagnétiques.

Dans un appareil selon la présente invention, on a un bobinage principal ayant une borne d'entrée pour être connectée à une source de puissance électrique alternative, ainsi qu'une borne de sortie pour être connectée à une charge électrique, afin de réaliser une connexion série du bobinage principal entre la source et la charge. L'appareil comprend au moins un premier, deuxième et troisième noyau ferromagnétique ayant respectivement une première, deuxième et troisième section droite avec des surfaces respectives de X unités au carré, Y unités au carré et Z unités au carré. Le bobinage principal est connecté à chacun de ces noyaux. L'appareil comprend aussi un premier, deuxième et troisième bobinage de réglage, chacun couplé électromagnétiquement à son propre noyau, ces bobinages de réglage possédant respectivement un premier, deuxième et troisième nombre de spires, avec respectivement les valeurs N1, N2 et N3, ces valeurs étant différents. Des moyens de connexion connectent sélectivement le premier, deuxième et/ou troisième bobinage de réglage à la source et court-circuitent sélectivement chacun des premier, deuxième et/ou troisième bobinage de réglage qui ne sont pas connectés à la source.

En résumé, le nombre relatif de spires du premier, deuxième et troisième bobinage de réglage est inversement proportionnel au rapport de surface de section droite du noyau ferromagnétique considéré sur lequel le bobinage de réglage est couplé électromagnétiquement.

Comme autre exemple, on peut avoir quatre bobinages de réglage fournissant un réglage de 1%, 2%, 4% et 8%. En connectant un ou plusieurs de ceux-ci en addition, on peut avoir un réglage de tension dans une gamme de +15% par étapes de 1%. Au contraire, en connectant un ou plusieurs de ceux-ci en soustraction, on peut avoir un réglage de tension dans une gamme de -15% par étapes de 1%. Dans cet exemple de 1%, 2%, 4% et 8%, tous les bobinages sont actifs à chaque moment selon le même mode, c'est-à-dire que tous les bobinages actifs fonctionnent en addition ou tous les bobinages actifs fonctionnent en soustraction. Si la tension d'entrée correspond à celle désirée, on n'a aucune addition ou soustraction.

Dans un appareil 1%, 2% et 7%, les moyens de connexion peuvent simultanément connecter des bobinages sélectionnés à la source selon le même mode ou en mode opposé, de manière à fournir un réglage de tension selon une gamme de plus ou moins 10% avec des incréments de 1% sur toute la gamme.

D'autres distributions de pourcentages avantageux pour les bobinages respectifs sont décrits, tels que 2%, 4% et 14% pour une régulation de plus ou moins 20% avec une incrémentation de 2% avec des bobinages actifs fonctionnant simultanément selon des modes opposés, et tels que 3%, 6% et 12% pour un réglage triphasé sur plus ou moins 21% par étapes de 3% avec les bobinages actifs fonctionnant tous selon le même mode. D'autres exemples peuvent être 1%, 2%, 4%, 8% et 16% pour un réglage de tension sur une gamme de plus ou moins 31% par étapes de 1% avec les bobinages actifs fonctionnant tous selon le même mode et 1%, 2%, 7% et 21% pour un réglage sur une gamme de plus ou moins 31% par étapes de 1%, avec des bobinages actifs fonctionnant simultanément selon des modes différents.

L'invention, de même que d'autres objets, caractéristiques avantages et aspects de celle-ci est comprise plus clairement à partir de la description détaillée qui suit à considérer en regard du dessin annexé, non à l'échelle, destiné à illustrer clairement les principes de l'invention. Les mêmes références numériques indiquent les mêmes éléments ou mêmes composants sur les différentes figures.

Le dessin en annexe, constituant une partie de la description, illustre une forme d'exécution préférentielle de l'invention et en relation avec la description générale qui précède et la description détaillée de la forme d'exécution préférentielle qui suit, sert à expliquer le principe de l'invention.

Dans ce dessin,

la fig. 1 est une vue par-dessus d'un appareil de réglage par diminution et augmentation de tension en série ayant quatre noyaux ferromagnétiques. Ces quatre noyaux ferromagnétiques, comme représentés, ont des surfaces de section droite dans les rapports 1 à 2 à 4 à 8, la fig. 2 est une vue en coupe le long de la ligne 2-2 de l'appareil de la fig. 1, la fig. 3 est une élévation vue depuis la droite de la fig. 1, la fig. 4 est un schéma montrant le transformateur de réglage par diminution et augmentation de tension en série des fig. 1, 2 et 3 incorporé dans un appareil de réglage de tension selon l'invention, la fig. 5 est un schéma-bloc d'un appareil de réglage de tension automatique monophasé selon l'invention, la fig. 6 est un diagramme montrant le fonctionnement de l'appareil monophasé de la fig. 5 produisant une fonction de commande de commutation aux points de croisement zéro de la tension alternative pour chaque commutation, la fig. 7 montre d'autres points expliquant les séquences monophasées pour produire les fonctions de commande de commutation aux points de croisement zéro, la fig. 8 est une élévation d'un transformateur d'un appareil de réglage par diminution et augmentation de tension en série triphasé selon l'invention, la fig. 9 est une vue en coupe selon la ligne 9-9 de la fig. 8, et la fig. 10 est un schéma montrant un appareil de réglage triphasé selon l'invention.

Sur les fig. 1, 2 et 3 on voit un transformateur indiqué généralement par 20, possédant un premier, un deuxième un troisième et un quatrième noyaux ferromagnétiques 21, 22, 23, et 24 faits de tôles de transformateur laminées (aussi appelées "fer de transformateur"). Comme on le voit aux fig. 2 et 3, chacun de ces noyaux possède une branche centrale 25 et une paire de branches extérieures 26 avec une paire de fenêtres de bobinage 27 de forme substantiellement identique. Comme on le voit à la fig. 2, les paires respectives de branches extérieures 26-1, 26-2, 26-3 et 26-4 de chacun des noyaux 21, 22, 23 et 24 ont des surfaces de section droite substantiellement égales, et les surfaces des sections transversales des branches centrales respectives 25-1, 25-2, 25-3 et 25-4 sont substantiellement égales à deux fois la surface des sections transversales des branches extérieures correspondantes 26-1, 26-2, 26-3 et 26-4.

Le flux magnétique dans chacun des quatre noyaux 21, 22, 23 et 24 suit généralement une paire de chemins ovales encerclant la fenêtre de bobinage respective 27 comme on le voit par les deux ovales interrompus 28 sur la fig. 3. Dans chaque noyau, approximativement deux fois plus de flux passe par une branche centrale 25 que par une branche extérieure 26. Ainsi, relativement aux densités de flux considérées et en négligeant les effets mineurs de frange de flux, la branche centrale de chaque noyau 21, 22, 23 et 24 subit substantiellement la même densité de flux que chaque branche extérieure du même noyau. Ainsi, la quantité de flux magnétique et la densité de flux dans la branche centrale de chaque noyau est une caractéristique de ce noyau particulier dans son ensemble.

Dans cette description, on se réfère aux surfaces des sections transversales des noyaux respectifs 21, 22, 23 et 24. On doit comprendre que de telles références concernent la branche centrale 25 de chaque noyau puisque les conditions de flux magnétique dans la branche centrale sont caractéristiques de telles conditions pour chaque noyau dans son ensemble. Une explication plus claire est obtenue en tenant compte des surfaces des sections transversales des branches centrales, pouvant être considérées comme le composant principal de chaque noyau, plutôt que de tenir compte des surfaces des sections transversales des branches extérieures, qui peuvent être considérées comme composants secondaires de chaque noyau. De plus, une relation électromagnétique plus directe peut être envisagée entre les branches centrales des noyaux et les bobinages respectifs les entourant.

Pour des raisons qui seront expliquées en détail plus loin, les "dimensions" représentées par les flèches B à la fig. 1, c'est-à-dire l'épaisseur extérieure de la pile de tôles laminées des noyaux 21, 22, 23 et 24 sont respectivement 1B, 2B, 4B et 8B. Ainsi, les dimensions respectives des surfaces de section droite des quatre noyaux sont dans le rapport de 1 à 2 à 4 à 8.

Les tôles laminées de chaque noyau 21, 22, 23 et 24 sont fixées ensemble par des moyens de fixation idoines connus de la technique afin de former des structures de noyaux de transformateurs dans lesquels les pertes d'hystérésis sont minimisées de manière appropriée.

Au lieu de fabriquer les noyaux à partir de tôles laminées de fer de transformateur, ces noyaux peuvent être fabriqués à partir d'autres matériaux ferromagnétiques, tels que par exemple des ferrites. Il est important que tous les noyaux soient faits du même matériau ferromagnétique afin qu'ils présentent des caractéristiques magnétiques substantiellement identiques, comme perméabilité, coercivité et hystérésis ainsi que des caractéristiques électriques substantiellement identiques telles que résistivité spécifique contre les pertes de courant de fuite.

Quatre bobinages de réglage 1, 2, 3 et 4 sont montés et entourent les quatre branches centrales respectives 25-1, 25-2, 25-3 et 25-4. Comme on le voit à la fig. 2, chaque bobinage de réglage passe par les deux fenêtres de bobinage des noyaux respectifs 21, 22, 23 et 24. Puisque chaque bobinage encercle seulement la branche centrale de son noyau respectif, chaque bobinage 1, 2, 3 et 4 est couplé électromagnétiquement essentiellement seulement avec son propre noyau 21, 22, 23 et 24, en négligeant les couplages incidents causés par le flux magnétique de fuite.

Afin de fournir des ajustages prédéterminés incrémentels de la tension de sortie, comme expliqué en détail plus loin, tout en ayant des conditions de flux substantiellement identiques dans les quatre noyaux 21, 22, 23, 24, le nombre relatif de spires des bobinages respectifs 1, 2, 3 et 4 est inversement proportionnel aux rapports de surface de la section droite du noyau respectif 21, 22, 23 ou 24 avec lequel le bobinage est couplé électromagnétiquement.

Un bobinage principal 30 ayant des bornes d'entrée 31 et de sortie 32 encercle les quatre branches centrales 25-1, 25-2, 25-3 et 25-4 et passe à travers toutes les fenêtres de bobinage 27. Puisque ce bobinage principal encercle les quatre branches centrales, il est couplé électromagnétiquement aux quatre noyaux 21, 22, 23 et 24.

On peut appliquer les paramètres suivants pour ce transformateur de réglage de tension. Les surfaces des sections droites des noyaux 21, 22, 23 et 24 sont dans les rapports 1 à 2 à 4 à 8, et les nombres relatifs de spires des bobinages respectifs 1, 2, 3 et 4 sont dans des rapports de 8 à 4 à 2 à 1, soit inversement proportionnels aux surfaces relatives des sections droites des noyaux respectifs 21, 22, 23 et 24 autour desquels ces bobinages sont couplés électromagnétiquement. L'appareil 20 est prévu pour une puissance de 12 kVA avec 100 A et 120 V sous 60 Hz. La tension de sortie désirée à la borne 32 relativement à la masse, au neutre, ou à la terre est de 120 V. Lorsque la tension d'entrée à la borne 31 relativement à la terre atteint 120 V (égale à la tension de sortie désirée), aucun des bobinages de réglage 1, 2, 3 ou 4 n'est "actif", c'est-à-dire que l'on a aucun réglage de la tension de sortie.

"L'équilibre électrique" est défini pour les conditions selon lesquelles la tension d'entrée est de 120 V et la tension de sortie est aussi de 120 V, soit égale à la tension d'entrée, aucun bobinage de réglage n'étant actif. Ces bobinages de réglage possèdent des paires de bornes de réglages 34-1, 34-2, 34-3 et 34-4 (fig. 1). En se reportant à la fig. 4, ces paires de bornes peuvent être commutées dans le circuit d'une alimentation alternative 36 selon un mode de soustraction ou d'addition selon la tension produite par le bobinage principal 30 à sa borne de sortie 32.

L'appareil de réglage de tension 20 est prévu pour une résolution de réglage de 1% de la tension de sortie et pour avoir une gamme de réglage de 15% des 120 V de la condition d'équilibre électrique. Ainsi, la tension maximum d'entrée à partir de la source 36 pour laquelle l'appareil 20 peut maintenir sa valeur nominale 38 à 120 V est celle pour laquelle la tension de sortie de 120 V est égale à 85% de la tension d'entrée. A l'inverse, la tension minimum d'entrée à partir de la source 36 pour laquelle l'appareil 20 peut maintenir sa valeur nominale 38 à 120 V est celle pour laquelle la tension de sortie de 120 V est égale à 115% de la tension d'entrée.

En conséquence, la gamme possible de tensions d'entrée pour laquelle l'appareil de réglage de tension peut maintenir la tension de sortie spécifiée de 120 V peut s'exprimer par:

1 / (1 + R) à 1 / (1 - R)

avec R < 1

Dans cet exemple, avec R = 0,15, l'appareil de réglage de tension peut maintenir la tension de sortie nominale spécifiée avec une tension d'entrée allant de 87% à 118% de la valeur de sortie de 120 V, soit avec une tension d'entrée comprise dans une gamme allant de environ 104,4 V à 141,6 V. Une manière plus usuelle de spécifier cette possibilité est d'indiquer un réglage allant de -13% à +18% relativement à "l'équilibre électrique" de la tension d'entrée de 120 V.

En utilisant des bobinages de réglage ayant des nombres de spires relatifs dans les rapports 1 à 2 à 4 à 8, seule la polarité ("sens") du bobinage (selon qu'il travaille en mode de soustraction ou d'addition) nécessite d'être changée pour répondre à "l'équilibre électrique" défini précédemment. La résolution désirée de 1% est obtenue dans la gamme R de +/- 15% en utilisant les bobinages de réglage comme ci-dessous: <tb><TABLE> Columns=3 <tb>Head Col 1: Réglage désiré <tb>Head Col 2: No bobinage(s) <tb>Head Col 3: Bobinages concernés: <tb><SEP>0%<SEP>0 <SEP>aucun bobinage actif <tb><SEP>+/- 1%<CEL AL=L>1<CEL AL=L>bobinage 1% <tb><SEP>+/- 2%<SEP>2<SEP>bobinage 2% <tb><SEP>+/- 3%<SEP>2 et 1<SEP>bobinages 2% +1% <tb><SEP>+/- 4%<SEP>3<SEP>bobinage 4% <tb><CEL AL=L>+/- 5%<SEP>3 et 1<SEP>bobinages 4% + 1% <tb><SEP>+/- 6%<SEP>3 et 2<SEP>bobinages 4% + 2% <tb><SEP>+/- 7%<CEL AL=L>3 et 2 et 1<SEP>bobinages 4% + 2% + 1% <tb><SEP>+/- 8%<SEP>4<SEP>bobinage 8% <tb><SEP>+/- 9%<CEL AL=L>4 et 1<SEP>bobinages 8% + 1% <tb><SEP>+/- 10%<SEP>4 et 2<SEP>bobinages 8% + 2% <tb><SEP>+/- 11%<SEP>4 et 2 et 1<SEP>bobinages 8% + 2% +1% <tb><SEP>+/- 12%<SEP>4 et 3<SEP>bobinages 8% + 4% <tb><SEP>+/- 13%<SEP>4 et 3 et 1<SEP>bobinages 8% + 4% + 1% <tb><SEP>+/- 14%<SEP>4 et 3 et 2<SEP>bobinages 8% + 4% + 2% <tb><SEP>+/- 15%<SEP>4 et 3 et 2 et 1<SEP>bobinages 8% + 4% + 2% + 1% <tb></TABLE>

Selon la loi de Lenz, (et en négligeant les courants de magnétisation), le fait que le bobinage principal 30 soit couplé électromagnétiquement à chacun des quatre noyaux ferromagnétiques 21, 22, 23 et 24 fait que les Ampères-tours (AT) produits dans chacun de ces quatre noyaux est égal aux Ampères-tours (AT) produits par le bobinage principal 30.

On note que le bobinage 30 est connecté en série avec la charge électrique, comme représenté à la fig. 4, c'est-à-dire que le bobinage 30 est "en série" avec la charge à alimenter en puissance alternative avec une tension réglée.

En se basant sur "l'équilibre électrique" de 120 V, le bobinage principal est disposé pour fournir une variation de 18 V (15%) en augmentation ou diminution à sa borne de sortie 32.

En considérant la loi d'induction de Faraday, on doit comprendre que les volts par tour (V/T) induits dans le bobinage principal 30 égalent avantageusement la somme des volts par tour (V/T) produits dans les bobinages de réglage particuliers actifs pour un réglage déterminé.

Une autre manière de considérer la loi d'induction de Faraday est de reconnaître que le flux magnétique 28 dans chacun des noyaux 21, 22, 23, et 24 est couplé au bobinage principal 30. La densité de flux dans chacun des noyaux est la même. Ainsi, le flux total dans chaque noyau est proportionnel à la surface de la section droite de ce noyau. De plus, les contributions relatives de flux magnétique couplé au bobinage principal et fournies par le premier, deuxième, troisième et quatrième noyau 21, 22, 23 et 24 sont dans des rapports de 1 à 2 à 4 à 8. En conséquence, le quatrième noyau fournit 8/15ème du flux total couplé au bobinage principal, le troisième noyau fournit 4/15ème de ce flux total, le deuxième noyau fournit 2/15ème de ce total et le premier noyau fournit 1/15ème de ce total. Ainsi, par exemple, le bobinage de réglage 4 pour 8% travaille à 8/15ème des V/T du bobinage principal 30, le bobinage de réglage pour 4% travaille à 4/15ème des V/T du bobinage principal et ainsi de suite.

Puisque tous les bobinages de réglage sont commandés par la même source de tension 36, la tension sur leurs paires respectives de bornes est la même, cependant les rapports relatifs de nombres de spires sont choisis pour être inverses des rapports des surfaces. Ainsi, le bobinage 4 de 8% possède 1/8 du nombre de spires du bobinage 1 de 1%. Le bobinage 3 de 4% possède 1/4% du nombre de spires du bobinage de 1% et ainsi de suite. En se référant à nouveau à la loi de Lenz, puisque les AT produits pour chacun des quatre noyaux 21, 22, 23 et 24 sont égaux aux AT du bobinage principal 30, il en résulte qu'un bobinage de réglage possédant peu de spires supporte un plus fort courant et que ce bobinage doit être dimensionné pour une plus forte puissance en kVA. Une plus forte puissance nécessite une plus grande surface de la section droite du noyau.

En résumé, les dimensions étagées choisies des bobinages de réglage, soit 1%, 2%, 4% et 8% servent à proportionner les dimensions de puissance des noyaux respectifs 21, 22, 23 et 24 et leurs bobinages de réglage respectifs 1, 2, 3 et 4.

Pour la facilité de la tabulation, les bobinages de réglage 1%, 2%, 4% et 8% sont référencés comme la "bobine" 1%, 2%, 4% et 8% et les noyaux 21, 22, 23 et 24 comme les noyaux 1%, 2%, 4% et 8%. Tenant compte des relations expliquées ci-dessus, les paramètres du premier exemple peuvent être résumés comme suit: <tb><TABLE> Columns=4 Tableau des bobinages <tb>Head Col 1: Bobine <tb>Head Col 2: Nb de spires <tb>Head Col 3: courant [A] <tb>Head Col 4: [AT] <tb><SEP>1%<SEP>896<SEP>1,00<SEP>900 <tb><SEP>2%<SEP>448<SEP>2,01<CEL AL=L>900 <tb><SEP>4%<SEP>224<SEP>4,02<SEP>900 <tb><SEP>8%<SEP>112<SEP>8,04<CEL AL=L>900 <tb><CEL AL=L>principale<SEP>9<SEP>100,00<SEP>900 <tb></TABLE> <tb><TABLE> Columns=4 Tableau des noyaux (60 Hz) <tb>Head Col 1: Noyau <tb>Head Col 2: Epaisseur <tb>Head Col 3: Tension appliquée <tb>Head Col 4: [V/T] <tb><SEP>1%<SEP>6,35 mm (1/2 min min )<SEP>120 V<SEP>0,134 <tb><SEP>2%<CEL AL=L>12,7 mm (1/4 min min )<SEP>120 V<SEP>0,268 <tb><SEP>4%<SEP>25,4 mm (1 min min )<SEP>120 V<CEL AL=L>0,536 <tb><CEL AL=L>8%<SEP>50,8 mm (2 min min )<SEP>120 V<SEP>1,072 <tb></TABLE>

Un autre avantage de cet appareil de réglage de tension 20 est que puisque tous les bobinages de réglage produisent le même nombre d'AT, tous nécessitent une même section pour leurs fenêtres 27. En raison de ce critère, il est avantageux d'employer la même dimension de bâti de noyau et la même forme pour tous les noyaux (comme on le voit dans l'élévation de la fig. 3). Ainsi, les différentes puissances pour les noyaux respectifs sont obtenues par différentes épaisseurs de noyaux. Comme indiqué plus haut, les épaisseurs respectives sont, par exemple de 6,35 mm (1/4 inch), 12,7 mm (1/2 inch), 25,4 mm (1 inch) et 50,7 mm (2 inches). Dans le transformateur 20 représenté, prévu pour 12 kVA à 120 V, 100 A et 60 Hz, et dans lequel les différents noyaux ont des épaisseurs comme indiquées sur le tableau, les noyaux 21, 22, 23 et 24 peuvent, comme représenté par exemple à la fig. 3, avoir une hauteur de environ 127 mm (5 inches), et une largeur de environ 152 mm (6 inches).

La fig. 4 montre un appareil de réglage par addition ou soustraction de tension, indiqué de manière générale par 50 et comprenant le transformateur de réglage 20 des fig. 1, 2 et 3. Un interrupteur 42 est représenté en série avec la borne d'entrée 31 du bobinage principal 30. La source électrique 36 est reliée au circuit entre la borne d'entrée principale 31 et une borne de masse 46 directement reliée par une liaison 44 à la borne de masse 39 de la charge.

Un commutateur de transition S1 est connecté en série avec une résistance de transition R entre la paire de bornes 34-1 du premier bobinage de réglage 1. Un commutateur de neutralisation de bobinage S2 (un commutateur de court-circuit) est aussi relié à la paire de bornes 34-1.

De manière similaire, un commutateur de transition S1, en série avec une résistance de transition R, est connecté entre les bornes 34-2 du deuxième bobinage de réglage 2. Un commutateur de neutralisation de bobinage S2 est aussi connecté à cette paire de bornes 34-2. Les troisième et quatrième bobinages de réglage 3 et 4 sont équipés chacun de manière similaire d'un commutateur de transition S1 en série avec une résistance de transition R ainsi que d'un commutateur S2 de neutralisation de bobinage.

Une des bornes 34-1, 34-2, 34-3 et 34-4 de chaque bobinage de réglage peut être connectée, par un commutateur de sélection de bobinage S3 à une première liaison 47 de sélection de bobinage conduisant à un commutateur d'addition de bobinage S5 ainsi qu'à un commutateur de soustraction de bobinage S7. L'autre borne de chaque bobinage de réglage est reliée à une deuxième liaison 48 de sélection de bobinage conduisant à un commutateur d'addition de bobinage S6 ainsi qu'à un commutateur de soustraction de bobinage S4.

De manière à expliquer le fonctionnement de l'appareil 50 représenté à la fig. 4, on considère un exemple de fonctionnement de l'appareil de réglage de tension par addition/soustraction en série fonctionnant à puissance nominale avec une charge 40. Dans ce cas, le système 50 fournit 100 A à la charge 40 avec une tension de sortie réglée à 120 V, c'est-à-dire que 12 kVA de puissance de sortie sont fournis à la charge 40 sous 60 Hz.

Puisque l'appareil 50 est à charge maximum, la puissance fournie par la source 36 provoque une considérable baisse de la tension de 120 V entre les bornes 31 et 46. Ainsi, l'appareil doit fonctionner en mode d'addition.

Pour ce mode d'addition, on suppose que les bobinages 8%, 2% et 1% sont actifs, permettant une addition de 11%. Seul le bobinage 4% est inactif. Ces trois bobinages actifs (4, 2 et 1) sont connectés à la source de tension 36 via leurs trois commutateurs de sélection respectifs fermés S3 et via les deux liaisons 47 et 48 via les connecteurs d'addition S5 et S6 fermés. Les trois commutateurs de transition et de neutralisation respectifs S1 et S2 restent ouverts pour les trois bobinages actifs 4, 2 et 1.

Le bobinage inactif 3 n'est pas relié à la source 36; son commutateur de sélection S3 est ouvert et son commutateur de neutralisation S2 est fermé afin de court-circuiter ce bobinage inactif. La raison pour laquelle chaque bobinage inactif est court-circuité peut être expliquée en se référant au tableau des bobinages plus haut. On y voit que le bobinage principal 30 possède 9 spires alors que le bobinage inactif 3 de 4% possède 224 spires. Ainsi, si le bobinage 3 restait ouvert au lieu d'être court-circuité, la tension à vide sur ce bobinage serait de 224/9 fois la tension sur le bobinage principal travaillant en mode d'addition de 11%. Comme il sera expliqué plus loin, la tension sur le bobinage principal en mode d'addition 11% est de 11,9 V. En conséquence, si le bobinage inactif 3 était ouvert, la tension sur la paire de bornes 34-3 serait de (224/9) * 11,9 V, soit 296 V. Une telle tension à vide élevée n'est pas désirable; ainsi le commutateur de neutralisation 82 est fermé pour le bobinage inactif 3. Cette fermeture du commutateur de neutralisation respectif se fait pour chaque bobinage de réglage inactif.

Pour la pleine charge, on suppose que le bobinage 30, en série avec la charge 40 dimensionnée pour 100 A, transporte 100 A. Les quatre noyaux 21, 22, 23 et 24 sont couplés électromagnétiquement aux neuf spires du bobinage principal 30. Ainsi, les quatre noyaux sont alimentés par 900 AT. Tous les quatre bobinages de réglage 1, 2, 3 et 4 ont donc des courants induits dont les amplitudes respectives sont inversement proportionnelles à leur nombre de spires. Par exemple, dans le cas considéré, le bobinage de 8% possède un courant de 900 AT divisé par 112 spires, soit 8,04 A. De manière similaire, le bobinage de 4% possède un courant de 900 AT divisé par 224 spires, soit 4,02 A et ainsi de suite pour les autres bobinages.

Puisque chaque bobinage inactif est toujours court-circuité, un courant est toujours présent dans les quatre bobinages, que le bobinage soit actif ou non actif. Les amplitudes de ces courants dans les bobinages de réglage dépendent directement de l'amplitude du courant de charge et sont inversement proportionnels aux nombres de spires dans les bobinages de réglage respectifs.

Comme supposé précédemment, la tension de sortie de l'appareil en pleine charge est de 120 V et puisque les trois bobinages 4, 2 et 1 sont actifs dans le mode d'addition 11%, la tension d'entrée entre les bornes 31 et 46 vaut:

1 / (1 + 0,11) x 120 V = 0,90 x 120 V = 108,1 V.

La tension sur le bobinage principal 30 est en conséquence de 120 V - 108,1 V, soit 11,9 V, correspondante 1,32 V/tour.

Pour les explications suivantes, on suppose que la tension de la source 36 augmente soudainement de 108,1 V (ce qui nécessite une augmentation de 11%) à 112,15 V, nécessitant maintenant une augmentation de 7%. Modifier le mode d'addition 11% en un mode d'addition 7% nécessite de retirer le bobinage 4 de 8% et de le remplacer par le bobinage 3 de 4%. La méthode selon laquelle ces opérations sont réalisées est décrite ci-dessous.

Pour retirer le bobinage 4 de 8% de son état actif, son commutateur de sélection S3 est ouvert, et afin de le neutraliser son commutateur S2 doit être fermé. Inversement, afin d'activer le bobinage 3 de 4%, son commutateur de neutralisation S2 doit être ouvert et son commutateur de sélection S3 doit être fermé. On doit noter que si les commutateurs S2 et S3 étaient fermés au même moment pour le même bobinage de réglage, on aurait un court-circuit direct aux bornes de la source 36, par les liaisons 47 et 48. De plus, si les commutateurs S2 et S3 du même bobinage de réglage étaient ouverts simultanément, ce bobinage aurait à supporter une tension à vide non désirée sur des bornes 34.

De manière à fournir une séquence des opérations de commutation, a) sans avoir de court-circuit sur la source 36 et b) sans permettre l'apparition d'une tension à vide aux bornes d'un bobinage de réglage, i) une résistance de transition R et un commutateur de transition S1 pour chaque bobinage de réglage, ii) une séquence spécifique de commutation et iii) deux conditions de repos telles que: - Condition de repos des commutateurs de bobinage de réglage lorsque un bobinage est non actif: S1 fermé, S2 fermé, S3 ouvert - Condition de repos des commutateurs de bobinage de réglage lorsque un bobinage est actif: S1 ouvert, S2 ouvert, S3 fermé

La séquence spécifique de commutation est comme suit: afin d'activer un bobinage de réglage, S2 est tout d'abord ouvert. Le courant passant à travers le bobinage (qui auparavant était court-circuité par S2) est dévié maintenant à travers le commutateur S1 (qui était déjà fermé) et la résistance R où il diminue de par cette résistance. Ensuite, après que cette déviation ait été faite, par le trajet de transition S1 et R, S3 est fermé. En fermant S3, la combinaison en parallèle du bobinage de réglage et de S1 en série avec R est ainsi reliée sur la source d'entrée 36. Finalement S1 est ouvert afin de supprimer la dissipation de puissance non nécessaire à travers R, rendant ainsi le bobinage de réglage complètement actif.

Afin de neutraliser un bobinage de réglage, on ferme tout d'abord S1, afin de créer un trajet de passage du courant de transition. Ensuite S3 est ouvert, et le courant du bobinage s'écoule alors à travers S1 et R. Enfin S2 est fermé afin de court-circuiter le bobinage inactif. La fermeture de S2 sert aussi à court-circuiter le trajet de transition à travers S1 et R afin d'éliminer une dissipation non nécessaire dans la résistance R et, plus important afin de réduire l'impédance de l'appareil de réglage 50. Le commutateur S1 est conservé fermé jusqu'à la prochaine séquence.

Dans cet appareil de réglage 50 1%, 2%, 4% et 8% les commutations addition - soustraction et soustraction - addition sont faites lorsque la source 36 traverse les conditions d'équilibre électrique, c'est-à-dire que le mode change d'addition en soustraction à l'équilibre électrique. Pour les conditions d'équilibre électrique, la tension d'alimentation est de 120 V. Ainsi, on n'a ni addition, ni soustraction. En conséquence, les quatre bobinages de réglage sont en mode de neutralisation, les quatre commutateurs S2 étant fermés et les quatre commutateurs de sélection S3 étant ouverts. Ainsi aucun courant des bobines de réglage ne s'écoule par les commutateurs d'addition S5, S6 ni par les commutateurs de soustraction S4, S7. Puisqu'aucun courant de bobine ne s'écoule par les commutateurs d'addition et de soustraction, pour cette condition d'équilibre électrique, les commutateurs d'addition et de soustraction ne nécessitent pas de commutateurs de transition. Dans cette forme d'exécution de l'invention, il est prévu que tous les bobinages de réglage soient à l'état neutralisé avant une modification de commutation addition vers soustraction ou contraire.

Lorsque le temps de réponse pour le réglage de tension de la puissance fournie à une charge 40 n'est pas important, par exemple pour une charge avec grande inertie ou grande constante de temps, comme par exemple pour les installations de chauffage ou de conditionnement d'air, des commutateurs mécaniques S1, S2, S3, S4, S5, S6 et S7 peuvent être prévus. Ces commutateurs mécaniques peuvent être commandés par des solénoïdes électriques ou des actuateurs pneumatiques.

Lorsqu'une réponse rapide est nécessaire, pour le réglage de tension d'une puissance fournie à de l'équipement électronique, des commutateurs à semi-conducteurs peuvent être utilisés. Les dispositifs de commutation disponibles actuellement les plus aptes à cet effet sont les SCRs et Triacs. Dans le cas d'utilisation de SCRs pour ces commutateurs, deux d'entre eux peuvent être reliés de manière opposée en parallèle afin d'obtenir un commutateur bidirectionnel. Le Triac est de lui-même bidirectionnel.

Afin de commander l'appareil de réglage de tension 50 (fig. 4), un moyen de commande, tel que représenté à la fig. 5 peut être utilisé. Ce moyen de commande est représenté de manière générale par la référence 60, et un résumé de son fonctionnement peut être décrit. La commande du régulateur 50 nécessite la surveillance de la tension de sortie, la détection des différences entre cette sortie et la tension de sortie nominale désirée, la conversion de cette différence en un code digital représentant l'ajustage de bobinages nécessaire et enfin la commande des différents commutateurs pour réaliser le réglage.

1. Surveillance de la tension - Les résistances R1 et R2 reliées aux bornes de sortie 32 et 39 fournissent un signal de feed-back 62 de la tension de sortie. Ce signal de feed-back 62 est mesuré et enregistré comme indiqué par le traitement de signal 64 et une impulsion de courte durée 66 est produite lors du passage par zéro du signal de feed-back 62 afin de permettre la synchronisation. Un signal enregistré 68 de la tension de sortie et l'impulsion 66 de passage par zéro sont envoyés à un microcontrôleur 70.

2. Détection des différences et conversion analogique/digitale - La plupart des moyens de commande extraient une valeur moyenne ou rms ou de pointe du signal alternatif par un procédé de redressement et de filtrage. Puisque des temps de réponse inférieurs à une période sont désirés, de manière à commander les commutation lors du passage par zéro de la tension alternative, le microcontrôleur 70 est prévu pour utiliser une technique d'échantillonnage et de maintien afin de capturer la valeur de pointe de la tension d'une seule période. Cette donnée de valeur de pointe est ensuite comparée à une valeur de pointe désirée de la tension de sortie et les corrections nécessaires sont faites. L'échantillonnage et le maintien, la détection de différence et la conversion analogique-digitale sont faits par le microcontrôleur. La suite de ces actions de commande est représentée à la fig. 6 l'axe du temps s'étendant vers la droite.

Pour la facilité d'explication du moyen de commande 6 de la fig. 5, la fig. 6 montre le signal de feed-back enregistré 68 et les impulsions 66 de passage par zéro avec une échelle du temps étendue avec les références respectives 68 min et 66 min . Sur cette échelle étendue, les points de passage par zéro sont représentés par 69.

L'impulsion de passage par zéro 66 initie une durée de 4,167 ms (1/2 de période à 60 Hz) dans le microcontrôleur 70. A la fin de cette durée de 4,167 ms, le microcontrôleur échantillonne immédiatement la valeur de pointe du signal de feed-back enregistré 68. Cet échantillonnage de la valeur de pointe est représenté par la ligne interrompue 72 (fig. 6). La durée ou l'ouverture de cet échantillonnage 72 est très courte relativement au signal 68 de 60 Hz. La valeur absolue de cet échantillon 72 est prise pour la valeur de pointe 74 du signal de feed-back 68. Le microcontrôleur calcule ensuite la différence (si elle existe) entre la valeur de pointe 74 et la valeur de pointe de référence désirée. A partir de cette différence, le microcontrôleur détermine le taux relatif (+/- 1% ou +/- 2% ou +/- 3% ou +/- 4%, etc.) nécessaire pour corriger la différence et additionne (ou soustrait) ce taux à (ou de) celui existant actuellement 76 (fig. 5). Ce taux actualisé est ensuite envoyé à la sortie du microcontrôleur représentée par 78 (fig. 5) et sert d'entrée à un séquenceur de commutateurs 80. L'implémentation de cet algorithme de commande peut prendre environ 1/2 ms au microcontrôleur 70, comme par exemple représenté en 82 à la fig. 6. Le séquenceur de commutateurs, en réponse à l'entrée des données 78 de taux de correction corrigé 78 (fig. 5) commande tous les commutateurs S1 à S7 (fig. 4) selon la séquence appropriée, comme indiqué de manière générale par 84 sur la fig. 5, afin de produire le taux requis d'addition ou de soustraction permettant de maintenir le niveau désiré de tension de sortie.

La tension de sortie désirée peut être fixée à un niveau de référence, par exemple par un utilisateur entrant des données sur un clavier 86 (fig. 5). Autrement, un niveau de référence invariable prédéterminé, par exemple 120 V, peut être directement introduit dans le microcontrôleur, sans devoir être modifié par l'opérateur.

3. Séquences de commutation - L'une des caractéristiques des dispositifs de commutation choisis (SCRs et Triacs) est que s'il sont relativement faciles à enclencher (commutation ON) ils ne sont pas faciles à déclencher (commutation OFF). Heureusement, ils se déclenchent naturellement lorsque le courant passe par zéro ce qui arrive à chaque demi-période de la fréquence de la source 36. La conséquence naturelle de la répétition de ces passages par zéro du courant d'entrée est que:

a) Ces commutateurs SCRs ou Triacs S1 à S7 doivent être continuellement réenclenchés (retriggered) s'ils doivent rester à l'état ON.

b) On doit leur permettre de commuter sur OFF et leur allouer une durée de repos avant de pouvoir supporter une réapplication de tension directe.

Comme expliqué précédemment, une séquence appropriée de commutation est nécessaire pour dévier le courant de bobinage par un tracé de transition S1 et R durant la commutation d'un bobinage de réglage entre l'état inactif et l'état actif (ou vice-versa). Les commutateurs eux-mêmes imposent une limite de vitesse maximum de commutation. En relevant les conditions de commutation et déterminant exactement quand le commutateur est complètement ON ou complètement OFF, il est possible d'optimiser la séquence de commutation afin d'obtenir une vitesse de commutation maximum.

On décrit deux possibilités pour déterminer si un commutateur donné est à l'état ON ou OFF. Une possibilité est de détecter le courant dans le commutateur. Lorsque le courant est nul, le commutateur est complètement OFF et vice-versa. Une autre possibilité pour relever l'état ON ou OFF est de détecter la tension sur le commutateur. Si la tension est nulle, le commutateur est complètement à l'état ON et vice-versa. Dans l'appareil proposé, on utilise la détection de tension.

En se référant à la fig. 5, le séquenceur de commutateurs 80 peut comprendre des possibilités de séquences de commutateurs par passage par zéro, comprenant:

a) Des détecteurs de passage par zéro indiquant aussi la condition du commutateur (ON ou OFF). Les flèches des fonctions 84 ont une double pointe afin d'indiquer des fonctions de commande et d'envoi de signaux.

b) Des circuits logiques de séquence ON et de séquence OFF.

c) Des circuits de détection d'état surveillant continuellement les séquences de commutation et indiquent l'intégrité de l'appareil au microcontrôleur 70, comme indiqué par la fonction d'état 76. Les flèches des fonctions 78 ont une double pointe afin d'indiquer des fonctions de commande et d'envoi de signaux.

Le séquenceur de commutateurs 80 reçoit aussi une information 87 de surcharge en courant à partir d'un transformateur de courant 88. Dans le cas d'un défaut externe, le séquenceur de commutateurs 80 agit pour "geler" l'état en cours, actif et inactif, de chaque bobinage de réglage. Une information 90 de défaut interne est fournie par le moyen de commande 50 au séquenceur de commutateurs 80. Dans le cas d'un défaut interne, le séquenceur de commutateurs 80 tente d'éliminer le défaut interne en forçant les commutateurs d'addition et de soustraction à s'ouvrir.

En se référant à la fig. 7, on a un diagramme des séquences de commutation en fonction du temps pour les séquences ON et OFF d'un bobinage de réglage utilisant des commutateurs semi-conducteurs (SCRs et Triacs). Chacun des signaux de commande a deux niveaux, un niveau HAUT et un niveau BAS, comme indiqué par les flèches ON et OFF, qui varie durant le cycle de commande. L'axe du temps s'étend vers la droite.

L'explication suivante des séquences de commutation ON et OFF est typique pour chaque bobinage de réglage. La séquence est prévue pour être auto-commutante et auto-contrôlée, c'est-à-dire qu'une action particulière initiée par le microcontrôleur ou le séquenceur de commutateurs nécessite une réaction particulière, comme indiqué par le détecteur de passage par zéro, avant qu'une action ultérieure puisse être initiée. Le défaut de ne pas transmettre la réponse requise dans un temps donné par le détecteur de passage par zéro est considéré comme défaut interne.

La condition initiale de ce bobinage de réglage est OFF, cependant les conditions suivantes sont appliquées durant la période initiale de repos sur la gauche de la fig. 7:

i) Trigger S3 est BAS et le commutateur de sélection S3 est ouvert (OFF).

ii) Trigger S2 est HAUT et le commutateur de neutralisation S2 est fermé (ON).

iii) Trigger S1 est HAUT et le commutateur de transition S1 est fermé (ON).

Ainsi:

iv) Puisque S3 est ouvert et S2 fermé, toute la tension phase/neutre de l'alimentation est supportée par S3. Ceci fait que le détecteur de passage par zéro associé à ce commutateur est actif, le croisement de tension zéro S3 indique le passage par zéro de la tension alternative en produisant une courte impulsion HAUT 66a aux tensions zéro.

v) Puisque S2 est fermé (ON) on a un court-circuit dans ce bobinage particulier, et la tension sur ce commutateur est virtuellement nulle. Dans ce cas, le croisement de tension zéro S2 est inactif, comme indiqué par l'état HAUT continu de ce signal.

Ces conditions initiales se rapportent à la période de repos de la fig. 7 indiquée période de repos OFF.

Une séquence ON (durant la séquence de transition ON) nécessite l'ouverture de S2, la fermeture de S3 et finalement l'ouverture de S1, dans cet ordre.

Une séquence ON commence quand le microcontrôleur 70, ayant déterminé qu'une modification d'un bobinage de réglage est nécessaire afin de corriger une modification de la tension d'entrée, fixe le signal ON/OFF d'un bobinage de réglage particulier sur HAUT (ON) 92 et commence un signal de commande 78a de mise à jour de bobinage. Le séquenceur 80 commence ensuite les opérations de commutation comme suit:

i) Le commutateur S2 est commandé pour s'inverser vers son état OFF en retirant le signal trigger, le Trigger S2 est forcé sur BAS, comme on le voit en 94. Le commutateur continue de conduire (état ON) jusqu'à ce que le courant à travers le commutateur passe par zéro. A ce moment, avec un courant nul à travers le dispositif et aucun signal trigger appliqué, S2 s'inverse vers son état OFF.

ii) Le courant du bobinage de réglage qui circulait par S2 est dévié à travers le commutateur de transition S1 et la résistance R. Ceci fait augmenter la tension sur le commutateur S2 et active le détecteur de passage par zéro de S2. Le signal de tension zéro sur S2 ainsi passe sur BAS comme on le voit en 95, et le détecteur produit une courte impulsion HAUT pour chaque passage par zéro de la tension.

iii) La première transition HAUT vers BAS représentée en 95 de tension zéro sur S2 après retrait du Trigger S2 est une confirmation que S2 s'est inversé à l'état OFF. Cette transition 95 permet au séquenceur de commutateurs d'initialiser un compteur de temps, comptant une certaine durée à la fin de laquelle le Trigger S3 est forcé sur HAUT comme on le voit en 96. L'application d'un trigger au commutateur S3 provoque immédiatement son retour à l'état ON. Lorsqu'il est ON, la tension aux bornes de S3 est virtuellement nulle et le détecteur de zéro devient inactif, comme indiqué par la transition BAS vers HAUT en 66b du passage par zéro de la tension de S3.

iv) La transition BAS vers HAUT en 66b du passage par zéro de la tension S3 est une confirmation que S3 est retourné à son état ON. Cette transition 66b provoque l'initialisation d'un compteur de temps par le séquenceur de commutateurs, qui compte une certaine durée, à la fin de laquelle le signal trigger de S1 est forcé vers BAS comme on le voit en 98, coïncidant avec le passage par zéro de S2 représenté par l'impulsion 66c. Avec aucun signal de trigger appliqué sur S1, le dispositif retourne à son état OFF au prochain passage par zéro du courant.

Ceci termine une séquence ON. Le dispositif reste ON, comme indiqué par l'interruption du temps 100, restant à cette période de repos ON jusqu'au moment où une modification de la tension d'entrée nécessite que le microcontrôleur sélectionne une autre combinaison de bobinages de réglage afin de maintenir la tension de sortie requise.

L'état des commutateurs durant la condition ON est:

i) Trigger S3 est HAUT 99 et le commutateur de sélection S3 est fermé (ON).

ii) Trigger S2 est BAS 101 et le commutateur de neutralisation S2 est ouvert (OFF).

iii) Trigger S1 est BAS 102 et le commutateur de transition S1 est ouvert (OFF).

Ainsi:

iv) Puisque S3 est fermé, et S2 est ouvert, la tension complète phase-neutre apparaît sur les bornes du commutateur S2. Ceci fait que le détecteur de passage par zéro associé à ce commutateur est actif. Le passage par zéro de tension de S2 est indiqué par une courte impulsion HAUT lors de chaque passage par zéro.

v) Puisque S3 est fermé, la tension aux bornes de ce commutateur est virtuellement nulle. Dans ce cas, le détecteur de passage par zéro associé à ce commutateur est inactif, comme indiqué par l'état HAUT de ce signal.

Une séquence OFF (durant la période de transition de séquence OFF) nécessite que S1 soit fermé, S3 ouvert et S2 fermé, dans cet ordre.

Une séquence OFF commence lorsque le microcontrôleur 70 fixe le signal ON/OFF d'un bobinage de réglage particulier BAS (OFF), comme on le voit par une transition en 92b pour le BAS 93 et débute un signal de commande de mise à jour de bobinage 78b. Le séquenceur de commutateurs 80 débute ensuite les opérations de commutation comme suit:

i) Au premier passage par zéro de la tension aux bornes de S2 suivant le signal de mise à jour du bobinage 78b, on a une impulsion de passage par zéro de tension de S2, 66d, et le trigger S1 est fixé sur HAUT 103. Le commutateur S1 retrouve immédiatement son état conducteur et la résistance de transition R est ainsi reliée en parallèle avec le bobinage de réglage.

ii) Un comptage de temps est initié et lors du prochain passage par zéro de la tension sur S2, comme indiqué par l'impulsion 66e, le trigger S3 est forcé sur BAS comme on le voit en 105. S3 continue de conduire (état ON) jusqu'à ce que le courant passe par zéro. Puisqu'aucun trigger n'est appliqué au commutateur S3, comme représenté par l'état BAS 107, et avec un courant nul à travers lui, le commutateur S3 retourne à son état OFF.

iii) La première transition HAUT vers BAS comme représentée en 66f du passage de tension par zéro sur S3 après le retrait du trigger S3 est une confirmation que le commutateur S3 est revenu à son état OFF. Cette transition en 66f permet au séquenceur de commutateurs de débuter un comptage de temps comptant une certaine durée. A la fin de cette durée, coïncidant avec le passage par zéro de la tension sur S2, on a une impulsion de passage par zéro de la tension du S2 en 66t, et le trigger S2 est forcé vers HAUT comme on le voit en 106. L'application d'un trigger sur S2 le fait immédiatement revenir à l'état ON. Lorsqu'il est à ON, la tension aux bornes de S2 est virtuellement nulle et le détecteur de passage par zéro devient inactif, comme indiqué par l'état HAUT continu du passage par zéro de S3 représenté en 109.

Ceci termine une séquence OFF. Les commutateurs S1, S2 restent sur ON comme représenté par l'état HAUT de 104 et 108, et S3 reste sur OFF, prêt pour la prochaine séquence.

Deuxième exemple, appareil de réglage de tension triphasé en série par addition et soustraction.

Aux fig. 8 et 9, on voit un transformateur triphasé 20 min de réglage de tension en série par addition et soustraction, possédant trois bobinages de réglage par phase et qui est une forme d'exécution de l'invention. Ce transformateur comprend trois noyaux triphasés représentés généralement par 21 min , 22 min et 23 min , ayant tous la même hauteur et largeur et avec des fenêtres de bobinage 27, de même forme et dimensions, dans tous les noyaux. Ces trois noyaux possèdent des épaisseurs différentes, T, 2T et 4T permettant les divers rapports des bobinages de réglage de ce transformateur triphasé. On a trois bobinages de réglage 1A, 1B et 1C montés et couplés électromagnétiquement uniquement sur les branches 51A, 51B et 51C respectives du noyau 21 min . On a trois bobinages de réglage 2A, 2B et 2C montés et couplés électromagnétiquement uniquement sur les branches 52A, 52B et 52C respectives du noyau 22 min et trois bobinages de réglage 3A, 3B et 3C montés et couplés électromagnétiquement uniquement sur les branches 53A, 53B et 53C respectives du noyau 23 min . L'expression "couplés électromagnétiquement uniquement sur ..." utilisée dans la description et/ou les revendications signifie que l'on néglige les couplages incidents des flux de fuite. Ces bobinages de réglage respectifs pour les phases "A", "B" et "C" sont prévus pour effectuer des réglages de 3%, 6% et 12% et sont appelés respectivement bobinage 3%, bobinage 6% et bobinage 12%. Un premier bobinage principal 30A, pour la phase "A", entoure et couple électromagnétiquement les branches 51A, 52A et 53A des trois noyaux. Un deuxième bobinage principal 30B, pour la phase "B", entoure et couple électromagnétiquement les branches 51B, 52B et 53B des trois noyaux. Un troisième bobinage principal 30C, pour la phase "C", entoure et couple électromagnétiquement les branches 51C, 52C et 53C des trois noyaux. Les bobinages principaux possèdent des bornes d'entrée et de sortie 31A et 32A, 31B et 32B, 31C et 32C.

Par exemple ce transformateur 30 min peut être dimensionné pour une tension d'entrée nominale de 208 V, 60 Hz, 50 kVA, -17% et +25% et une sortie de 208 V, 50 kVA, +/- 3% pour fournir une résolution de 3% sur une gamme de 21% relativement à l'équilibre électrique de 208 V. A 208 V, la puissance de 50 kVA implique un courant triphasé de 138 A.

Pour pouvoir obtenir une résolution de 3% (étapes de 3%) sur une gamme de 21%, les différents réglages sont décrits dans le tableau ci-dessous. Pour la facilité de la tabulation, les bobinages de réglage (aussi appelés bobines) sont nommés 1, 2 et 3, avec "1" signifiant que les bobinages de réglage 1A, 1B et 1C des trois phases sont actifs, "2" signifiant que les bobinages de réglage 2A, 2B et 2C des trois phases sont actifs et ainsi de suite. Un signe + indique le mode d'addition et un signe - indique le mode de soustraction. <tb><TABLE> Columns=2 Exemple 2 <tb>Head Col 1: Réglage désiré <tb>Head Col 2: Réglage exécuté <tb><SEP>0<SEP>0 <tb><SEP>+3%<SEP>+1 <tb><SEP>+6%<CEL AL=L>+2 <tb><CEL AL=L>+9%<SEP>+2 +1 <tb><SEP>+12%<SEP>+3 <tb><SEP>+15%<SEP>+3 +1 <tb><SEP>+18<SEP>+3 +2 <tb><CEL AL=L>+21%<SEP>+3 +2 +1 <tb><SEP>-3%<SEP>-1 <tb><SEP>-6%<SEP>-2 <tb><SEP>-9%<SEP>-2 -1 <tb><CEL AL=L>-12%<SEP>-3 <tb><SEP>-15%<SEP>-3 -1 <tb><SEP>-18<SEP>-3 -2 <tb><SEP>-21%<SEP>-3 -2 -1 <tb></TABLE> <tb><TABLE> Columns=5 Tableau des bobinages <tb>Head Col 1 to 2 AL=L: Bobine <tb>Head Col 3 AL=L: Nb de spires <tb>Head Col 1: Courant [A] <tb>Head Col 2: [AT] <tb><SEP>1<SEP>3%<SEP>460<SEP>4,2<SEP>1932 <tb><SEP>2<SEP>6%<CEL AL=L>230<CEL AL=L>8,4<SEP>1932 <tb><SEP>3<SEP>12%<SEP>115<SEP>16,8<SEP>1932 <tb><CEL CB=1 CE=2 AL=L>Principale<CEL CB=3 AL=L>14<SEP>138<SEP>1932 <tb></TABLE> <tb><TABLE> Columns=5 Tableau des noyaux <tb>Head Col 1: Noyau <tb>Head Col 2 to 3 AL=L: Epaisseur <tb>Head Col 4 AL=L: Tension [V] <tb>Head Col 2: [V/T] <tb><SEP>3%<SEP>1/4 min min <SEP>12,7 mm<SEP>120<SEP>0,261 <tb><SEP>6%<CEL AL=L>1 min min <SEP>25,4 mm<SEP>120<SEP>0,522 <tb><SEP>12%<SEP>2 min min <SEP>50,8 mm<CEL AL=L>120<SEP>1,044 <tb></TABLE>

Avec une épaisseur de 12,7 mm (1/4 min min ), 25,4 mm (1 min min ) et 50,8 mm (2 min min ), les trois noyaux, comme ils sont vus en élévation à la fig. 8, peuvent avoir une hauteur de environ 280 mm (11 min min ) et une largeur de environ 305 mm (12 min min ) afin de pouvoir fournir une puissance triphasée de 50 kVA sous 208 V et 60 Hz.

La fig. 10 montre un moyen de commande triphasé, représenté par 60 min , pour le transformateur de réglage triphasé 20 min des fig. 8 et 9.

Les trois bornes d'entrée sont désignées 31A, 31B et 31C, alors que les trois bornes de sortie sont 32A, 32B et 32C. L'entrée comprend une quatrième borne 31N pour la connexion du neutre d'une source triphasée en étoile, alors que la sortie est prévue avec trois bornes pour la connexion d'une charge en triangle.

Les commutateurs d'addition et de soustraction et les bobinages de réglage qui leur sont associés pour les phases A, B et C sont représentée selon une disposition en étoile avec une connexion de neutre 110. Les commutateurs de soustraction sont représentés par S4A et S7A, S4B et S7B, S4C et S7C pour les phases A, B et C respectivement. Les commutateurs d'addition sont représentés par S5A et S6A, S5B et S6B, S5C et S6C pour les trois phases A, B et C respectivement. Ces commutateurs d'addition et de soustraction comprennent des dispositifs redresseurs parallèles inverses, comme représenté dans le coin de droite du bas de la fig. 10.

Des commutateurs de neutralisation (mise en court-circuit) des bobinages de réglage 1A, 2A, 3A et 1B, 2B, 3B et 1C, 2C, 3C pour les phases A, B et C sont représentés respectivement par S2/1/A, S2/2/A, S2/3/A et S2/1/B, S2/2/B, S2/3/B et S2/1/C, S2/2/C et S2/3/C. Ces commutateurs de neutralisation à semi-conducteurs S2 peuvent être montés comme indiqué par exemple dans le coin droit du bas de la fig. 10 en utilisant des dispositifs redresseurs parallèles inverses.

Les commutateurs de transition avec leur résistance de transition respective pour les bobinages de réglage des phases A, B et C sont représentés respectivement par S1/1/A, S1/2/A, S1/3/A avec R1A, R2A, RSA, et S1/1/B, S1/2/B, S1/3/B avec R1B, R2B, R3B, et S1/1C, S1/2/C, S1/3/C avec R1C, R2C et R3C. Ces commutateurs de transition semi-conducteurs S1 peuvent être des SCRs ou des Triacs montés en parallèle inverse, comme représenté dans le coin droit du bas de la fig. 10.

Des transformateurs de potentiel PT1, PT3 et PT5 mesurent la tension entre phases de l'alimentation entre les paires de bornes d'entrée 31A et 31B, 31B et 31C, 31C et 31A afin de fournir cette donnée de tension d'entrée à un séquenceur de commutateurs et à un micro-ordinateur similaire à ceux vus en 80 et 70 à la fig. 5, à l'exception que le séquenceur de commutateurs et le microcontrôleur du moyen de commande 60 min de la fig. 10 sont prévus pour un appareil triphasé.

Des transformateurs de potentiel PT2, PT4 et PT6 relèvent les tensions de sortie entre phases entre les paires de bornes 32A et 32B, 32B et 32C, 32C et 32A afin de transmettre cette donnée de tension de sortie au séquenceur de commutateurs et au micro-ordinateur (non représentés). Les connexions de masse des bobinages secondaires des divers transformateurs de potentiel sont représentés spécialement.

Des transformateurs de courant CT1, CT3 et CT5 fournissent des données concernant l'amplitude du courant s'écoulant dans chacun des trois bobinages principaux des phases A, B et C, afin de détecter des déséquilibres, des surcharges ou des défauts. Des transformateurs de courant CT2, CT4 et CT6 fournissent des données concernant le courant circulant dans chacun des circuits des trois bobinages de réglage des phases A, B et C.

Le contrôle de la puissance à tension réglé est montré comme étant fourni par un transformateur 112 relié entre les bornes de sortie 32A et 32B avec une connexion à la masse de son secondaire. Des fusibles F sont compris afin de protéger les circuits des transformateurs de tension, le circuit de contrôle et les circuits des bobinages de réglage.

On peut considérer que la présente invention permet de construire avantageusement une grande gamme d'appareils de réglage de tension en série par addition ou soustraction, afin de correspondre aux exigences de nombreuses installations. Les deux exemples décrits précédemment utilisent des bobinages de réglage dont les rapports sont choisis afin de limiter le nombre de commutateurs nécessaires pour atteindre la gamme complète de réglage. Dans ces exemples, la polarité ou le sens des bobinages, selon qu'ils sont en mode d'addition ou de soustraction, est contrôlée par un jeu de commutateurs d'addition/soustraction dans le cas du premier exemple, et par un jeu de commutateurs d'addition/soustraction par phase dans le cas du deuxième exemple. Dans ces deux exemples, les rapports relatifs des bobinages de réglage étaient tels qu'il était seulement nécessaire de changer le sens des bobinages, par exemple d'addition en soustraction, à l'équilibre électrique de la gamme de réglage. Alors tous les bobinages étaient changés ensemble, en un groupe.

D'autres rapports de bobinages de réglage peuvent être utilisés nécessitant que le sens d'un bobinage de réglage individuel doive être changé ailleurs que lors de l'équilibre électrique. Un tel dispositif est représenté comme troisième exemple plus bas, avec par exemple le réglage +4% nécessitant un bobinage de réglage +7% utilisé avec des bobinages -2% et -1%. Dans les exemples suivants (comme dans les tableaux de gammes de réglage précédents), la polarité ou le sens des bobinages de réglage, selon qu'ils sont en addition ou en soustraction est indiqué par un "-" dans le cas d'une soustraction et par un "+" dans le cas d'une addition. Des exemples de telles installations sont: pour de l'éclairage, du chauffage, du conditionnement d'air, des postes de transmission, des ordinateurs, des contrôleurs de procédé, des fours à verre, des fours électriques, de l'instrumentation médicale des scanners, etc.

Le troisième exemple utilise des bobinages de réglage 1%, 2% et 7% (appelés respectivement bobinages 1, 2 et 7), pour un réglage de tension sur une gamme de +/- 10% par pas de 1%, comme suit: <tb><TABLE> Columns=2 <tb>Head Col 1: Réglage désiré <tb>Head Col 2: Réglage exécuté <tb><SEP>0<SEP>0 <tb><SEP>+1%<SEP>+1 <tb><SEP>+2%<CEL AL=L>+2 <tb><CEL AL=L>+3%<SEP>+2 +1 <tb><SEP>+4%<SEP>+7 -2 -1 <tb><SEP>+5%<SEP>+7 -2 <tb><SEP>+6%<SEP>+7 -1 <tb><SEP>+7%<SEP>+7 <tb><SEP>+8%<SEP>+7 +1 <tb><SEP>+9%<SEP>+7 +2 <tb><SEP>+10%<CEL AL=L>+7 +2 +1 <tb><SEP>-1%<SEP>-1 <tb><SEP>-2%<SEP>-2 <tb><SEP>-3%<SEP>-2 -1 <tb><SEP>-4%<SEP>-7 +2 +1 <tb><SEP>-5%<SEP>-7 +2 <tb><SEP>-6%<SEP>-7 +1 <tb><SEP>-7%<SEP>-7 <tb><SEP>-8%<SEP>-7 -1 <tb><SEP>-9%<SEP>-7 -2 <tb><SEP>-10%<SEP>-7 -2 -1 <tb></TABLE>

Dans le quatrième exemple, on utilise des bobinages de réglage de 2%, 4% et 14%, appelés respectivement bobinages 2, 4 et 14, pour obtenir un réglage de tension sur une gamme de +/- 20% par pas de 2%. <tb><TABLE> Columns=2 <tb>Head Col 1: Réglage désiré <tb>Head Col 2: Réglage exécuté <tb><SEP>0<SEP>0 <tb><SEP>+2%<SEP>+2 <tb><SEP>+4%<CEL AL=L>+4 <tb><CEL AL=L>+6%<SEP>+4 +2 <tb><SEP>+8%<SEP>+14 -4 -2 <tb><SEP>10%<SEP>+14 -4 <tb><SEP>+12%<SEP>+14 -2 <tb><SEP>+14%<SEP>+14 <tb><SEP>+16%<SEP>+14 +2 <tb><SEP>+18%<SEP>+14 +4 <tb><SEP>+20%<CEL AL=L>+14 +4 +2 <tb><SEP>-2%<SEP>-2 <tb><SEP>-4%<SEP>-4 <tb><SEP>-6%<SEP>-4 -2 <tb><CEL AL=L>-8%<CEL AL=L>-14 +4 +2 <tb><SEP>-10%<SEP>-14 +4 <tb><SEP>-12%<SEP>-14 +2 <tb><SEP>-14%<SEP>-14 <tb><CEL AL=L>-16%<SEP>-14 -2 <tb><SEP>-18%<SEP>-14 -4 <tb><SEP>-20%<SEP>-14 -4 -2 <tb></TABLE>

Dans le cinquième exemple, on utilise des bobinages de réglage de 1%, 2%, 4%, 8% et 16% appelés respectivement bobinages 1, 2, 4, 8 et 16. Le réglage de tension est obtenu sur une gamme de +/- 31% par étapes de 1% comme on le voit ci-dessous. De plus, tous les bobinages actifs fonctionnent selon le même mode.

En d'autres termes, dans cet exemple, on n'a pas de mélange du mode d'addition avec le mode de soustraction. Tous les changements d'un mode à l'autre se font à l'équilibre électrique. <tb><TABLE> Columns=4 <tb>Head Col 1 to 2 AL=L: Mode addition <tb>Head Col 3 to 4 AL=L: Mode soustraction <tb>Head Col 1: Réglage désiré <tb>Head Col 2: Réglage exécuté <tb>Head Col 3: Réglage désiré <tb>Head Col 4: Réglage exécuté <tb><SEP>0<SEP>0<SEP>0<SEP>0 <tb><SEP>+1%<SEP>+1<SEP>-1%<CEL AL=L>-1 <tb><SEP>+2%<SEP>+2<SEP>-2%<SEP>-2 <tb><SEP>+3%<SEP>+2 +1<SEP>-3%<SEP>-2 -1 <tb><CEL AL=L>+4%<SEP>+4<SEP>-4%<SEP>-4 <tb><SEP>+5%<SEP>+4 +1<SEP>-5%<SEP>-4 -1 <tb><SEP>+6%<CEL AL=L>+4 +2<SEP>-6%<SEP>-4 -2 <tb><SEP>+7%<SEP>+4 +2 +1<SEP>-7%<SEP>-4 -2 -1 <tb><SEP>+8%<CEL AL=L>+8<SEP>-8%<SEP>-8 <tb><SEP>+9%<SEP>+8 +1<SEP>-9%<SEP>-8 -1 <tb><SEP>+10%<SEP>+8 +2<CEL AL=L>-10%<SEP>-8 -2 <tb><SEP>+11%<SEP>+8 +2 +1<SEP>-11%<SEP>-8 -2 -1 <tb><SEP>+12%<SEP>+8 +4<CEL AL=L>-12%<SEP>-8 -4 <tb><SEP>+13%<SEP>+8 +4 +1<SEP>-13%<SEP>-8 -4 -1 <tb><SEP>+14%<SEP>+8 +4 +2<SEP>-14%<SEP>-8 -4 -2 <tb><SEP>+15%<SEP>+8 +4 +2 +1<SEP>-15%<SEP>-8 -4 -2 -1 <tb><CEL AL=L>+16%<CEL AL=L>+16<SEP>-16%<SEP>-16 <tb><SEP>+17%<SEP>+16 +1<SEP>-17%<SEP>-16 -1 <tb><SEP>+18%<CEL AL=L>+16 +2<SEP>-18%<SEP>-16 -2 <tb><SEP>+19%<SEP>+16 +2 +1<SEP>-19%<SEP>-16 -2 -1 <tb><SEP>+20%<CEL AL=L>+16 +4<SEP>-20%<SEP>-16 -4 <tb><SEP>+21%<SEP>+16 +4 +1<SEP>-21%<SEP>-16 -4 -1 <tb><CEL AL=L>+22%<SEP>+16 +4 +2<SEP>-22%<SEP>-16 -4 -2 <tb><SEP>+23%<SEP>+16 +4 +2 +1<SEP>-23%<SEP>-16 -4 -2 -1 <tb><SEP>+24%<SEP>+16 +8<SEP>-24%<SEP>-16 -8 <tb><SEP>+25%<SEP>+16 +8 +1<SEP>-25%<CEL AL=L>-16 -8 -1 <tb><SEP>+26%<SEP>+16 +8 +2<SEP>-26%<SEP>-16 -8 -2 <tb><SEP>+27%<SEP>+16 +8 +2 +1<CEL AL=L>-27%<SEP>-16 -8- 2 -1 <tb><SEP>+28%<SEP>+16 +8 +4<SEP>-28%<SEP>-16 -8 -4 <tb><SEP>+29%<CEL AL=L>+16 +8 +4 +1<SEP>- 29%<SEP>-16 -8 -4 -1 <tb><SEP>+30%<SEP>+16 +8 +4 +2<SEP>-30%<SEP>-16 -8 -4 -2 <tb><SEP>+31%<SEP>+16 +8 +4 +2 +1<SEP>-31%<SEP>-16 -8 -4 -2 -1 <tb></TABLE>

Dans le sixième exemple, on utilise des bobinages de réglage de 1%, 2%, 7% et 21%, appelés respectivement bobinages 1, 2, 7 et 21, afin d'obtenir un réglage sur un gamme de +/- 31% par pas de 1% comme on le voit ci-dessous. On utilise un mélange des modes d'addition et de soustraction. <tb><TABLE> Columns=4 <tb>Head Col 1: Réglage désiré <tb>Head Col 2: Réglage exécuté <tb>Head Col 3: Réglage désiré <tb>Head Col 4: Réglage exécuté <tb><SEP>0<SEP>0<SEP>0<SEP>0 <tb><SEP>+1%<SEP>+1<SEP>-1%<CEL AL=L>-1 <tb><SEP>+2%<SEP>+2<SEP>-2%<SEP>-2 <tb><SEP>+3%<SEP>+2 +1<SEP>-3%<SEP>-2 -1 <tb><CEL AL=L>+4%<SEP>+7 -2 -1<SEP>-4%<SEP>-7 +2 +1 <tb><SEP>+5%<SEP>+7 -2<SEP>-5%<SEP>-7 +2 <tb><CEL AL=L>+6%<SEP>+7 -1<SEP>-6%<SEP>-7 +1 <tb><SEP>+7%<SEP>+7<SEP>-7%<SEP>-7 <tb><SEP>+8%<CEL AL=L>+7 +1<SEP>-8%<SEP>-7 -1 <tb><SEP>+9%<SEP>+7 +2<SEP>-9%<SEP>-7 -2 <tb><SEP>+10%<SEP>+7 +2 +1<SEP>-10%<SEP>-7 -2 -1 <tb><SEP>+11%<SEP>+21 -7 -2 -1<SEP>-11%<SEP>-21 +7 +2 +1 <tb><CEL AL=L>+12%<SEP>+21 -7 -2<SEP>-12%<SEP>-21 +7 +2 <tb><SEP>+13%<SEP>+21 -7 -1<SEP>-13%<SEP>-21 +7 +1 <tb><SEP>+14%<SEP>+21 -7<SEP>-14%<SEP>-21 +7 <tb><SEP>+15%<SEP>+21 -7 +1<SEP>-15%<CEL AL=L>-21 +7 -1 <tb><SEP>+16%<SEP>+21 -7 +2<SEP>-16%<SEP>-21 +7 -2 <tb><SEP>+17%<SEP>+21 -7 +2 +1<CEL AL=L>-17%<SEP>-21 +7 -2 -1 <tb><SEP>+18%<SEP>+21 -2 -1<SEP>-18%<SEP>-21 +2 +1 <tb><SEP>+19%<CEL AL=L>+21 -2<SEP>-19%<SEP>-21 +2 <tb><SEP>+20%<SEP>+21 -1<SEP>-20%<SEP>-21 +1 <tb><SEP>+21%<CEL AL=L>+21<SEP>-21%<SEP>-21 <tb><SEP>+22%<SEP>+21 +1<SEP>-22%<SEP>-21 -1 <tb><SEP>+23%<CEL AL=L>+21 +2<SEP>-23%<SEP>-21 -2 <tb><SEP>+24%<SEP>+21 +2 +1<SEP>-24%<SEP>-21 -2 -1 <tb><SEP>+25%<CEL AL=L>+21 +7 -2 -1<SEP>-25%<SEP>-21 -7 +2 +1 <tb><SEP>+26%<SEP>+21 +7 -2<SEP>-26%<SEP>-21 -7 +2 <tb><SEP>+27%<SEP>+21 +7 -1<SEP>-27%<SEP>-21 -7 +1 <tb><SEP>+28%<SEP>+21 +7<SEP>-28%<CEL AL=L>-21 -7 <tb><SEP>+29%<SEP>+21 +7 +1<SEP>-29%<SEP>-21 -7 -1 <tb><SEP>+30%<SEP>+21 +7 +2<CEL AL=L>-30%<SEP>-21 -7 -2 <tb><SEP>+31%<SEP>+21 +7 +2 +1<SEP>-31%<SEP>-21 -7 -2 -1 <tb></TABLE>

Cet appareil de réglage de tension en série par addition ou soustraction peut être utilisé pour une commande efficace de tensions d'éclairage de dispositifs d'illumination pour des locaux importants à haut plafond ayant de nombreuses fenêtres pour la lumière du jour. Le dispositif d'éclairage nécessite souvent la pleine tension pour l'allumage des lampes, suite de quoi la tension est réduite afin de réduire l'intensité de l'éclairage lorsque la lumière du jour est suffisante ou vice-versa.

Bien que d'autres variantes et modifications aux appareils particuliers monophasés ou triphasés décrits puissent être apportées par l'homme du métier, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ici uniquement à titre d'illustration et comprennent toutes les modifications qui ne constituent pas des déviations ou des équivalents de l'invention telle que revendiquée.

Claims (17)

1. Appareil de réglage en série d'une tension alternative permettant de fournir une puissance électrique alternative de tension réglée sur au moins une borne de sortie (32; 32A-32C) à une charge (40), l'appareil comportant au moins une borne d'entrée (31; 31A-31C) pour être connecté à une alimentation de puissance électrique (36), caractérisé en ce qu'il comprend: au moins un bobinage principal (30; 30A-30C), au moins un premier, deuxième et troisième noyau ferromagnétique (21, 22, 23) possédant respectivement une première, deuxième et troisième surface de section droite, ces première, deuxième et troisième surfaces de section droite ayant des dimensions relatives différentes, respectivement X unités au carré, Y unités au carré et Z unités au carré, un premier, deuxième et troisième bobinage de réglage (1, 2, 3) disposés respectivement sur ledit premier, deuxième et troisième noyau, ledit premier bobinage de réglage (1) étant couplé électromagnétiquement seulement avec ledit premier noyau (21), ledit deuxième bobinage de réglage (2) étant couplé électromagnétiquement seulement avec ledit deuxième noyau (22), ledit troisième bobinage de réglage (3) étant couplé électromagnétiquement seulement avec ledit troisième noyau (23), lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1, 2, 3) ayant respectivement un premier, deuxième et troisième nombre de spires ayant respectivement les valeurs N1, N2 et N3, où N1, N2 et N3 sont des nombres de spires différents, des moyens de commutation (50) aptes à relier sélectivement ledit premier, deuxième et/ou troisième bobinage de réglage (1, 2, 3) à l'alimentation (36) et à court-circuiter sélectivement chacun desdits premier, deuxième et/ou troisième bobinage de réglage non relié à l'alimentation, ledit bobinage principal (30) étant disposé sur lesdits premier, deuxième et troisième noyaux (21, 22, 23) et couplé électromagnétiquement avec l'ensemble des premier, deuxième et troisième noyaux, ledit bobinage principal (30) comportant ladite borne d'entrée (31) et ladite borne de sortie (32).

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation (50) comprennent respectivement des premier, deuxième et troisième moyens de résistance (R), lesdits premier, deuxième et troisième moyens de résistance étant couplés momentanément respectivement auxdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1, 2, 3), durant la commutation sélective desdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage passant du court-circuit à la liaison à l'alimentation, lesdits premier, deuxième et troisième moyens de résistance étant aussi couplés momentanément respectivement auxdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1, 2, 3), durant la commutation sélective desdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage passant de la liaison à l'alimentation au court-circuit.

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premier, deuxième et troisième moyens de passage de courant de transition (S1) fournissant des moyens de passage de courant de transition pour respectivement lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1, 2, 3) durant la commutation sélective desdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage passant du court-circuit à la liaison à l'alimentation, et fournissant aussi des moyens de passage de courant de transition pour respectivement lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage durant la commutation sélective desdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage passant de la liaison à l'alimentation au court-circuit.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième moyens de passage de courant de transition (S1) comprennent chacun des moyens de résistance (R).

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation (50) sont aptes à relier sélectivement ledit premier, deuxième et/ou troisième bobinage de réglage (1, 2, 3) à l'alimentation, en mode de soustraction de tension ou d'addition de tension relativement au bobinage principal (30), afin de réduire ou d'augmenter la tension de sortie sur la borne de sortie (32) selon la tension appliquée à la borne d'entrée (31) du bobinage principal.

6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième noyaux (21, 22, 23) ont tous les mêmes hauteurs et largeurs et possèdent aussi des fenêtres de bobinage (27) de même hauteurs et largeurs.

7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites surfaces de section droite de X unités au carré, Y unités au carré et Z unités au carré ont des dimensions relatives essentiellement dans les rapports 1 à 2 à 4.

8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites surfaces de section droite de X unités au carré, Y unités au carré et Z unités au carré ont des dimensions relatives essentiellement dans les rapports 1 à 2 à 7.

9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième noyaux (21 min , 22 min , 23 min ) sont des noyaux triphasés pour une alimentation ayant des phases A, B et C, lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1, 2, 3) comprenant chacun trois bobinages (A, B, C) pour respectivement les phases A, B et C, ledit bobinage principal (30) comprenant trois bobinages (A, B, C) pour respectivement les phases A, B et C.

10. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième nombres de spires N1, N2 et N3 sont progressivement décroissants.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième nombres de spires sont substantiellement inversement proportionnels aux épaisseurs relatives desdits premier, deuxième et troisième noyaux.

12. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: un quatrième noyau ferromagnétique (24) ayant une quatrième surface de section droite, lesdites première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de section droite étant progressivement de dimensions croissantes, ledit bobinage principal (30) étant couplé électromagnétiquement à l'ensembles des premier, deuxième, troisième et quatrième noyaux, un quatrième bobinages de réglage (1, 2, 3, 4), ledit bobinage de réglage étant individuellement couplé électromagnétiquement uniquement au quatrième noyau, lesdits bobinages de réglage ayant respectivement un premier, deuxième, troisième et quatrième nombre de spires, lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième nombres de spires étant progressivement décroissants et étant substantiellement inversement proportionnels aux dimensions relatives desdites première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de section droite.

13. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède quatre noyaux (21, 22, 23, 24) dont les surfaces des sections droites ont respectivement des dimensions relatives selon des rapports essentiellement de 1 à 2 à 4 à 8.

14. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède quatre noyaux (21, 22, 23, 24) dont les surfaces des sections droites ont respectivement des dimensions relatives selon des rapports essentiellement de 1 à 2 à 7 à 21.

15. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède cinq noyaux dont les surfaces des sections droites ont respectivement des dimensions relatives selon des rapports essentiellement de 1 à 2 à 4 à 8 à 16.

16. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande (70, 80) répondant au passage par zéro de la tension aux moyens de commutation respectifs afin d'actionner sélectivement lesdits moyens de commutation respectifs (50) durant le passage par zéro de la tension auxdits moyens de commutation respectifs.

17. Appareil selon la revendication 1 de réglage en série d'une tension alternative triphasé, caractérisé en ce que: lesdits noyaux ayant substantiellement les mêmes hauteurs et largeurs et ayant des épaisseurs augmentant progressivement, lesdits premier, deuxième et troisième noyaux ayant respectivement une paire de premières, une paire de deuxièmes et une paire de troisièmes fenêtres (27) de bobinage ayant sensiblement les mêmes hauteurs et largeurs, lesdits premier, deuxième et troisième noyaux étant alignés parallèlement avec un espace entre eux, ladite paire de premières fenêtres étant alignée avec ladite paire de deuxièmes fenêtres qui est alignée avec ladite paire de troisièmes fenêtres, un bobinage principal (30A) de phase A passant par au moins une de chacune desdites première, deuxième et troisième fenêtres et autour de portions desdits premier, deuxième et troisième noyaux et étant couplé électromagnétiquement auxdits premier, deuxième et troisième noyaux, un bobinage principal (30B) de phase B ayant un nombre de spires égal au nombre de spires dudit bobinage principal de phase A et passant par au moins une de chacune desdites première, deuxième et troisième fenêtres et autour de portions desdits premier, deuxième et troisième noyaux et étant couplé électromagnétiquement auxdits premier, deuxième et troisième noyaux, un bobinage principal (30C) de phase C ayant un nombre de spires égal au nombre de spires dudit bobinage principal de phase A ainsi qu'au nombre de spires dudit bobinage principal de phase B, ce bobinage principal de phase C passant par au moins une de chacune desdites première, deuxième et troisième fenêtres et autour de portions desdits premier, deuxième et troisième noyaux et étant couplé électromagnétiquement auxdits premier, deuxième et troisième noyaux, des premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1A, 2A, 3A) de phase A ayant respectivement un premier, un deuxième et un troisième nombre de spires ayant respectivement les valeurs relatives N1, N2 et N3, des premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1B, 2B, 3B) de phase B ayant respectivement un premier, un deuxième et un troisième nombre de spires ayant respectivement les valeurs relatives N1, N2 et N3, des premier, deuxième et troisième bobinages de réglage (1C, 2C, 3C) de phase C ayant respectivement un premier, un deuxième et un troisième nombre de spires ayant respectivement les valeurs relatives N1, N2 et N3, lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage de phase A passant respectivement par une première, deuxième et troisième fenêtre et autour de portions desdits premier, deuxième et troisième noyaux, et respectivement couplée électromagnétiquement essentiellement uniquement avec lesdits premier, deuxième et troisième noyaux, lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage de phase B passant respectivement par une première, deuxième et troisième fenêtres et autour de portions desdits premier, deuxième et troisième noyaux, et respectivement couplée électromagnétiquement essentiellement uniquement avec lesdits premier, deuxième et troisième noyaux, lesdits premier, deuxième et troisième bobinages de réglage de phase C passant respectivement par une première, deuxième et troisième fenêtre et autour de portions desdits premier, deuxième et troisième noyaux, et respectivement couplée électromagnétiquement essentiellement uniquement avec lesdits premier, deuxième et troisième noyaux, les nombres N1, N2, N3 étant inversement proportionnels aux épaisseurs relatives desdits premier, deuxième et troisième noyaux.