FR2551273A1 - Device for regulating the electrical voltage. - Google Patents

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Abstract

The invention relates to electrical engineering. The regulation device forming the subject of the invention is of the type comprising fixed contact terminals forming, in one plane, a curved contact track 3, and a movable contact element in the form of a small wheel 4 which is elastically applied against the said track so as to be in contact with the latter around its entire generatrix, this small wheel being held by a driving finger 7 which is mounted on a pivot pin 8 so as to be able to move the said small wheel along the said contact track, characterised in that the small wheel 4 has the form of a truncated cone whose apex 11 is oriented towards the geometrical centre of the curved contact track 3. The device, in operation, can be used especially in autotransformers for regulating an electrical voltage with the circuit disconnected.

Description

La présente invention est relative à l'êlectro- technique et a notamment pour objet un dispositif servant à réguler la tension électrique. The present invention relates to electrotechnology and in particular relates to a device used to regulate the electrical voltage.

L'invention est surtout applicable aux autotransformeurs qu'on met en service en vue de commander une tension électrique sans rupture de circuit. Les transformateurs de ce type comportent normalement un noyau ou circuit magnétique de forme annulaire dont l'enroulement présente une piste de contact. The invention is especially applicable to autotransformers that are put into service in order to control an electrical voltage without breaking the circuit. Transformers of this type normally have a ring-shaped magnetic core or circuit, the winding of which has a contact track.

I1 est aussi intéressant d'employer l'invention en question dans d'autres appareils électriques dont les éléments de contact fixes sont plats et arqués, tandis que leurs éléments de contact mobiles se présentent sous forme de galets ou roulettes. I1 is also interesting to use the invention in question in other electrical devices whose fixed contact elements are flat and arcuate, while their movable contact elements are in the form of rollers or rollers.

On connait par exemple le réglage d'une tension électrique sans rupture de circuit, dans un autotransformeur, à l'aide d'un dispositif décrit dans le brevet d'invention
U.S.A. NO 34 66 585. Le dispositif en question comporte un noyau ou circuit magnétique annulaire présentant une piste de contact adaptée pour coopérer avec un élément de contact mobile sous forme d'un balai. Ce balai est appliqué sur ladite piste à l'aide d'un ressort dont l'effort suffit pour obtenir un contact continu et pour compenser l'usure dudit balai. Pour que la pression exercée sur la piste de contact ne soit pas compromise par l'usure du balai, on choisit normalement un ressort qui lorsqu'il est comprimé, est d'une longueur de plusieurs fois (2 ou 3 fois) supérieure à celle de la partie du balai qui est sujette à l'usure.
We know, for example, the adjustment of an electrical voltage without a circuit break, in an autotransformer, using a device described in the invention patent.
USA NO 34 66 585. The device in question comprises an annular magnetic core or circuit having a contact track adapted to cooperate with a movable contact element in the form of a brush. This brush is applied to said track using a spring whose effort is sufficient to obtain continuous contact and to compensate for the wear of said brush. So that the pressure exerted on the contact track is not compromised by the wear of the brush, one normally chooses a spring which when it is compressed, is of a length of several times (2 or 3 times) greater than that of the part of the broom which is subject to wear.

Cette mesure a cependant l'inconvénient de rendre le dispositif plus volumineux tout en augmentant son poids.However, this measure has the disadvantage of making the device larger while increasing its weight.

L'application du dispositif considéré est d'autre part empêchée par l'usinage auquel on est tenu de soumettre la piste de contact pour conférer à celle-ci le fini nécessaire, car, sinon, les inégalités superficielles de la piste pourraient devenir la cause non seulement d'une usure prématurée du balai, mais parfois même d'une cassure de celui-ci. The application of the device in question is also prevented by the machining to which we are required to submit the contact track to give it the necessary finish, because otherwise the surface unevenness of the track could become the cause. not only from premature wear of the broom, but sometimes even from a break of it.

On connaît aussi un autre dispositif servant, en sein d'un autotransformateur, à la régulation de la tension électrique sans rupture de circuit (voir brevet d'invention de la RDA NO 80261). Dans ce dispositif, l'élément de contact mobile se présente sous forme d'un galet au charbon dur maintenu par un doigt d'entraînement pouvant pivoter autour d'un axe. Lors de la régulation de tension, le galet roule sur la piste de contact arquée en quittant une position pour une autre. Another device is also known which is used, within an autotransformer, for regulating the electric voltage without breaking the circuit (see invention patent of RDA NO 80261). In this device, the movable contact element is in the form of a hard carbon roller held by a drive finger which can pivot about an axis. During tension regulation, the roller rolls on the arched contact track, leaving one position for another.

Le galet est d'une forme cyclindrique, son axe de rotation étant sensiblement perpendiculaire à celui de pivotement du doigt d'entraînement. The roller is of a cylindrical shape, its axis of rotation being substantially perpendicular to that of the pivoting of the drive finger.

La manière dont le galet se déplace sur la piste de contact, c'est-à-dire son roulement, n'exige pas un haut degré de finition de la surface de celle-ci. Le galet s'use moins que le balai ou, en d'autres termes, on est ici en présence d'une meilleure tenue à l'usure de l'élément de contact mobile. The way in which the roller moves on the contact track, that is to say its bearing, does not require a high degree of finish of the surface thereof. The roller wears less than the brush or, in other words, here we are in the presence of better wear resistance of the movable contact element.

Cependant, lors de l'utilisation de ce dispositif, on est confronté à d'autres difficultés qui se traduisent par une usure irrégulière des éléments formant contact (pistegalet). Ceci s'explique par le fait que, lors du déplacement du galet suivant la piste de contact, sa face orientée vers l'axe géométrique de la piste de contact parcourt une distance plus faible que celle parcourue par la face opposée. However, when using this device, one is confronted with other difficulties which result in irregular wear of the elements forming contact (pistegalet). This is explained by the fact that, during the displacement of the roller along the contact track, its face oriented towards the geometric axis of the contact track covers a shorter distance than that traveled by the opposite face.

Il en résulte un glissement de l'une desdites faces sur la piste de contact, d'où une usure irrégulière des éléments formant contact.This results in a sliding of one of said faces on the contact track, hence irregular wear of the contact elements.

On connaît un autre dispositif pour la régulation de la tension dans un commutateur (voir le brevet d'invention
URSS NO 473384). Le dispositif considéré comporte des éléments de contact fixes formant ensemble une piste de contact arquée, un élément de contact mobile ayant la forme d'une roulette qui, sollicitée élastiquement contre la piste de contact, vient en contact de celle-ci suivant sa génératrice, laquelle roulette est montée sur un doigt d'entraînement adapté pour tourner autour d'un axe de manière à pouvoir déplacer la roulette suivant ladite piste.
Another device is known for regulating the voltage in a switch (see the invention patent).
USSR NO 473384). The device considered comprises fixed contact elements which together form an arcuate contact track, a movable contact element in the form of a roller which, urged elastically against the contact track, comes into contact with the latter according to its generatrix, which wheel is mounted on a drive finger adapted to rotate about an axis so as to be able to move the wheel along said track.

La roulette est elle aussi de forme cylindrique, son axe de rotation étant incliné par rapport à la droite passant par le centre de gravite de ladite roulette de maniere à le relier à l'axe de rotation du doigt d'entra;- nement. The caster is also cylindrical in shape, its axis of rotation being inclined relative to the straight line passing through the center of gravity of said caster so as to connect it to the axis of rotation of the driving finger;

Ce mode de réalisation du dispositif offre l'avantage de pouvoir faire rouler et glisser simultanément l'élément mobile sur la surface de la piste de contact arquée. Ceci permet à son tour la rectification de ladite surface, d'où un bon contact électrique et une usure régulière de celle-ci. This embodiment of the device offers the advantage of being able to simultaneously roll and slide the mobile element over the surface of the arcuate contact track. This in turn allows the rectification of said surface, hence good electrical contact and regular wear thereof.

Cependant, comme on l'a déjà fait remarquer plus haut, les faces de la roulette cylindrique en mouvement ont une meme vitesse angulaire et s'usent inégalement du fait que leurs vitesses linéaires, relativement au centre de rotation du doigt d'entrainement, sont différentes. On assiste alors,ici comme dans le cas précédent, à une usure irrégulière des éléments de contact, ce qui nuit à la durée de vie de l'ensemble du dispositif. However, as already noted above, the faces of the cylindrical wheel in motion have the same angular speed and wear unevenly because their linear speeds, relative to the center of rotation of the drive finger, are different. There is then, here as in the previous case, an irregular wear of the contact elements, which affects the life of the entire device.

L'invention vise donc à mettre au point un dispositif pour la régulation d'une tension électrique,doué d'une tenue en service plus longue en comparaison de l'art antérieur, cet avantage étant obtenu en modifiant la forme de la roulette formant contact mobile et en changeant la disposition de son axe de rotation par rapport au plan de la piste de contact.  The invention therefore aims to develop a device for regulating an electric voltage, endowed with a longer service life compared to the prior art, this advantage being obtained by modifying the shape of the contact-forming caster. movable and by changing the arrangement of its axis of rotation relative to the plane of the contact track.

Le probleme ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif pour la régulation d'une tension électrique, du type comportant des plots de contact fixes formant1 dans un plan, une piste de contact arquée, et un élément de contact mobile en forme de roulette qui, appliquée élastiquement contre ladite piste, se trouve en contact avec celle-ci suivant sa génératrice, cette roulette étant maintenue par un doigt d'entraînement monté sur un axe de rotation de manière à pouvoir déplacer ladite roulette suivant la piste de contact mentionnée, ladit dispositif étant caractérisé, selon l'invention, en ce que la roulette se présente sous forme d'un cône tronqué dont le sommet est orienté vers le centre géométrique de la piste de contact arquée. The problem thus posed is resolved using a device for regulating an electrical voltage, of the type comprising fixed contact pads forming 1 in a plane, an arcuate contact track, and a movable contact element in the form caster which, applied elastically against said track, is in contact with the latter along its generatrix, this caster being held by a drive finger mounted on an axis of rotation so as to be able to move said caster along the contact track mentioned, said device being characterized, according to the invention, in that the caster is in the form of a truncated cone whose apex is oriented towards the geometric center of the arcuate contact track.

Le fait de conférer à la roulette la forme d'un cône tronqué permet de rapprocher au maximum les rapports entre les longueurs linéaires des cercles délimitant les faces opposées de la roulette et les distances parcourues par ces faces en une révolution de la roulette. Ceci assure une usure réguliere des éléments formant contact et, de ce fait, une meilleure tenue en service du dispositif tout entier. The fact of giving the roulette the shape of a truncated cone makes it possible to approximate as much as possible the relationships between the linear lengths of the circles delimiting the opposite faces of the roulette and the distances traveled by these faces in a revolution of the roulette. This ensures regular wear of the contact elements and, therefore, better service life of the entire device.

Il est rationnel de réaliser la roulette en sorte que le rapport des diamètres de sa base et de son sommet soit proportionnel au rapport entre les distances separant respectivement la base et le sommet de la roulette de l'axe de rotation géométrique du doigt d'entraînement. It is rational to make the caster so that the ratio of the diameters of its base and of its apex is proportional to the ratio of the distances between the base and the apex of the caster, respectively, of the geometric axis of rotation of the driving finger. .

Ce mode de réalisation assure un contact régulier entre la roulette et la piste de contact suivant toute la largeur de cette dernière. This embodiment ensures regular contact between the roller and the contact track along the entire width of the latter.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif pour la régulation d'une tension électrique, conforme à l'invention
- la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 vu de dessus par faire ressortir en plan la piste de contact arquée
- la figure 3 est une coupe longitudinale d'un autotransformateur utilisant à titre d'exemple un dispositif pour la régulation d'une tension electrique selon l'invention
- la figure 4 est une vue de dessus du dispositif de la figure 3.
The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear more clearly in the light of the explanatory description which will follow of different embodiments given solely by way of nonlimiting examples with reference to the non-limiting drawings. annexed limitative in which
- Figure 1 schematically shows a device for regulating an electrical voltage, according to the invention
- Figure 2 shows the device of Figure 1 seen from above by bringing out in plan the arcuate contact track
- Figure 3 is a longitudinal section of an autotransformer using, for example, a device for regulating an electrical voltage according to the invention
- Figure 4 is a top view of the device of Figure 3.

Le dispositif de régulation de tension électrique comprend,omme cela ressort bien de la figure 1, une base 1 sur laquelle sont disposés des plots de contact fixes 2 formant une piste de contact arquée 3 s'étendant dans un plan géométrique. Les plots fixes 2 sont reliés électriquement aux bornes (non représentées) d'une source de tension à régler. La piste de contact 3 est adaptée pour coopérer avec un élément de contact mobile 4 qui se présente sous forme d'une roulette en matériau conducteur de courant. La roulette 4 est montee sur un axe de rotation 5 introduit dans les logements 6 faisant partie d'un objet d'entraînement 7. The electric voltage regulation device comprises, as is clear from FIG. 1, a base 1 on which are disposed fixed contact pads 2 forming an arcuate contact track 3 extending in a geometric plane. The fixed pads 2 are electrically connected to the terminals (not shown) of a voltage source to be adjusted. The contact track 3 is adapted to cooperate with a movable contact element 4 which is in the form of a roller made of current conducting material. The caster 4 is mounted on an axis of rotation 5 introduced into the housings 6 forming part of a drive object 7.

Le doigt d'entraînement 7 est constitué d'un matériau élastique et monté sur un axe de pivotement 8 qui se termine par un bouton 9. De ce faitjla roulette 4 se trouve constamment appliquée par le doigt d'entraînement 7 contre la surface de la piste de contact arquee 3 de manière à se trouver en contact avec celle-ci suivant sa génératrice.The drive finger 7 is made of an elastic material and mounted on a pivot axis 8 which ends with a button 9. As a result, the caster 4 is constantly applied by the drive finger 7 against the surface of the arched contact track 3 so as to be in contact with it according to its generator.

L'axe 8 de pivotement du doigt d'entraînement 7 passe par le centre géométrique de la piste de contact arquée 3. The pivot axis 8 of the drive finger 7 passes through the geometric center of the arcuate contact track 3.

En conformité avec l'invention, la roulette 4 formant l'élément de contact mobile est en forme de cône tronqué. In accordance with the invention, the caster 4 forming the movable contact element is in the form of a truncated cone.

Le sommet de la roulette 4 est orienté vers l'axe de pivotement du doigt d'entraînement 7 ou, ce qui revient au même, vers le centre géométrique de la piste de contact arquée 3.The top of the caster 4 is oriented towards the pivot axis of the drive finger 7 or, which amounts to the same thing, towards the geometric center of the arcuate contact track 3.

Selon une variante de réalisation, la roulette 4 peut être conque en sorte que le rapport des diamètres de sa base 10 et de son sommet 11 soit proportionnel au rapport entre les distances séparant respectivement la base 10 et le sommet 11 de l'axe 8 de pivotement du doigt d'entra;- nement 7. According to an alternative embodiment, the caster 4 can be designed so that the ratio of the diameters of its base 10 and its apex 11 is proportional to the ratio between the distances separating the base 10 and the apex 11 respectively from the axis 8 of pivoting of the driving finger; - ning 7.

Réalisé de la namière décrite ci-dessus, le dispositif pour la régulation d'une tension électrique fonctionne comme suit. The device for regulating an electrical voltage, produced in the manner described above, operates as follows.

Lorsqu'on agit sur le bouton 9 de manière à le faire tourner dans le sens horaire ou antihoraire, la roulette 4, qui est reliée au doigt d'entrainement 7, se déplace pour prendre une position prédéterminée sur la piste de contact 3 et, ainsi, relier les bornes (non représentées) de la source de tension (non représentée), qui correspondent à cette position. L'augmentation et la diminution de la tension à régler dépendent du sens de déplacement de la roulette 4. When the button 9 is acted so as to rotate it clockwise or counterclockwise, the caster 4, which is connected to the drive finger 7, moves to take a predetermined position on the contact track 3 and, thus, connect the terminals (not shown) of the voltage source (not shown), which correspond to this position. The increase and decrease of the tension to be set depends on the direction of movement of the caster 4.

La description qui va suivre a trait à un exemple préféré d'application de l'invention. Comme cela ressort bien de la figure 3. Un autotransformateur 12 utilisant un dispositif de régulation de tension électrique conforme à l'invention comporte un circuit au noyau magnétique 13 de forme annulaire dont l'enroulement 14 présente une piste de contact arquée 15 (voir la figure 4). Il comporte aussi un élément annulaire 16 muni d'une saillie 17 recevant la la piste de contact 15 et un contact mobile sous forme d'une roulette 18 tronconique. La roulette 18 est montée sur un axe de rotation 19 maintenu par un doigt d'entraînement 20. The description which follows relates to a preferred example of application of the invention. As is clear from FIG. 3. An autotransformer 12 using an electrical voltage regulation device according to the invention comprises a circuit with a magnetic core 13 of annular shape, the winding 14 of which has an arcuate contact track 15 (see the figure 4). It also comprises an annular element 16 provided with a projection 17 receiving the contact track 15 and a movable contact in the form of a frustoconical roller 18. The caster 18 is mounted on an axis of rotation 19 held by a drive finger 20.

Du fait que le doigt d'entraînement est constitué d'un materiau élastique, la roulette 18 est appliquée constamment contre la piste de contact 15. Le doigt d'entraînement 20 est monté sur un axe de pivotement 21 qui se termine par un bouton 22.Because the drive finger consists of an elastic material, the roller 18 is constantly applied against the contact track 15. The drive finger 20 is mounted on a pivot axis 21 which ends with a button 22 .

L'enroulement 14 a ses fils de connexion 23 et 24 reliés à une source de courant alternatif (non représentée), tandis que ses fils de connexion 25 et 26 sont reliés à une charge 27. La connexion entre le fil 25 et la charge 27 est directe, et à partir du fil 26 elle s'opère par l'tinter médiaire de l'élément de contact mobile 18. The winding 14 has its connection wires 23 and 24 connected to an alternating current source (not shown), while its connection wires 25 and 26 are connected to a load 27. The connection between the wire 25 and the load 27 is direct, and from the wire 26 it operates through the median stop of the movable contact element 18.

Comme représenté sur la figure 4, l'axe de rotation 19 de la roulette 18 peut se disposer sous un angle par rapport à la droite reliant le centre de gravité de ladite roulette et l'axe de pivotement 21 du doigt dBentrainement 20, mais dans tous les cas il est disposée manière à former un angle avec le plan géométrique dans lequel s'étend la piste de contact 15. Cette forme de réalisation assure l'adhérence de la roulette 18 à la surface de la piste de contact 15 suivant toute sa génératrice. As shown in FIG. 4, the axis of rotation 19 of the wheel 18 can be arranged at an angle with respect to the straight line connecting the center of gravity of said wheel and the pivot axis 21 of the finger drive 20, but in in all cases, it is arranged so as to form an angle with the geometric plane in which the contact track 15 extends. This embodiment ensures the adhesion of the wheel 18 to the surface of the contact track 15 along its entire generator.

Quand on tourne le bouton 22 dans le sens horaire ou antihoraire, la roulette 18 poussée par le doigt d'entraî- nement 20 se déplace pour prendre une position prédéterminée sur la piste de contact 15, tout en opérant, au sein de l'autotransformateur 12, lavcommutation correspondant à cette position (fils 23, 24). L'augmentation et la diminution de la tension à régler dépendent du sens de déplacement de la roulette 18.  When the button 22 is turned clockwise or counterclockwise, the caster 18 pushed by the drive finger 20 moves to take a predetermined position on the contact track 15, while operating, within the autotransformer 12, the switch corresponding to this position (wires 23, 24). The increase and decrease in the tension to be adjusted depends on the direction of movement of the wheel 18.

Claims (2)

R E V E N D I C A~T I O N SR E V E N D I C A ~ T I O N S 1. Dispositif de régulation de tension électrique, du type comportant des plots de contact fixes (2) formant dans un plan une piste de contact arquée 13)set un élément de contact mobile sous forme d'une roulette (4) qui est appliquée élastiquement contre ladite piste de manière à se trouver en contact avec celle-ci suivant toute sa génératrice, cette roulette étant maintenue par un doigt d'entraînement (7) monté sur un axe de pivotement (8) de manière à pouvoir déplacer ladite roulette suivant ladite piste de contact, caractérisé en ce que la roulette (4) se présente sous forme de cône tronqué dont le sommet (11) est orienté vers le centre géométrique de la piste de contact arquée (3). 1. Electric voltage regulation device, of the type comprising fixed contact pads (2) forming in an plane an arcuate contact track 13) set a movable contact element in the form of a roller (4) which is applied elastically against said track so as to be in contact with it along its entire generatrix, this caster being held by a drive finger (7) mounted on a pivot axis (8) so as to be able to move said caster along said contact track, characterized in that the roller (4) is in the form of a truncated cone, the apex (11) of which is oriented towards the geometric center of the arcuate contact track (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport des diamètres de la base (10) et du sommet (11) de la roulette (4) est proportionnel au rapport entre les distances séparant respectivement la base (10) et le sommet (11) de la roulette (4) de l'axe de pivotement (8) du doigt d'entraînement (7).  2. Device according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameters of the base (10) and of the top (11) of the wheel (4) is proportional to the ratio between the distances separating the base (10) and the top (11) of the caster (4) of the pivot axis (8) of the drive finger (7).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE654954C (en) * 1934-04-30 1938-01-05 Oerlikon Maschf Method and device for step switching at the zero point of a three-phase transformer
US3312921A (en) * 1965-05-10 1967-04-04 Superior Electric Co Adjustable voltage autotransformer

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