BE450917A

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Publication number: BE450917A
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Description

Transformateur, bobine de réactance.* électroaimant et analogues avec bobinages en fer exécutés sans cuivre ou avec peu de cuivre
La présente invention se rapporte à un transformateur, . une bobine de réactance, un électroaimant etc., dans lesquels ,les bobinages en cuivre et en aluminium sont remplacés par des enroulements en fer. Dans ces appareils, l'enroulement, constitué par des spirales en tôle de fer, et dans lequel passe le courant, forme en même temps le noyau magnétique, de sorte que le noyau en fer et l'enroulement sont réunis en un seul élément constructif. Cette construction offre de sérieux avantages, particulièrement pour la conception de transformateurs, de bobines de réactance et ainsi de suite, qui doivent être exécutés sans cuivre ou avec peu de cuivre.

Dans ce qui suit, des exemples d'exécution correspondants de l'invention sont décrits et représentés,, leur principe consiste essentiellement dans le fait que les rubans de fer enroulés en spirale sont disposés en paquets, dans le. sans axial, l'un à la suite de l'autre, ou sont disposés en cercle, deux des spirales successives en ruban de fer étant chaque fois enroulées en sens contraire. La liaison de deux enroulements successifs à raccorder en série sa fait alternativement une fois à l'intérieur au milieu de la spirale et pour l'endroit de raccordement suivant, sur la périphérie extérieure de la spirale.

Les fig. 1 à 9 montrent schématiquement quelques exemples d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente un transformateur conforme à la présente invention, vu partiellement en coupe et partiellement de face. La fig. montre les spires placées l'une au-dessus de l'autre dans le sens axial, la construction étant du type à colonnes. Dans la fig. 3.on voit un transformateur, resp. une bobine de réactance, de forme annulaire. La fig. 4 montre une pièce intercalaire pour remplir l'entrefer en forme de coin dans l'exemple d'exécution selon la fig. 3. La fig. 5 représente un schéma des connexions d'un transformateur conforme à la présente invention, avec les enroulements en cuivre et en aluminium adjoints aux enroulements en fer, alors que la fig. 6 montre l'exemple d'exécution qui s'y rapporte.

Dans la fig. 7 on voit une spirale double en forme de S. La fig. 8 montre une. culasse de transformateur et, enfin, la fig. 9 le procédé de

fabrication pour réaliser 1'enroulement de fer.

Ainsi qu'on le voit sur la fig. l, le mode d'action du noyau da l'er etde l'enroulement, pour le transformateur re- présenté, est réuni dans un seul élément, c'est à dire dans une spirale à bonne conductibilité magnétique, resp. dans un système de spirales semblables. On désigne par 1 le système des spirales à basse tension et par le système des spirales à haute tension. Des transformateurs à plusieurs tensions, ou ceux comportant un enroulement tertiaire, peuvent évidemment comprendre un nombre proportionnellement plus grand de systèmes de spirales. Ainsi qu'il ressort de cette figure, les enroulements primaire et secondaire, ou aussi d'autres enroulements supplémentaires, sont enroulés l'un dans l'autre, pour obtenir une faible dispersion.

Si l'on admet une disper- sion plus brande, on peut ne pas encastrer les deux spirales l'une dans l'autre, celle à basse tension étant alors utilement placée à l'intérieur. Pour des transformateurs, notamment pour ceux ayant un rapport de démultiplication de 3 ou plus, les extrémités intérieures 5 aes spirales sortent.par des encoches 4 pratiquées dans une ou dans les deux culasses 5 et sont reliées de manière appropriée aux extrémités d'enroulement de l'autre ou même colonne 6, en vue de réaliser le branchement en série des spirales.

Les raccordements des extrémités de spirales peuvent être simplifiées par le fait que les spirales des aeux colonnes sont constituées sous forme de spirales doubles en S, ainsi que le montre la fig. 7.-
La fig. 2 représente la colonne d'un transformateur, dans laquelle.les différentes spirales 3. sont placées l'une au-dessus de l'autre, dans le sens axial. Deux extrémités intérieures de spirales voisines sont chaque fois reliées électriquement entre elles de manière appropriée, par une liaison de contact flexible ou faisant ressort. Afin de ne pas déranger le sens d'enroulement des spirales, celles voisines doivent naturellement être enroulées en sens contraire.

Par l'application des spirales doubles en forme de S, conformes à la fig. 7, les pièces de raccordement conductrices peuvent être fortement simplifiées et raccourcies.

La fig. 3 montre une disposition convenant surtout pour des bobines de réactance, où l'on peut compter sur plusieurs entrefers entre les différentes spirales. Les différentes spi- rales sont disposées de manière que leurs axes forment les tangentes d'un cercle et que la bobine de réactance ressemble alors à un transformateur annulaire. Dans un cas pareil, les entrefers en forme de coin se trouvant entre les spirales, constituent cependant le plus souvent un entrefer total trop important. Pour cette raison, on place dans les entrefers des pièces intercalaires 7 constituées en tout ou en partie par des matériaux à bonne conductibilité magnétique. La fig. 4 montre une telle pièce intercalaire. On fabriquera utilement ces pièces intercalaires en matière isolante à presser (résine artificielle ).

Pour augmenter la conductibilité magnéti- que, on peut mélanger à cette matière de la poudre de fer, des copeaux de fer ou y presser des pièces de fer, des paquets de tôle ayant la forme appropriée 8.

Ainsi que le font ressortir les fig. 5 et 6, on peut ajouter aux systèmes d'enroulement Il et 12 en spirales de fer, également des enroulements normaux 9, 10, en cuivre ou en aluminium, branchés en série ou en parallèle. De tels bobinages additionnels branchés en série permettent d'observer exacte-

ment le rapport de démultiplication, même si celui-ci n'est pas un nombre entier. Lorsqu'un système de spirales est tra- versé par un courant alternatif, un flux magnétique alternatif , prend naissance, et il en résulte que l'induction magnétique croît, en direction radiale vers l'axe médian de la colonne, en proportion du nombre croissant d'ampères=tours.

Cependant si l'on adjoint au courant de magnétisation un enroulement spé- cial, entourant complètement la colonne des spirales, on peut obtenir une répartition sensiblement constante du flux, resp. de l'induction, sur toute la section de la colonne, chose qui est désirable, eu égard au coefficient d'utilisation magnéti- que du matériau. C'est pourquoi, dans le cas de transformateurs on aura avantage à adjoindre, parallèlement à un système de spirales (enroulement primaire), un enroulement d'excitation spécial 10, ainsi que le montrent les fig. 5, resp. 6. Comme cet enroulement nedoit être calculé.que pour lecourant à vi- de, il n'exige pas une consommation élevée de cuivre ou d'alu- minium.

Tenant compte de ce que cet enroulement n'est qu'un enroulement d'excitation, il pourrait aussi être bobiné en fil de fer.

Toutes les parties électriquement actives du transforma- teur conforme à la présente invention, peuvent être fabriquées à l'aide d'un matériel relativement simple et un travail de poinçonnage n'est en tout cas pas requis. Pour des ateliers de construction ne possédant pas de poinçonneuses, il est donc tout indiqué d'enrouler les carcasses, lequel mode d'exécution est représenté par la fig. 8.

Les rubans dont on fabrique les spirales, peuvent être isolés électriquement à la manière habituelle. La chose est également vraie pour les carcasses en spirale représentées par la fig. 8, bien que pour celles-ci l'on ne soit pas aussi exigeant quant à l'isolement.

Lorsqu'on pratique l'isolement au moyen de papier ou de feuilles, l'enroulement des rubans et l'isolement peuvent uti- lement être réunis en une seule opération, en utilisant un ru- ban isolant dont la largeur correspond sensiblement à la péri- phérie du ruban de fer. Ce mode de fabrication est visible sur la fig. 9. Lors de l'enroulement, le ruban de fer est en- robé au cours de la même opération, d'un ruban isolant (papier, feuille isolante), et ce de telle manière que le joint 13 du ruban isolant vient toujours se placer à la périphérie cylin- drique extérieure de la spirale. Le ruban de fer 17 et le ru- ban isolant.16 passent utilement entre des rouleaux appropriés.

Le pliage peut se faire à l'aide de plusieurs rouleaux, dont les axes de rotation sont de plus en plus inclinés par rapport aux rouleaux d'amenée et sont disposés de manière à replier les bords 14, 15 progressivement de 1800 ou a' à peu près 180 .

En lieu et place de rouleaux de pliage,,on peut également se, servir d'une forme appropriée, analogue à un ajutage, dans la- quelle le ruban isolant est plié sur ses bords de manière con- venable. Pour faciliter le pliage, le ruban isolant peut aussi déjà être plié d'avance à la largeur exacte du ruban de fer; dans ce cas les dispositifs de pliage peuvent faire complète- ment défaut dans l'installation d'enroulement ou être très sim- ples.

Par une conception appropriée, l'objet de la présente in- vention 'peut recevoir les applications les plus diverses. Le mode d'exécution représenté par la fig. 3 convient, comme déjà mentionné, pour des transformateurs annulaires et des bobines de réactance annulaires normaux. Cette exécution annulaire

peut cependant aussi s'adapter, o.ans une large mesure, par exemple aux armatures pour lampes à décharge dans le gaz et pour éclairage mixte, car elle permet d'utiliser au mieux le volume occupé et de réduire au minimum les dimensions des ar- :natures d'éclairage.

Claims

RESUME ----------- 1. Transformateur, bobine de réactance, électroaimant et autres appareils analogues, avec bobinages en fer exécutés sans cuivre ou avec peu de cuivre, caractérisés par le fait que deux ou plusieurs enroulements en spirale de fer sont disposés en paquets, dans le sens axial, l'un à la suite de l'autre, ou sont a.isposés en cercle, alors que les enroulements primaires et secondaires sont alternativement encastrés l'un dans l'autre.

2. Disposition suivant 1, caractérisée par le fait que deux spirales successives en ruban de fer sont enroulées en sens contraire etque le raccordement électrique de deux spirales successives à brancher en série, se fait alternativement une fois à l'intérieur au milieu de la spirale et, pour le point ae raccordement suivant, à la périphérie extérieure de la spirale.

3. Disposition suivant 1, caractérisée par le fait que l'entrefer à prévoir dans les bobines de réactance est réparti sur'l'anneau magnétique, de manière à former chaque fois un entrefer partiel entre deux spirales successives.

4. Disposition suivant 1 à 3, caractérisée par le fait que, si les spirales (2) ne sont pas disposées axialement, c'est à aire si elles sont disposées en cercle ou en polygone, on réduit les entrefers en plaçant des pièces intercalaires (7) en matière ayant une bonne conductibilité magnétique, ces pièces étant adaptées à la forme et à la position des spirales et étant constituées, en tout ou en partie, en matière non conductrice d'électricité.

5. Disposition suivant 1 à 4, caractérisée par le fait que les pièces intercalaires (7) sont fabriquées en matière isolante pressée et que l'augmentation indispensable de la conductibilité magnétique est réalisée en la mélangeant de manière homogène à une matière en poudre, en copeaux, eto. , a perméabilité élevée, ou en accumulant une pareille matière en des endroits appropriés, resp. en pressant des corps en fer, des paquets de toles etc. dans les pièces intercalaires. ô.

Disposition suivant 1, caractérisée par le fait que les enroulements magnétiques en forme de spirales sont combinés avec das bobinages normaux tubulaires ou en disques, le branchement de ces derniers avec les enroulements en fer pouvant être réalisé en série ou en parallèle, ou bien ces bobinages normaux formant des groupes d'enroulements indépendants.

7. Disposition suivant 1 et 6, caractérisée par le fait que les bobinages tubulaires ou en disques servent principalement pour le courant de magnétisation.

8. Disposition suivant 1 à 7, caractérisée par le fait que les extrémités intérieures des bobines spiraloldes passent par des orifices pratiqués dans la culasse du transformateur. <Desc/Clms Page number 5>

9. Disposition suivant 1 à 8, caractérisée par le fait que, pour des transformateurs monophasés à noyau, les bobines placées sur les deux noyaux sont'réunies en spirales doubles en forme de S et que les deux extrémités sortent axialement.

10, Disposition suivant 1 à 9, caractérisée par le fait que les spires correspondant aux fractions décimales du rapport de démultiplication, sont disposées de préférence du côté de la haute tension, sous forme d'enroulement additionnel de construction habituelle, c'est à dire sous forme d'enroulement tubulaire ou en disque.

11. Disposition suivant 1 à 10, caractérisée par le fait que la matière du ruban constituant le conducteur magnétique est isolée à l'aide d'un ruban en matière non conductrice d'électricité (papier, feuilles isolantes, etc. ), la largeur du ruban isolant correspondant sensiblement à la périphérie de la section du ruban constituant le conducteur magnétique à isoler, et le joint du ruban isolant venant se placer, lors de l'enroulement en spirale, sur le côté extérieur de la spirale.

12. Disposition suivant 1 à 11, caractérisée par le fait que l'enroulement en spirale et l'isolement sont réunis en une seule opération, l'enrobement des conducteurs par le ruban isolant étant facilité par des installations appropriées de guidage ou de pliage, et le joint du matériau isolant venant se placer, lors de l'enroulement, sur le côté extérieur des bobines ou spirales.

13. Disposition suivant 1 à 12, caractérisée par le fait que la construction annulaire s'adapte dans une large mesure aux armatures pour lampes à décharge dans le gaz et pour éclairage mixte et que, de ce fait, on réalise une utilisation optimum du volume occupé, les dimensions des armatures d'éclairage étant réduites au minimum.