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Transformateur à noyau extérieur comportant un dispositif pour augmenter la dispersion.
La présente invention concerne un transformateur à noyau extérieur et à dispersion augmentée artificiellement dans le but de protéger les enroulements de la surcharge.
On connaît des transformateurs à noyau extérieur dans lesquels des ponts de dispersion sont intercalés entre les enroulements. Dans ces transformateurs on a intercalé toutefois des entre-fers marqués ou bien les joints nécessaires entre le pont de dispersion, la culasse et le noyau sont disposés de telle façon qu'à cause d'eux le champ principal ne peut plus influencer ceux-ci, ou bien la section transversale des joints correspondant à la section transversale des ponts de dispersion insérés est tellement petite que malgré l'influence exercée par le champ principal,
il se produit
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toujours encore un nombre d'ampères-tours de joints beaucoup trop grand pour le passage du flux de force de sorte que le pont de dispersion ne peut plus être considéré complètement comme exempt d'entre-fer de façon marquée.
L'augmentation artificielle est obtenue suivant la présente invention, dans les transformateurs à noyau extérieur dans lesquels d'une manière connue le corps de fer rectangulaire est subdivisé, dans un plan passant par les ponts de dispersion perpendiculairement au noyau, en deux corps de fer symétriques en forme de tridents, par le fait qu'entre les corps de fer symétriques un pont de dispersion formé de tôles en forme de I à section transversale plus petite que le noyau principal est inséré de telle manière dans des rainures que les entre-fers inévitables à traverser par le champ de dispersion sont traversés également par le champ principal.
Par l'augmentation des sections transversales des appendices du pont de dispersion situés dans des rainures, l'influence des ampères-tours de joints peut être diminuée tellement fortement que son influence devient infiniment petite de sorte qu'on peut observer une diminution du cuivre et une chute de tension beaucoup plus petite pour un plus grand rendement.
Par estampage des rainures dans les branches des tôles partielles du corps de fer dans lesquelles les tôles de dispersion sont insérées, les joints entre la culasse, le noyau et les tôles de dispersion sont reportés vers le milieu du corps de fer, de sorte qu'aussi bien dans la culasse que dans le noyau, les joints du pont de dispersion sont parcourus complètement par le flux de force principal et par conséquence leur résistance magnétique est diminuée.
Pour des applications déterminées, ce mode de réalisation donne toujours encore une valeur relativement trop éle-
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vée de la chute de tension et cette valeur peut encore être abaissée par le fait que les tôles des culasses latérales, des noyaux et des ponts de dispersion sont estampées d'une pièce; dans ce cas; les culasses de liaison sont insérées perpendiculairement aux noyaux comme pièces estampées parti- culières avec des rainures et des dents dans le noyau et les culasses latérales avec recouvrement. Ces pièces de pont de dispersion ainsi insérées sont alors, en vue de la simplifi- cation du montage du transformateur, reportées au milieu du corps de fer après quoi', au-dessus et en-dessous.,: les tôles normales en tridents sont insérées.
Pour de plus grands transformateurs à noyau exté- rieur pour lesquels les outils d'estampage provoqueraient de trop grandes dépenses, le corps de fer peut être composé de lames découpées perpendiculairement tandis que les tôles de pont de dispersion en forme de I sont insérées au milieu des culasses latérales et des noyaux, dans des rainures avec sec- tions transversales de joint agrandies.
Le dessin représente l'objet de l'invention en deux exemples de réalisation comme transformateur à noyau exté- rieur pour courant monophasé et courant triphasé, avec diffé- rentes dispositions des t8les de dispersion.
La figure 1 montre la vue schématique dit= transfor- mateur à noyau extérieur comportant des t8les de dispersion insérées dans des rainures', des enroulements et de l'allure des flux de dispersion.
La figure 2 montre la coupe du noyau,' des culasses et des t8les de dispersion insérées dans des rainures du transformateur à noyau extérieur suivant la figure 1.
La figure 3 montre la vue d'une tôle complète pour ,.. la partie du corps de fer dans laquelle,les tôles de disper-
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sion sont insérées.
La figure 4 montre la vue d'une t61e complète pour la partie du corps de fer dans laquelle il n'y a pas de tôles de dispersion insérées (les pièces estampées hachurées o mon- trent comment au moyen d'outils spéciaux on peut fabriquer au moyen de ces tôles les tôles de la figure 3).
La figure 5 montre une vue schématique d'un transformateur à noyau extérieur comportant des ponts de dispersion insérés suivant la figure 1, lorsque les deux enroulements sont disposés en montage d'épargne (auto-transformateur).
La figure 6 montre une vue schématique d'un transformateur triphasé à cinq branches comportant des tôles de dispersion placées dans des rainures entre les enroulements, des noyaux et des culasses, avec les enroulements et les flux de dispersion et leur allure, lorsque le corps de tôle est assemblé au moyen de tôles partielles symétriques, divisées en deux, de deux transformateurs monophasés juxtaposés, suivant la figure 1.
La figure 7 montre la coupe des noyaux, des culasses et des tôles de dispersion insérées dans des rainures du transformateur triphasé à cinq branches.
La figure 8 montre la vue d'une tôle complète pour la partie du corps de fer dans laquelle le pont de dispersion se trouve lorsque les culasses latérales, les ponts de dispersion et les noyaux sont estampés ensemble dtune pièce commune et les culasses de liaison fabriquées comme pièces es- tampées spéciales sont reliées au moyen de rainures et de dents avec recouvrement aux culasses latérales et aux noyaux.
La figure 9 montre la vue d'une tôle complète pour la partie du corps de fer dans laquelle se trouvent les tôles de dispersion insérées dans des rainures, lorsque les noyaux
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et les culasses sont formés de lames rectangulaires.
La figure 10 montre la vue schématique d'une tôle complète pour un transformateur triphasé à cinq branches lorsque les tôles de dispersion sont insérées dans des rainures des noyaux et des culasses et que les noyaux et les culasses sont composés de tôles rectangulaires découpées:
La figure 11 montre la vue schématique d'un transformateur à culasse extérieure suivant la figure 1 avec les tôles de dispersion insérées dans des rainures, les enroulements et l'allure des flux de dispersion lorsque l'enroulement primaire ou l'enroulement secondaire ou aussi les deux enroulements sont divisés en deux parties en vue du montage en série et en parallèle,' et que par conséquent plusieurs ponts de dispersion sont nécessaires.
Le transformateur à noyau extérieur suivant les figures 1 à 5 possède le noyau k et les culasses i qui sont fabriqués au moyen de tôles partielles symétriques divisées en deux parties avec des dents à recouvrement prévues dans les joints des noyaux et des culasses; Sur le noyau du milieu, les deux enroulements sont disposés de telle manière que d'un côté on a logé l'enroulement primaire Pr et de l'autre côté l'enroulement secondaire Sek. Les tôles de dispersion rectangulaires possèdent à leurs extrémités des appendices rectangulaires An et sont, dans ce transformateur, insérées de telle manière que les ponts de dispersion St sont enchâssés dans les rainures estampées entre les noyaux et les culasses.
Les appendices An des tôles de dispersion ont ici pour but d'agrandir la section transversale des joints et de diminuer les ampères tours des joints; Cette disposition permet par conséquent une meilleure transition du flux de force du pont de dispersion vêts la culasse ou du noyau vers le pont de
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dispersion et implique par conséquent une influence plus forte exercée sur la résistance de joint par le flux de force prin- cipal, de sorte que la chute de tension est abaissée davan- tage.
Si alors l'enroulement primaire est relié à une tension alternative, celle-ci produit un flux de force #1 dans le noyau de l'enroulement primaire qui se raccorde principalement par le noyau secondaire au flux de force #20 et aux culasses mais cède déjà en marche à vide un flux dé force de dispersion #SO par l'intermédiaire des ponts de disper- sion St correspondant à la résistance raagnétique #SO du tra- jet des lignes de force de dispersion du pont de dispersion et de la résistance magnétique #20 du trajet de lignes de force secondaires du circuit secondaire.
Pour le rapport du flux de force du circuit secondaire et du circuit de dispersion, on a la loi #SO = #20. c'est-à-dire que les #20 #20 flux de force du circuit de dispersion et du circuit secon- daire se comportent inversement aux résistances magnétiques de ces circuits.
Si l'enroulement secondaire est chargé jus- qu'au court-circuit, le flux de force produit par le courant secondaire refoule le flux de force principal dans le noyau secondaire jusqu'à ce que de nouveau, dans le cas de court- circuit, le rapport de flux de force dans le pont de disper- sion et dans le noyau secondaire s'établisse dans le rapport inverse des résistances magnétiques de ces circuits et pour cette charge: En cas de court-circuit, le courant secondaire ne peut donc grandir que jusqu'à ce qu'un état permanent soit atteint, de sorte que par un choix approprié de la sec- tion du pont de dispersion,' de la section des joints et de la matière utilisée, le courant secondaire peut être réglé à
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n'importe quelle grandeur désirée.
On a observé que plus on peut compenser complètement ou diminuer les nombres d'ampères tours des joints des ponts de dispersion, et suivant la matière employée des ponts de dispersion mêmes et suivant la manière dont ces ponts de dispersion sont insérés et les sections de joints sont agrandies, l'allure de la chute de tension secondaire est abaissée plus ou moins fortement. Il a été établi par des essais qu'un agrandissement de la section des joints du pont de dispersion comme le dessin l'indique diminue les ampères-tours des joints jusqu'au minimum de sorte qu'en conséquence la chute de tension secondaire pour le courant nominal devient notablement plus petite qu'avec les modes de construction actuels.
Pour certaines applications, lorsqu'on désire une très petite tension et qu'un agrandissement de la section de cuivre n'est,,pas désiré, on peut produire un nouvel abaissement de la chute de tension par le fait que les tôles des culasses latérales, des noyaux et des ponts de dispersion sont estampées en une pièce comme le représente la figure 8: Les culasses de liaison il entre les noyaux ? et les culasses latérales i2 doivent alors,' en vue du montage des enroulements, être susceptibles d'être insérées avec joints à recouvrement pour autant que les corps de fer doivent être pourvus de ponts de dispersion. Pour la partie restante du corps de fer, dans laquelle il n'y a pas de ponts de dispersion, on emploie des tôles normales telles que celles représentées à la figure 4.
Pour de plus grands types de transformateurs à noyau extérieur; dans lesquels pour une raison quelconque il n'y aurait plus d'intérêt à fabriquer les tôles partielles au moyen d'outils de coupe, les noyaux et les culasses peuvent
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être découpés dans des lames de tôle rectangulaires comme cela est indiqué à la figure 9. pour le oourant monophasé et à la figure 10 pour le courant triphasé. A l'aide d'un outil par- ticulier, les rainures des appendices An des ponts de disper- sion sont estampées dans les tôles, et les tôles de dispersion pourvues d'appendices sont alors insérées. Les culasses de liaison il et i2 sont alors faites de tôles de largeurs dif- férentes et placées avec recouvrement alternativement.
Avec cette disposition, on peut fabriquer également un transforma- teur dans lequel la chute de tension devient petite, pour une réduction notable des seotions de cuivre.
Pour la fabrication à l'usine du corps de fer de ces transformateurs à noyau extérieur, on peut employer alors le plus avantageusement des tôles partielles symétriques, di- visées en deux, avec des appendices à recouvrement, tandis que pour l'insertion des ponts de dispersion, les morceaux des rainures sont estampés au moyen d'outils spéciaux dans les tôles A, comme cela est représenté à la figure 4 pour la partie du corps de fer qui contient des tôles de dispersion.
Les tôles B ainsi obtenues sont représentées à la figure 3 avec les ponts de dispersion.
Le corps de fer commun du transformateur à noyau extérieur pour courant monophasé peut s'employer également pour les transformateurs en montage d'épargne (auto-transfor- mateurs), comme cela est représenté à la figure 5. On a trouvé par des essais que dans le cas du montage d'épargne, par l'in- @ tercalation d'une dérivation magnétique entre des parties de l'enroulement cohérent, on peut faire varier moyennant un choix approprié des dimensions du pont de dispersion, outre la sécurité du court-circuit, également la position de phase des courants et des tensions, ce qui constitue un avantage
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important pour des applications déterminées.
Le corps de fer, représenté au dessin', du transformateur à noyau extérieur pour courant monophasé peut s'employer également, en cas d'emploi de deux corps de fer identiques juxtaposés, pour un transformateur à courant triphasé à cinq branches comportant des tôles de dispersion insérées dans des rainures entre les culasses et les noyaux,, comme cela est représenté aux figures 6 et 7, les t8les de dispersion étant pourvues d'appendices qui produisent une augmentation de la section des joints et par conséquent une diminution de la chu- te de tension.
Dans les transformateurs triphasés à cinq branches, le corps de fer peut être fabriqué également au moyen de lames de tôle découpées, les tôles de dispersion pourvues de l'appendice agrandi étant insérées dans les rainures des t6- les de noyau et de culasse, comme cela est représenté à la figure 10.
Cette disposition des ponts de dispersion enchas- sés dans les rainures avec une section de joint agrandie pour la réduction des courants de court-circuit* est utilisable pratiquement pour tous les transformateurs monophasés à noyau extérieur et les transformateurs triphasés à cinq branches de puissance quelconque,' une subdivision des enroulements et des ponts de dispersion'devenant toutefois nécessaire avec l'accroissement de la puissance, comme cela est représenté à la figure 11 pour le courant monophasé.
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