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"Transformateurs de courant avec bobinages renforcés contre court-circuits".
L'aptitude d'un transformateur de courant à supporter sans dommage les fortes surcharges doit s'étendre : 1 ) aux court-circuitsviolents (par exemple l'amplitude, in- stantanée du courant de court-circuit); 2 ) aux efforts électrodynamiques d'origine extérieure et ap- pliqués aux :pièces de connexion du primaire; 3 ) aux court-circuits de durée limitée (correspondant à une valeur moyenne efficace pendant un temps court déterminé).
Les grandes amplitudes de courant peuvent développer des efforts mécaniques dans le transformateur.
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Les efforts électrodynamiques aux pièces de fixation du primaire agissent sur les isolateurs et les pattes de fixa- tion.
Les c ourt-circuits de durée limitée provoquent un échauf fement des conducteurs et des isolants qui les entourent.
Dans les transformateurs type tore, dans les-quels le primaire consiste en une barre rectiligne traversant le trans- formateur, aucun effort mécanique ne peut prendre -naissance sous les grandes amplitudes de courant, sous réserve que le circuit magnétique soit annulaire at centré sur la barre, le secondaire étant régulièrement réparti sur la circonférence.
Ce type de transformateur présente un désavantage marqué: la précision de mesure et la puissance de débit dépendent étroitement de la valeur nominale de l'intensité primaire.
Aux faiblesvaleurs de courant primaires, on doit faire emploi de transformateurs à primaire bobiné. Dans ceux-ci, malheureusement,les grandes amplitudes de courant primaire développent des efforts électrodynamiques entre spires.
On a essayé d'éviter la déformation de la bobine par ces efforts an donnant aux enroulements une forme circulaire . Ce mode d'exécution ne convient cependant pas pour de grandes amplitudes.
Les efforts électrodynamiques aux bornes de raccordement du primaire sont provoqués par des efforts dans les barres aux- quelles le transformateur est raccordé.
Le transformateur est soumis aussi bien aux efforts se développant entre le transformateur et les barres voisines qu'à une partie des efforts appliqué à la barre entre le transformateur et les isolateurs supports les plus voisins.
Une grande résistance à ces efforts est obtenue par une construe- tion solide et,de préférence,élastique des dispositifs de traversée. Si ceux-ci comportent des pièces de porcelaine, il
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faut tenir compte de la faible résistance à l'allongement de la porcelaine. Jusqu'à maintenant, le type de transformateur "tore" a pu âtre construit de façon à supporter des efforts électrodynamiques aux bornes de raccordement plus grands que ceux admis pour le type primaire bobiné, du fait que les piè- ces de raccordement sont plus robustes et qu'il peut être serré et tenu par la barre-conducteur primaire. Les efforts de traction sur la porcelaine sont ainsi évités.
Les effets thermiques des surintensités de courte durée ne peuvent être abaissés à une valeur non-dangereuse qu'en donnant au conducteur de cuivre une section suffisante pour que l'échauffement soit assezfaible pour que l'isolant autour du cuivre ne soit pas endommagé. Ce dernier peut être détruit par exemple par un commencement de carbonisation, ou bien par un dégagement de gaz trop abondant, si cet isolant contient une matière organique. :Parmi les différentes exécutions con-. nues jusqu'à maintenant, le type "tore" convient le mieux par- ce que c'est lui qui peut être le plus facilement établi avec une grande section du conducteur.
Dans de très grands réseaux pourvus d'alternateurs puis- sants, il se développe des courants de court-circuit très élevés. Etant donné que le type à primaire bobiné ne peut être exécuté avec une assez grande capacité de surcharge, on est amené dans certains cas pour des réseaux semblables, même pour de petites dérivations (c'est-à-dire pour de faibles courants primaires) à utiliser le type "tore". Cependant, en adoptant cette construction, on est obligé de'renoncer à la possibilité d'alimenter des appareils de mesure, ou bien il faut se contenter d'une précision plus petite que celle géné- ralement considérée comme normale.
Aux tensionsusuelles des générateurs, on a donc besoin de transformateurs de courant possédant la même capacité de surcharge que les transforma- teurs type "tore", mais munis de deux ou -plusieurs spires pri-
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maires pour que la précision de mesure normale soit obtenue avec des intensités nominales plus basses que celles pour lesquelles les transformateurs type "tore" sont suffisants.
Les transformateurs de courant construits conformément à la demande de brevet ci..après sont destinés à satisfaire au mieux les conditions ci-dessus mentionnées.
D'après ce brevet, les transformateurs de courant du type à bobinage ayant une grande capacité de surcharge sent con- struitsde telle façon qu'une partie de l'enroulement primaire est constituée d'une barre-conducteur centrale, autour de laquelle sont placés un, deux ou plusieurs tubes concentriques traversant l'ouverture centrale du circuit magnétique annulai- re (ou des circuits s'il y en a plusieurs). Autour du circuit se trouve placée l'autre partie de l'enroulement primaire, constituée d'un, deux ou plusieurs cylindres. La barre-conduc- teur et les tubes sont raccordés aux cylindres au moyen de plateaux annulaires,de :façon 8. obtenir un enroulement primaire d'un nombre de spires donné, entourant le circuit magnétique annlaire, sur lequel est fixé l'enroulement secondaire.
Les spires primaires sont isolées entre elles par un isolant soli- de. La barre-conducteur est connectée à une des bornes primai- res ou bien elle sert elle-même de borne. L'autre borne est reliée au tube externe dans Il intérieur du circuit magnétique au moyen d'un, deux, ou plusieursconducteurs,traversant des orifices ou des ouvertures dans les cylindres ou dans les plaques annulaires sur un côté, Les connexions de l'enroulement secondaire ou deenroulements secondaires(s'il y en a plu- sieurs) traversent une ou plusieurs ouvertures dans les cylin- dres ou dans leplaques annulaires.
L'enroulement primaire ayant été constitué de cylindres, reliés par des plaques-couvercles ayant éventuellement une forme bombée, on obtient une très grande résistance aux efforts électrodynamiques intérieurs. Si l'enroulement secondaire est
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régulièrement réparti, et si le circuit magnétique est placé symétriquement par rapport aux plaques-couvercles dans le sens axial, aucun effort ne se développe entre l'enroulement pri- maire et l'enroulement secondaire.
En comparaison avec l'exé- cution habituelle de l'enroulement primaire, sous forme d'une bobine circulaire, le dispositif proposé a, en cutre,l'avanta- ge de mieux convenir pour obtenir une plus grande section du conducteur primaire et pour donner des partes additionnelles très petites.
.Pour cotte raison, on peut obtenir une valeur exception- nellement élevée de courant de court-circuit de durée limitée, pratiquement de l'ordre de celui que supportent lestypes "tore". En outre, la construction convient trèsbien pour une section de fer beaucoup plus grande, qui a aussi une ligne de force moyenne plus courte que dans la construction habituelle, avec noyau rectangulaire et bobine circulaire, Ceci est un avantage notable lorsqu'il s'agit d'obtenir une grande préci- sion de mesure pour des intensités nominales extrêmement basses.
La construction convient bien au cas où l'on emploie plu- sieurs circuits magnétiques et plusieurs enroulements secon- daires, disposition qui, pour des raisons bien connues, est avantageuse pour la précision de mesure et pour la :protection des relais en cas de violentes intensités. Un dernier avantage de la construction proposée par comparaison avec celle avec bobine circulaire, est que la construction est extrêmement ramassée, parceque l'enroulemetn primaire à l'extérieur du noyau est très mince.
De cequi précède, on voit que la construction a un encom- brement très réduit et qu'elle demande une très petite quantité de matière de remplissage, le cas échéant. Etant donné qu'une section de noyau aussi grande que celle du type à simple conduc- teur peut être obtenue et que le trajet des lignes de force est à peine augmenté par rapport au type "tore", la construction
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proposée peut être utilisée pour une valeur minimum nominale de courant gale à 1/il de la valeur minimum de l'intensité nominale du type "tore", si "n" indique le nombre des spires primaires de la bobine.
Sous la condition que la qualité de tôle soit la même dans les deux cas, la précision de mesure et la capacité de surcharge sont à peu prèsles marnes que pour le type "tore", -four des raisons pratiques, on est obligé de limiter "n" à un nombre relativement bas.
La bouine primaire proposée peut facilement être construi- te de façon à présenter entre se .3 bornes une grande résistance à la traction et à la flexion. Elle peut alors être utilisée pour l'assemblage du transformateur,comme c'est le cas avec la barre-.conducteur dans les transformateurs type "tore".
Lorsque le transformateur doit pouvoir supporter des for- ces électrodynamiques très élevées appliquées aux bornes,les pièces en porcelaine ne doivent pas obligatoirement être fixées sur le carter du transformateur, ou sur les parties extrêmes des pièces de traversée, mais elles sont seulement serrées par la traction dans la bobine. Pour y parvenir, la tige cen- trale de la bobine est prolongée sur un côté, où elle est uti- lisée comme une des bornes primaires, L'autre borne primaire est exécutée de la façon suivante: une tige-borne sur le côté opposé est fixée au moyen d'une bride fixe au tube extérieur interne. Le serrage du transformateur est obtenu en serrant les écrous aux bornes. La tige et les tubes du centre sont bien fixés les uns aux autres par une masse isolante assez dure.
Le cylindre extérieur mentionné plus haut, ainsi que la bride reliée à la tige centrale, sont munis d'épaulements pour transmettre les efforts de traction. Entre les plaquas termina, les sur ce côté, sont .placées des bagues i solantes d'une matière dure. Une force appliquée aux bornes extérieures est transmise par la porcelaine au carter, en exposant la porcelaine à la
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pression et aux efforts tranchants, mais non à la traction.
Somme la résistance à la traction de la porcelaine n'est qu'une fraction de sa résistance à la pression,les efforts dangereux dans la porcelaine sont évités. Si le pièces en porcelaine ont une forme très conique avec un grand diamètre de base, et si la borne. est placée aussi près que possible du sommet de la porcelaine, la déformation de celle-ci devient insignifiante,même pour une force très grande appliquée à la borne.
Si des joints élastiques sont placés aux surfaces portan- tes de la porcelaine, le transformateur possède une certaine élasticité qui amortit les chocs des efforts électrodynamiques.
La masse isolante (s'il y en a) dans le transformateur doit être élastique mais pâteuse,pour ne pas s'échapper lors d'une diminution instantanée de la pression sur le joint d'un côté.
Un transformateur de courant du type à traversée directe, c'est-à-dire avec les deux bornes primaires disposées de part et d'autre,comme celui proposé ci-dessus, se prête facilement au montage
Cependant, la construction peut facilement être modifiée, de façon à obtenir un modèle ayant les deux borneprimaires sur le même côté du transformateur, dit du type "à bornes juxtaposées".
Le carter du transformateur proposé peut également être muni d'une enveloppe en forme de boîte à câbles, ce qui pré- sente un grand avantage. Dans ce cas, la barre centrale est remplacée par le bout du câbla ou directement assemblée à ce- lui-ci.
Etant donné que le circuit magnétique dans le dispositif proposé est annulaire et que l'enroulement primaire entoure symétriquement l'enroulement secondaire, si celui...ci est répar- ti uniformément sur la circonférence, la réactance de fuites entre lesenroulements devient minime,ce qui est d'une grande
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importance par exemple/pour les hautos fréquences.
Sur les figures ci-.jointes sont schématiquement donnas, à. titre d'exemple, des façons différentes d'exécution d'un transformateur de courant du type à traversée directe (figures ]/et 2). La figure ?montre un tel transformateur établi avec bornes juxtaposées. La figure 4 représente une boîte à câbles munie d'un transformateur. L'enroulement primaire "1" est figuré en gros traits. Le "2" se rapporte au circuit magnéti- que (simple ou multipleet le "3" représente la ou les enr ou- lements secondaires. La matière isolante n'est pas représentée et figure comme un espace entre les spires primaires et entre le carter et le ou les enroulements secondaires. La porcelaine de traversée est "4" et les joints élastiques "5".
Dans la boîte à câbles, la porcelaine de raccord est fixée dans l'en- veloppe; 11611 indique le câble. hESUME.
1 ) Transformateur de courant du type à bobines, ayant les caractéristiques suivantes et construit de tello façon que l'enroulement primaire a la forme d'un boulon central, ou d'une barre conductrice centrale , autour de laquelle sont placés concentriquement, un, deux ou plusieurs tubes,traver sant l'ouverture centrale du ou des circuits magnétiques an- nulaires, sur lesquels se trouvent le ou les enroulements secon- daires.
Autour du noyau sont placés, également concentrique- ment, un, deux ou plusieurs cylindres, le boulon ou la barre conductrice centrale,ainsi que les tube s,étant fixésaux oy- lindres au moyen des plaques ou anneaux circulaires, pour ob- tenir le nombre de spires voulu autour du ou des circuits mag- nétiques pourvus de bobinages.
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