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Linvention se rapporte aux transformateurs triphasés, et plus particulièrement à la structure et aux procédés de fabrication du noyau.
On a réalisé jusqu'ici des transformateurs triphasés à noyau obtenu par empilage de tôles, c'est-à-dire en assemblant par empilage un grand nombre de pièces plates d'acier à noyau pour obtenir la forme de noyau désirée pour les trois groupes de bobinages conducteurs du trans- formateur triphasé. Cette opération d'empilage entraînait un coût de main-d'oeuvre élevé dû au long processus consistant à intercaler toutes ces petites pièces d'acier. Même dans l'opération initiale d'empilage un certain effort mécanique était toujours imposé aux pièces du noyau au cours de la fabrication du transformateur, ce qui réduisait son rende- ment.
D'autre part,!) dans la structure à noyau obtenue par empilage, le flux magnétique doit traverser un grand nombre d'intervalles d'airet se propa- ger dans le sens contraire du grain aux coins du noyau, ce qui entraîne une certaine perte dans le noyau du transformateur.
L'invention se propose de remédier aux défauts ci-dessus et de fournir un nouveau type de transformateur triphasé dont le noyau est constitué par un ruban magnétique, enroulé suivant trois noyaux fermés dont chacun est composé de plusieurs sections, transformateur dont la construction n'exige aucun soin particulier dans le montage des pièces, et n'utilise aucun pliage, façonnage à la machine,!) ou autre travail du noyau après le recuite et qui donne par conséquent un noyau n'ayant subi aucun effort méc@nique, et dans lequel la mise en court-circuit des feuilletages est évitée du fait que la pellicule d'oxyde qui s'y forme est conservée et ne subit pas de grattage ou d'éraflures,!) attendu qu'il n'y a aucune opéra- tion postérieure au recuit.
Elle se propose de réaliser un transformateur triphasé ayant trois noyaux identiques dont chacun comporte deux branches rectilignes, chacun des trois bobinages, primaire et secondaire incluse entourant une branche rectiligne de deux des noyaux, les noyaux partant de la fenêtre d' un des bobinages conducteurs et traversant la fenêtre du bobinage conduc- teur suivante et étant composés de plusieurs sections sans coupures ou in- tervalles transversaux.\) constituant ainsi un transformateur triphasé n'exi- geant qu'un faible courant d'excitation.\) ce qui permet d'aboutir à une con- ception plus économique du transformateur triphasé en augmentant la densité de flux sans dépasser cependant les limites permises du courant d'excita- tion, et dans lequel le parcours du flux magnétique suit le grain dû au laminage du ruban magnétique,
!! en augmentant ainsi l'économie réalisée en réduisant les pertes du noyau et le courant d'excitation;, et en permettant un façonnage économique de la substance qui constitue le noyau.
L'invention se propose en outre de réaliser un transformateur triphasé ayant trois noyaux dont chacun est constitué par plusieurs sections fermées de ruban magnétique enroulée chaque spire étant décalée de façon uni- forme, et deux des noyaux étant connectés à un bobinage conducteur et leurs formes coopérant pour emplir sensiblement la fenêtre du bobinage conducteur en donnant ainsi un bon facteur d'utilisation de la place et en permettant d'enrouler les bobinages conducteurs sous la forme de bobinages circulaires avec tous les avantages qui en découlent, tels que la capacité, pour le bo- binage conducteur,!! de résister aux forces de déformation dues à un court-cir- cuit ou à des conditions analogues.,
étant donné qu'un bobinage circulaire est considérablement plus robuste qu'un bobinage rectangulaire et, en plus de sa robustesse mécanique, entraîne un risque plus faible d'endommager l'i- solement au cours du bobinagedu fait qu'il exige une tension plus faible sur le fil et qu'il ne nécessite pas que l'on tasse la bobine en vue d'en assurer la soliditéo
Un autre but particulier de l'invention vise à réaliser un assem- blage de noyaux pour transformateur triphasée dans lequel chaque noyau est obtenu en enroulant un ruban magnétique pour former un noyau fermé et en di- rigeant en oblique ou en décalant les spires successives de ce ruban magnéti-
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que de façon à obtenir un plan inclinée le bord de chacune des spires succes- sives étant séparé intérieurement par une distance très faible
du bord de la spire intérieure immédiatement précédente, les plans inclinés des noyaux ad- jacents étant disposés tout près l'un de l'autre et les bords des feuilletages ou tôles constituant les noyaux adjacents étant sensiblement parallèles à l'endroit où deux noyaux traversent un bobinage conducteur, de façon à dimi- nuer l'intervalle d'air qui sépare les noyaux successifs et à faciliter ainsi le transfert du flux d'un noyau à l'autre.
L'invention se propose encore de fournir un transformateur tripha- sé dans lequel les axes de trois bobinages conducteurs circulaires sont dis- posés parallèlement et situés aux sommets d'un triangle équilatéral, et dans lequel les noyaux bobinés fermés sont également disposés symétriquement.\) de sorte que ce transformateur triphasé, étant entièrement symétrique, est sus- ceptible d'être monté dans un bottier cylindrique.
Aux dessins annexés, qui représentent des modes de réalisation de 1'invention:
Figure 1 est une vue en plan du transformateur,, certaines parties étant arrachées et en coupe; figure 2 est une vue de côté du transformateur, avec des parties arrachées et en coupe; figure 3 est un schéma montrant comment le ruban magnétique est enroulé sur un mandrin; figure 4 est une vue de côté d'un mandrin sur lequel le noyau est complètement bobinée certaines parties de ce noyau étant arrachées et en coupe; figure 5 est une vue., partiellement en coupée du mandrin portant le noyau bobiné disposé entre deux pièces de serrage non encore serrées;
figure 6 est une vue correspondant à la figure 5, mais dans la- quelle les deux pièces de serrage sont serrées, l'ensemble étant prêt à être recuit; figure 7 est une vue correspondant à la figure 4, et représentant une variante; figure 8 est une vue de détail montrant une manière d'assembler les sections successives de ruban magnétique; figure 9 est une vue en coupe transversale du noyau de la figure 7, serré et prêt à subir le recuit destiné à éliminer les tensions Internes
Sur les figures 1 et 2, on voit que le transformateur représenté comprend trois noyaux identiques A, B et C. Chaque noyau comporte deux bran- ches autour desquelles sont enroulés les bobinages conducteurs 1, 2 et 30 Les axes de ces bobinages conducteurs sont parallèles et situés aux sommets d'un triangle équilatéral.
Les noyaux sont fermés et constitués par un ruban magnétique enroulée qui peut être constitué par de l'acier au silicium laminé à chaud ou à froid.
On décrira ci-après la méthode de fabrication d'un des noyaux.
On forme le noyau en enroulant une section de ruban magnétique 4 sur un man- drin 5, qui peut être rectangulaire, comme l'indique la figure de façon à posséder deux branches rectilignes reliées par des portions terminales.
On poursuit l'enroulement jusqu'à l'endroit voulu et on enroule ensuite par dessus la section 4, une section 6 de ruban magnétique (figure 4) de largeur plus faible que celle de la section 4. Les deux sections successives de ru- ban magnétique peuvent être reliées par un moyen approprié quelconque. Par exemple comme l'Indique la figure 8, le ruban le plus large 4 peut posséder une fente 7 pratiquée intérieurement à partir de l'un de ses bords, et le ru- ban le plus étroit une fente 8 pratiquée à partir du bord opposé.
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On connecte les deux rubans, comme l'indique la figure 8, en glis- sant le ruban 6 dans la fente 7 et le ruban 4 dans la fente 80 On peut si l'on veut utiliser d'autres moyens pour connecter les sections successives de ruban magnétique. Par exemple., on peut les braser ou les souder par points On notera que, dans le bobinage du noyau comme l'indique la figure 4, les bords de toutes les spires de toutes les sections du ruban magnétique sont tous maintenus dans un plan commun. Après avoir bobiné le nombre désiré de sections (deux sections dans l'exemple représenté), on enlève le mandrin et le noyau enroulé sur lui, et on place l'ensemble entre une pièce de serrage inférieure 9 et une pièce de serrage supérieure 10. On serre ces pièces au moyen d'une presse ou de tout autre moyen appropriée par exemple au moyen d'écrous de serrage 11 (figure 6).
On remarquera que la pièce de serrage supérieure 10 a un pan coupé 12 et que la pièce de serrage inférieure 9 a plusieurs pans coupés 13 et 14 correspondant aux différentes largeurs de ruban magnétique utilisées dans la fabrication du noyauo
On notera tout particulièrement que, par cette méthode de serrage des noyauxles pans coupés 15 sont disposés d'un seul côté des noyauxsi bien que les tôles de toutes largeurs sont légèrement décalées, comme on le voit à l'examen de la figure 6.
Après avoir serré les noyaux dans leurs pièces de serrage respec- tives, on les placer tout en les maintenant ainsi serrés;, dans un four de recuit où le recuit élimine toutes les tensions communiquées au noyau pen- dant le bobinage. Après le recuite on enlève les pièces de serrage,et on dispose les noyaux de façon que leurs pans coupés se juxtaposent parfai- tement, comme l'indique la figure lp et on bobine les enroulements conducteurs 1, 2 et 39 suivant une méthode appropriée quelconque, autour des branches rectilignes.
On notera que chacun des noyaux comporte une branche rectiligne et que les enroulements conducteurs sont bobinés autour de ces branches rec- tilignes. Ces enroulements sont bobinés circulairement, afin de posséder tous les avantages inhérents à ce type d'enroulement;, qui résiste mieux aux forces de déformation résultant d'un court-circuit ou à des conditions ana- logues, que des bobinages rectangulaires préformés;) le bobinage circulaire étant considérablement plus robuste que le bobinage rectangulaire.
En plus des avantages énumérés ci-dessus.9 le bobinage d'enroulements conducteurs cir- culaires présente moins de risques d'endommager l'Isolement? en cours de bo- binage, que le bobinage rectangulaire, attendu qu'il exige une tension moindre du fil pendant le bobinage, et qu'on n'a pas besoin de tasser la bobine pour en assurer la solidité,
On notera qu'en bobinant les noyaux fermés,\1 on obtient un disposi- tif très compact pour chaque noyau. On peut bobiner de façon serrée les sections successives du noyau sur les sections précédentes, et on obtient ainsi un ensemble très compact. On peut utiliser un nombre quelconque de sections.
On a constaté cependant que deux sections, comme l'Indique la figure 1, emplissent sensiblement la fenêtre circulaire de l'enroulement con- ducteur et donnent un bon facteur d'utilisation de la place. Ainsi., il n'est nécessaire d'arrêter la machine qu'une seule fois pendant le bobinage d'un noyau, afin de commencer le bobinage de la section extérieure la plus étroite.
Si on le désire,\1 on peut introduire de la chaux en poudre entre les spires successives, afin de faciliter un léger glissement d'une spire sur la spire adjacente,\1 pendant l'opération de décalage des spires successi- ves, comme l'indique la figure 6.
La figure 7 représente une autre méthode de fabrication des noyaux.
Dans cette méthode, le noyau A' est bobiné sur le mandrin 16. On guide les spires successives de toute manière appropriée de façon qu'elles prennent leurs positions décalées respectives pendant le bobinage.
La figure 9 représente le noyau de la figure 7, serré sur le man- drin 20 et prêt au recuit destiné à éliminer les déformations subieso On re-
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marquera que l'entretoise 21 s'appuie sur le pan coupé 14' et sur la face rectiligne 4' pour empêcher les déformations pendant l'opération de recuit.
D'autre part, la cornière de serrage 22 maintient tout le montage serré pendant cette opération. De cette façon, on obtient un noyau qui peut facilement être couplé à des noyaux identiques dans un transformateur triphasée et qui est dépourvu de tensions mécaniques internes susceptibles de compromettre les qualités de l'acier au silicium. Les moyens de support de la pièce évidée 22 n'ont pas été représentés, car ils sont classiques.
D'autre parte la paroi oblique 13' est fermement maintenue contre la paroi tronconique 23 du mandrin de recuit.
On notera que le décalage d'une spire par rapport à la précédente est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du ruban magnétique.
On remarquera également, à l'examen de la figure 1, que les pans coupés 15 des branches rectilignes des noyaux successifs sont juxtaposés de fagon très étroite et que, par conséquente les bords des spires successives du ruban magnétique sont également juxtaposées de façon très étroite et sont parallèles si bien que les intervalles d'air présentent une réluctance très faible.
On soulignera ici que le transfert de flux entre les portions ad- jacentes des noyaux successifs s'effectue du bord allongé de la partie recti- ligne d'une spire d'un ruban magnétique au bord rectiligne allongé de la spi- re adjacente d'un ruban magnétique du noyau suivant. Cette disposition permet un transfert plus efficace du flux d'un noyau au suivante comme on l'a montré ci-dessus.
On voit donc qu'on a réalisé un transformateur triphasé dans lequel les trois bobinages conducteurs sont disposés de façon à avoir leurs axes parallèles et situés aux sommets d'un triangle équilatéral., et qu'on a ainsi obtenu un dispositif symétrique permettant le montage du transformateur dans un boîtier cylindrique.
Le grain du ruban magnétique dû au laminage est disposé dans le sens de la longueur du ruban, qui est plus perméable au flux magnétique dans le sens dudit grain., c'est-à-dire dans le sens de la longueur du rubano L' invention utilise ce trajet le plus perméable, attendu que le flux magnétique s'étend suivant la longueur des rubans dans toutes les sections des noyaux.
D'autre parts le procédé de fabrication du transformateur suivant l'invention peut être exécuté rapidement et ne comporte qu'un très petit nombre d'opérations pour aboutir au transformateur finie
On voit également qu'un courant d'excitation très faible est né- cessaire, du fait que le ruban magnétique qui constitue les sections des noyaux est continu et non interrompu par des coupures transversales et par les intervalles d'air qui en résulteraient., mais constitue au contraire comme on l'a indiquée un enroulement fermé continu.