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L'invention concerne un transformateur et plushspécialament l'iso- lement. Les défauts électriques dans les transformateurs proviennent surtout de la température* La chaleur doit être dis.sipée rapidement pour éviter les éléva- tions excessives de température* C'est pourquoi on a employé normalement des canaux convenablement disposés dans lesquels circule un fluide réfrigérant et isolant quelconque*
Les enroulements devant être efficacement isolés et en même temps solidement supportés, on utilise des matériaux isolants ayant la rigidité élec- trique, et la solidité mécanique nécessaires* Ces conditions nécessitent souvent
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l'emploi de deux sortes d'isolement,
tels qu'un solide et un fluide placés en série entre les enroulements de haute et basse tension-*
Quand l'enroulement de haute tension et l'enroulement de basse tension d'un transformateur sont séparés par deux sortes d'isolements placés en série, la tension totale entre les deux enroulements se distribue antre les deux milieux isolants en proportion droite de leurs épaisseurs et en pro- portion inverse de leurs perméabilités ou pouvoirs inducteurs spécifiques*
Si les deux milieux placés en série sont l'air et le papier im- prégnés ou tout autre type utilisé normalement dans les transformateurs, on peut montrer que le champ dans l'air est à peu près égal à quatre fois l'in- duction dans l'isolement au papier,
La rigidité diélectrique de l'air est cependant plus faible que celle de l'isolant à base de papier* Maintenant, si la tension totale est telle que l'air ne soit pas soumis à une sollicitation dangereuse, l'isolement au papier sera sollicité seulement au dixième de la tension maxima qu'il peut supporter sans danger* L'isolement au papier n'est par conséquent pas utilisé économiquement* Si les deux milieux isolants sont le papier imprégné et un type quelconque d'huile de transformateur, l'isole- ment au papier ne sera soumis qu'au quart de la..
sollicitation manima qu'il peut supporter et celui-ci ne sera pas utilisé économiquement Il convient donc, dans un de ces cas, d'utiliser une plus grande épaisseur d'isolement solide que celle qui serait nécessaire pour supporter la sollicitation de tension à laquelle elle est soumise, pour éviter le percement du fluide isolent'
Les caractéristiques calorifiques de certains transformateurs, par- ticulièrement des grands transformateurs, conduisent à faire ussge de deux isolements solide et fluide,placés en série entre les deux enroulements, et pour les raisons déjà expliquées,
on est amené à utiliser une quantité excessi- ve d'isolement solide pour éviter le percement de l'isolement fluide. La réac- tance de fuite du transformateur étant proportionuelle à la distance qui sé- pare les enroulements, on est amené à réaliser celle-ci plus grande qu'il ne serait désirable.
L'invention se propose précisément t'Une disposition de construction permettant une utilisation économique et efficace de deux isolements solide et liquide entre les enroulements haute et basse tension du transformateur* Les enroulements peuvent ainsi être placés suffisamment près l'un de l'autre pour qu'il en résulte une faible réactance de dispersion-
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L'invention sera mieux comprise à l'examen de la description et du dessin qui l'accompagne*
La Fig. 1 montre un transformateur plonge dans un bain d'huile*
Les enroulements sont du type concentrique isolés l'un de l'autre conformément à l'invention.
La Figure représente le transformateur partiellement en section pour/montrer plus clairement la construction*
La Fig. 2 montre un transformateur partiellement en section* Les enroulements sont alternés et isolés les uns des autres conformément à l'inven- tion.
Le transformateur représenté à la Fig.1 comprend un noyau magnéti- que 10 avec un enroulement de haute tension 11 et un enroulement basse tension
12 placés concentriquement à la partie 13 du noyau*
L'enroulement haute tension Entours l'enroulement 'basse tension et le noyau central 13. L'enroulement basse tension 12 est isolé de la partie 13 du noyau par un cylindre isolant 14.
Les enroulements haute et basse tension sont séparés par 'on espace cylindrique contenant un cylindre isolant solide 15, contre l'enroulement haute tension et un espace 16 en forme de calal cylindrique, rempli d'un fluide isolant, situé contre l'enroulement basse tension*
Le transformateur est immergé dans l'huile contenue dans un bac 17 de sorte que le liquide puisse circuler à travers le canal 16 et le long de la surface de l'enroulement de basse tension 12 pour porter la chaleur au dehors et éviter une élévation excessive de la température de celui-ci, Les isolements solide et liquide, ayant des perméabilités différentes, sont placés en série entre les deux enroulements* L'épaisseur de la couche solide et par suite l'es- pace entre enroulements et, par conséquent la réactance du transformateur,
de- vraient être augmentés sans le dispositif préconisé par l'invention-
Le cylindre 15 porte, de préférence, amboitée dans celui-ci, une couche cylindrique de matière conductrice* La couche 18 est maintenue à une tension basse ne différant pas beaucoup de la tension de l'enroulement basse tension 12. Une façon simple de maintenir cette basse tension est de relier en 19, la couche conductrice 18 au noyau 10 du transformateur* Celui-ci ast normalement à la terre* Cette coucne conductrice 18 protégera évidemment l'i- solement fluide contenu dans le canal 16 de tout effet dû aux enroulements haute tension 11.
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L'épaisseur d'isolement solide du côté opposé .de la couche con- ductrice 18 dépendra des tensions des deux enroulements 11 et 12 et de la rigi- dité diélectrique de l'isolement* L'espace entre 1'enroulement de haute tension 11 et la couche conductrice 18 est, par conséquent, rempli de l'épaisseur d'i- solement solide strictement nécessaire pour résister à la tension qui lui est appliquée et cette couche ne devra plus 'être suffisante pour éviter le percement de l'isolement liquide contenu dans le canal 16.
La présence de la couche conductrice 18 permet d'utiliser une plus faible quantité d'isolant de sorte que les enroulements pouvant être plus rapprochés, la réactance du transformateur est très réduite*
Généralement, si le conduit 16 est suffisamment épais pour laisser convenablement le fluide réfrigérant, celui-ci suffit pour isoler la coucha 18 de l'Enroulement basse tension* Il est péréférable cependant d'introduire une certaine épaisseur d'isolement' solide pour protéger la surface interne de la couche conductrice* Dans tous les cas, l'épaisseur de cette dernière couche iso- lante peut être faible, puisque la tension de l'enroulement 12 est faible par rapport à la couche 18.
La Fig.2 montre -un transformateur dont les enroulements sont du type alterné. Les enroulements de haute et de basse tension sont isolés l'un de l'autre ,conformément à la présente invention. L'enroulement haute tension comprend deux gllettes 20. Ces galettes de haute tension 20 sont intercalées entre deux galettes de basse tension 21- Chaque galette de basse tension est séparée de la galette adjacente de haute tension par -Lui espace angulaire con- tenant un canal 22 adjacent à la galette de basse tension et un anneau d'iso- lent solide 23 adjacent à la galette haute tension* Le canal 22 est parcourue par un isolant fluide approprié*
Chaque anneau, isolant solide 23 porte une couche conductrice 24,
pour éviter le percement de l'isolement fluide contenu dans le canal 22.
Chaque couche 24 de matière conductrice permet ainsi d'utiliser l'isolement solide dans les meilleures conditions possibles. La réactance du transformateur est ainsi diminuée du fait du rapprochement des galettes*
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PERF.ECTION.2r7ï8 AITX TRt111TSF0 & 9TEURF3
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The invention relates to a transformer and more particularly to insulation. Electrical faults in transformers come mainly from temperature * The heat must be dissipated quickly to avoid excessive temperature rises * This is why suitably arranged channels in which circulate a refrigerant and insulating fluid are normally used any*
Since the windings must be effectively insulated and at the same time solidly supported, insulating materials are used which have the necessary electrical rigidity and mechanical strength. * These conditions often require
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the use of two kinds of isolation,
such as a solid and a fluid placed in series between the high and low voltage windings - *
When the high voltage winding and the low voltage winding of a transformer are separated by two kinds of insulation placed in series, the total voltage between the two windings is distributed between the two insulating media in right proportion to their thicknesses. and in inverse proportion to their permeabilities or specific inducing powers *
If the two media placed in series are air and impregnated paper or any other type normally used in transformers, it can be shown that the field in air is roughly equal to four times the induction in isolation to paper,
The dielectric strength of air, however, is lower than that of paper-based insulation * Now, if the total voltage is such that the air is not subjected to dangerous stress, the insulation to the paper will be stressed only at tenth of the maximum voltage it can safely withstand * Paper insulation is therefore not economically used * If the two insulating media are impregnated paper and some type of transformer oil, the insulation to paper will only be subject to a quarter of the ..
manima stress that it can withstand and it will not be used economically.In one of these cases, therefore, use a greater thickness of solid insulation than that which would be necessary to withstand the voltage stress at which it is subjected, to avoid the penetration of the fluid isolate '
The calorific characteristics of some transformers, particularly large transformers, lead to the use of two solid and fluid insulations, placed in series between the two windings, and for the reasons already explained,
it is necessary to use an excessive amount of solid insulation to avoid puncture of the fluid insulation. The leakage reactance of the transformer being proportional to the distance which separates the windings, it is necessary to achieve this greater than would be desirable.
The invention specifically provides a construction arrangement allowing economical and efficient use of two solid and liquid insulations between the high and low voltage windings of the transformer * The windings can thus be placed sufficiently close to each other to that results in a low dispersion reactance
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The invention will be better understood by examining the description and the accompanying drawing *
Fig. 1 shows a transformer immersed in an oil bath *
The windings are of the concentric type insulated from one another in accordance with the invention.
The Figure shows the transformer partially in section to / show the construction more clearly *
Fig. 2 shows a transformer partially in section * The windings are alternated and isolated from each other according to the invention.
The transformer shown in Fig. 1 comprises a magnetic core 10 with a high voltage winding 11 and a low voltage winding.
12 placed concentrically with part 13 of the core *
The high voltage winding surrounds the low voltage winding and the central core 13. The low voltage winding 12 is isolated from the part 13 of the core by an insulating cylinder 14.
The high and low voltage windings are separated by a cylindrical space containing a solid insulating cylinder 15, against the high voltage winding and a space 16 in the form of a cylindrical calal, filled with an insulating fluid, located against the low voltage winding. *
The transformer is submerged in the oil contained in a pan 17 so that the liquid can flow through the channel 16 and along the surface of the low voltage winding 12 to carry the heat out and avoid excessive rise. of the temperature thereof, The solid and liquid insulations, having different permeabilities, are placed in series between the two windings * The thickness of the solid layer and consequently the space between windings and, consequently the transformer reactance,
should be increased without the device recommended by the invention-
Cylinder 15 preferably carries a cylindrical layer of conductive material therein. Layer 18 is maintained at a low voltage not much different from the voltage of low voltage winding 12. A simple way to maintain this low voltage is to connect at 19, the conductive layer 18 to the core 10 of the transformer * The latter is normally earthed * This conductive layer 18 will obviously protect the fluid isolation contained in the channel 16 from any effect due to high voltage windings 11.
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The solid insulation thickness on the opposite side of the conductive layer 18 will depend on the voltages of the two windings 11 and 12 and the dielectric strength of the insulation. The space between the high voltage winding 11 and the conductive layer 18 is, therefore, filled with the thickness of solid isolation strictly necessary to withstand the voltage applied to it and this layer should no longer be sufficient to avoid the penetration of the liquid isolation. contained in channel 16.
The presence of the conductive layer 18 makes it possible to use a smaller amount of insulation so that the windings can be closer together, the reactance of the transformer is very low *
Generally, if the duct 16 is thick enough to properly leave the refrigerant fluid, this is sufficient to insulate the layer 18 from the low voltage winding * It is preferable however to introduce a certain thickness of solid insulation to protect the layer. internal surface of the conductive layer * In all cases, the thickness of this last insulating layer can be small, since the tension of the winding 12 is low compared to the layer 18.
Fig. 2 shows a transformer whose windings are of the alternating type. The high and low voltage windings are isolated from each other, in accordance with the present invention. The high voltage winding comprises two wafers 20. These high voltage wafers 20 are interposed between two low voltage wafers 21. Each low voltage wafer is separated from the adjacent high voltage wafer by the angular space containing a channel 22 adjacent to the low voltage wafer and a ring of solid insulation 23 adjacent to the high voltage wafer * Channel 22 has a suitable fluid insulator through it *
Each solid insulating ring 23 carries a conductive layer 24,
to avoid breaking through the fluid isolation contained in channel 22.
Each layer 24 of conductive material thus makes it possible to use the solid insulation under the best possible conditions. The reactance of the transformer is thus reduced due to the bringing together of the wafers *