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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INTENTION " Transformateur de haute tension ".
Dans la connexion en cascade ordinaire de transformateurs, le bobinage de haute tension est subdivisé en deux ou plusieurs parties connectées en séries, chacune ayant son propre noyau de fer fermé sur lui-même, cependant que le bobinage de basse tension est uniquement disposé sur cette partie-qui a, en servioe, un pôle connecté à la terre. La cou-
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nexion simplifie le problème d'isolation, mais donne une oapa- cité de charge tellement réduite qu'elle n'a pas trouvé une plus grande application.
Conformément à la présente invention, qui propose une connexion en cascade partielle, le problème d'isolation est simplifié en comparaison avec la construction conventionnelle des transformateurs de haute tension, mais la capacité de ohar- ge n'est pas diminuée. L'arrangement peut être appliqué à tout transformateur de haute tension, mais, de préférence, aux trans- formateurs de potentiel, particulièrement pour des buts de mise à la terre, bobines de réaotanoe à enroulement secondaire et transformateurs d'essai ou de mesure.
Le prinoipe de la connexion est que l'enroulement de haute tension est subdivisé en deux ou plusieurs parties connectées en séries, chacune ayant son propre noyau de fer fermé sur lui-même, lequel est connecté à un point de l'enroulement de haute tension de la partie en question, et que toutes les spires de l'enroulement de basse tension comprennent tous les noyaux ou approximative- ment tous les noyaux.
Le dessin annexé illustre l'invention de manière schéma- tique.
La figure 1 montre la disposition générale.
La figure 2 est une coupe longitudinale et
La figure 3 est une coupe transversale d'un transforma- teur aveo mise à la terre.
L'enroulement de haute tension est subdivisé en quatre parties 1, qui sont connectées en série et disposées chacune sur son propre noyau 2. Le noyau est en connexion conductrice avec un point de la bobine de haute tension de la partie en question, à l'intervention d'un conducteur 3. L'enroulement de basse tension est représenté comme une bobine allongée 4.
Comme l'enroulement de basse tension a pratiquement le poten-
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tiel de terre, il doit être isolé de l'enroulement de haute tension et du noyau de fer par une isolation suffisante pour le potentiel de haute tension, afin de mettre à la terre la @ sont partie en question. De pareilles isolations@t cependant très aisément établie en raison de la forme simple géométrique et de volume réduit de l'enroulement de basse tension, et de l' absence de différences de potentiel essentielles dans ce der- nier. Si l'on utilise de l'isolant en papier et si celui-ci est disposé de la même façon que pour l'isolation de câble, l'isolation ne sera pas trop massive.
La disposition est éga- lement applicable pour l'emploi de porcelaine oomme isolant, du coté extérieur de l'enroulement de basse tension, pour ces voltages dans lesquels la porcelaine est suffisante.
L'isolation entre l'enroulement de haute tension et les noyaux sera un minimum, comme dans les transformateurs à oas- cade ordinaires. La disposition bénéficie donc des transfor- mateurs en cascade par le plus grand avantage. L'inconvénient du transformateur en cascade conventionnel consiste principa- lement en ce que la capacité de charge est considérablement réduite en dépit d'enroulements égaliaseurs. Ceci dépend de la grande perte entre l'enroulement de haute et de basse ten- sion, inconvénient qui est évité par la nouvelle disposition, étant donné que cette perte est en substance la même que dans les transformateurs ordinaires ayant deux enroulements se re- couvrant l'un sur l'autre de la mânière ordinaire.
Quand on l'utilise comme transformateur de potentiel, la disposition, à cet effet, donne pratiquement la même exactitude élevée de mesurage et la très grande capacité de charge, comme dans un transformateur de potentiel conventionnel. Contrairement à oelui-ci, il a oependant l'avantage d'une quantité d'isolant considérablement réduite.
Grâce à la division en cascade, le transformateur peut
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être disposé en pile, de façon que les oapacités entre les parties constituent un condensateur en série naturel. L'effet de condensateur peut être augmenté d'une manière simple, à l'aide de couches métalliques entre les parties et du oôté extérieur, et, si nécessaire, également sur l'isolant de basse tension oontre les parties de haute tension, lesdites oouohes étant oonvenablement mises en contact métallique aveo les spires de haute tension correspondantes, ayant le même potentiel à la terre à la fréquenoe normale.
L'enroulement est ainsi connecté en parallèle aveo des condensateurs qui sont conneotés en série avec le conducteur de connexion en série qui est connecté au potentiel d'un point oorrespondant de l'enroulement aveo le même potentiel en service normal. La dimension réoiproque des capacités est oonvenablement réglée, de façon que les points de connexion potentielle sont les mêmes que les points de connexion entre les parties d'enroulement à haute tension, étant donné que ces points sont accessibles le plus aisément possible. Pour une onde de voltage mobile transitoire aveo front raide, l'onde passe en substance par la chaine de condensateurs, vu que celle-ci offre moins de résistanoe que l'enroulement. L'onde est ainsi divisée dans les condensateurs des parties, en conformité aveo la grandeur des capaci- tés.
Les points de connexion des condensateurs sont, de ce fait, obligés de prendre le voltage fixé par les condensateurs.
Comme la subdivision des condensateurs est aussi près que possible la même que la subdivision de l'impédance sur les parties de l'enroulement correspondant à fréquence normale, les survoltages qui se produisent sont subdivisés sur la partie d'enroulement dans la même proportion que le voltage normal.
Dans la partie d'enroulement, la division de voltage, pour onde raide, sera en substance autre qutà la fréquenoe nor- male, si l'on ne prend pas des mesures spéciales* D'autant plus
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que l'enroulement sera subdivisé en un plus grand nombre de parties, d'autant moins on rendra possible la poussée de voltage entre les spires adjacentes dans la partie d'enroulement. Le point médian de la partie d'enroulement est aisément aooes- sible si, comme cela est pratique, le noyau de la partie aura été oonnecté à ce point.
Avec un nombre suffisamment grand de pareilles capaci- tés partielles qui contrôlent la distribution de voltage dans les enroulements, on évite la montée de concentrations de voltage dangereuses lors des ondes provoquées par les décharges atmosphériques ou similaires.
La disposition en pile est particulièrement favorable parce que la pile peut être construite à l'intérieur d'une enveloppe d'un Isolateur de support en matériel céramique, en papier, en résine synthétique, en résine synthétique comprimée ou matière similaire, de façon que l'espace requis pour le transformateur deviendra très réduit.
L'isolation entre les parties de la pile de haute tension prend une forme simple et peut être aisément constituée en matériaux isolants solides, par exemple du carton comprimé imprégné ou en matière céramique et les couches conductrices peuvent, par exemple, être faites par seringage de métal, en surfaces convenables sur ces parois d'isolation intermédiaires. De plus, les couches conductrices peuvent être disposées en vue d'un oontrôle artificiel de la chute de voltage le long des faces extérieures de la pile, soit pourvues, par exemple, de bords arrondis saillant en dehors de la pile.
Comme l'isolation à la terre consiste uniquement en de tels détails qui peuvent être fait, pour des hauts voltages modérés, en matériel céramique ou partiellement en céramique et papier avec imprégnation solide, la nouvelle construction peut être réalisée comme transformateur non rempli pour ces
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voltages. Si l'on utilise du papier imprégné d'huile, pour les voltages les plus élevés, comme isolant du oôté extérieur de l'enroulement de basse tension, la construction peut être réalisée avec une quantité d'huile particulièrement réduite. Du point de vue danger d'incendie, il y a avantage d'utiliser les constructions non remplies ou, au moins, les constructions ayant un minimum d'huile.
La.disposition du nouveau transformateur comme transformateur à la terre est montrée schématiquement dans les figures 2 et 3. Lfenroulement de haute tension est divisé en quatre parties 11, 12, 13 et 14, chacune d'elles étant placée sur son propre noyau feuilleté 21, 22, 23 et 24. Chaque partie d'enroulement est dessinée comme bobinage sur deux branohes du noyau dessiné en forme de reotangle, paroe que les connexions entre les parties pourront ainsi apparaître plus clairement dans la figure. La distribution des spires de haute tension dans la partie d'enroulement sur la circonférence du noyau n'a oependant rien de commun avec le principe de oonnexion en cascade partielle, mais elle est dépendante de l'importance de la réaotanoe de fuite que le transformateur doit avoir.
Le noyau dans chaque partie est en connexion oonduotive aveo un point de l'enroulement de haute tension de la partie par l'intermédiaire d'un conducteur 3. L'enroulement de basse tension 4 est dessiné comme un bobinage simple, mais il peut également être fait en deux ou plusieurs bobinages, chacun comprenant sa propre branche de noyau. Le nombre de bobinages et la disposition de ceux-ci en relation au bobinage de haute tension, ont une influenoe sur la fuite du transformateur.
L'isolement 41 et l'enroulement de basse tension qui est appliqué contre l'enroulement de haute tension est présumé être un corps Isolant formé/par exemple, de papier muni de revêtement cnducteur 42, semblable à un condensateur passant à tra-
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vers l'isolement et imprégné d'une masse d'imprégnation soli- de. Entre la partie de haute tension dans la pile de bobina- ges de haute tension et les noyaux, il est également inséré des revêtements conducteurs ou des plaques de tôle métalli- ques 5 formant une chaîne de condensateurs en série.
Simulta- nément avec les couches de conducteurs dans la paroi d'isola- tion de l'enroulement de basse tension, ces plaques de oonden- sateurs sont dimensionnées de telle façon que, sans contrôle de potentiel à l'intervention d'enroulements, elles divisent le -voltage entre elles possiblement de la même manière que le voltage est divisé en conformité avec les spires d'enroule- ment de la partie correspondante de l'enroulement de haute tension. Les couches de oondensateurs sont connectées à l'in- teroonnexion correspondante entre les parties de haute tension.
Si l'on désire davantage une division de voltage à l'aide de condensateurs, on peut introduire d'autres couches de oonden- sateurs d'une manière similaire. Ltisolement entre les plaques de condensateurs consiste en des disques 6 de matière isolante solide, par exemple de la porcelaine ou du papier imprégné.
L'enroulement de haute tension est isolé de la plaque de con- densateur adjacente à autre potentiel à l'intervention de cou- ohes d'isolation solides intermédiaires 7. Pour le restant, la pile est remplie aveo des pièces dtéoartement, de façon à ce qu'elle soit toute droite et rigide.
El est introduite dans une enveloppe de porcelaine 8, qui est axialement pressée entre, par exemple, un fond à la terre 91 et un oouverole de tête 92 portant la haute tension par l'intermédiaire d'un arrangement approprié qui n'est pas indiqué dans le dessin de prinoipe. complet
Dans les transformateurs avec isolement/à la terre pour ltensemble d'enroulement de haute tension, la construction se- ra,en principe,similaire à oelle oi-devant, mais le transforma- teur est allongé du côté inférieur par une autre enveloppe en
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porcelaine pour le voltage de plein rendement, qui est insérée entre l'enveloppe de porcelaine précédente et le fond et à l'intérieur de laquelle le bobinage de basse tension est conduit, conformément à la ligne pointillée de la figure 1, jusqu'aux bornes secondaires du fond de l'enveloppe.
L'isolement de l'enroulement de basse tension doit être partiellement doublé, de telle façon que pareillement la oouohe oonduotive centrale qui, dans un transformateur à la terre, se trouve en contact direct avec l'enroulement de basse tension, soit isolée de l'enroulement de basse tension pour,le voltage de plein rendement. Ceci est effectué de la manière la plus simple en prolongeant l'enroulement de basse tension sur une longueur telle et d'y appliquer un reoouvrement isolant tel, qu'il n'y a pas lieu de craindre un jaillissement dtétinoel- les de ladite couche oentrale vers soit l'enroulement de basse tension, soit ses bornes ou fond d'enveloppe. Ce recouvrement peut être équipé de condensateurs intercalaires dans le but d'un meilleur oontrôle de voltage.
Les bornes de fond de l'enroulement de haute tension sont disposées d'une manière appropriée dans le joint entre les enveloppes de porcelaine.
REVENDICATIONS.
1.) Transformateur de haute tension, particulièrement transformateurs de potentiel, bobines de réaotanoe à enroulement secondaire ou transformateurs de mesure, caractérisé en ce que l'enroulement de haute tension est subdivisé en deux ou plusieurs parties connectées en séries, chacune ayant son propre noyau de fer fermé sur lui-même, lequel est connecté à un point d'enroulement de haute tension de la partie en question, et que toutes les spires de l'enroulement de basse tension comprennent tous les noyaux ou approximativement tous les noyaux.
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