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L'invention concerne des transformateurs haute tension dont l'isolant est essentiellement constitué par du papier;elle est particulièrement intéressante pour des transformateurs d'une puissance comprise entre 0,5 et 50 kVA. Pour de plus grands trans- formateurs à haute tension (100 à 150 kV par rapport à la terre) les dimensions sont essentiellement déterminées par le volume nécessaire du fer et des enroulements, ainsi que par les conditions imposées au refroidissement. La régie des tensions électriques ne- constitue pas, dans ces gros transformateurs, un problème aussi difficile que dans les petits transformateurs de la gamme de puissances précitée.
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Ces derniers transformateurs sont utilisés dans la technique des rayons X, ainsi que pour des essais et des mesures.
Les dimensions du transformateur et celles de la cuve pour le liquide isolant dans lequel il est placé, sont essentiellement déterminées par les dispositions pour régir les tensions et de ces dispositions dépendront donc du poids et du prix.
Les enroulements haute tension de ce genre de transfor- mateurs sont, en règle générale, des bobines cylindriques. La fige 1 du dessin montre en coupe, à titre d'exemple, la construction d'un tel transformateur. Les détails peu intéressants pour l'inven- tion y ont été omis; il s'agit d'un transformateur dont un pôle ot le noyau de fer sont reliés à la terre.
La limitation de la fenêtre d'enroulement est indiquée par 1. A cette limitation, qui est formée par le noyau de fer ou par les parois de la cuve, règne le potentiel de la terre. L'enrou- lement basse tension est indiqué par 2. La surface 3 est occupée par un enroulement haute tension, en fil émaillé. Cet enroulement débute par son extrémité mise à la terre contre le cylindre iso- lant 4, et est enroulé en couches. Ces couches sont séparées en- tre elles par du papier. La surface 5 est remplie par les parties des intercalaires, qui dépassent de chaque côté l'enroulement.
Le nombre de couches de spires peut être très grand; il peut être de 100, voire de 200. La forme de la limitation extérieure de l'en- roulement 3 est généralement celle représentée sur la fig. 1, en vue de maintenir petite l'intensité du champ à la bobine.
Lorsqu'on réalise une image, par exemple par un essai à l'aide de modèles dans une cuve électrolytique, de la distribu- tion du potentiel dans le champ entre l'enroulement 3 et la limi- tation 1 mise à la terre, on trouve les surfaces équipotentielles 6.
A l'intérieur de la bobine, 3, la charge du papier iso- lant est perpendiculaire à la surface de ce dernier, ce qui est fa- verable. Toutefois, aux têtes de bobine, il se produit, comme le
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montre l'image de potentiel, une charge notable le long de la sur- face. Orla résistance à la disruption entre la surface limite entre le papier et le liquide isolant est notablement plus petite dans la direction du papier que dans la direction perpendiculaire au papier. C'est ainsi qu'il se produit déjà des étincelles de glissement le long de la surface du papier,sous le-huile, lors d'une charge de 3 kV/mm, alors que la résistance à la disruption perpendiculaire à la surface du papier est de 40 à 70 kV/mm.
La charge admissible le long de la surface, la charge tangentielle aux surfaces terminales, peuvent donc être rapidement dépassée surtout à la partie extérieure de l'enroulement à haute tension 3, lorsque= ne veille pas, par des dispositions approprié- os,par exemple le choix de plus grandes dimensions ou d'un plus grand volume,' ou bien, l'utilisation d'électrodes de blindage coû- teuses, à assurer une distribution plus avantageuse du potentiel et que l'on maintient ainsi la charge tangentielle en deçà d'une valeur admissible.
On pourrait s'efforcer de diriger le papier aux extrémités de la bobine, dans la direction des surfaces équipotentielles 6, afin d'obtenir une intensité de champ perpendiculaire ou pratique- ment perpendiculaire au papier, de sorte que la charge tangentielle soit nulle ou très petite.
Cette possibilité s'obtient en entaillant les trajets de papier dépassant 1' enrouement, ce qui fournit des bandelettes indépendantes. Ces bandelettes peuvent alors être rabattues, une par une à commencer du coté extérieur de la bobine. Toutefois, ce procédé demande beaucoup de temps et est onéreux. De plus, il ne donne pas entière satisfaction en pratique, car l'entaillage du papier jusqu'à proximité du fil émaillé peut endommager ce dernier, et la tension régnant entre deux couches de spires succes- sives peut provoquer une disruption à travers l'incision.
On pourrait également utiliser du papier crêpe. Dans ce cas, les incisions ne sont pas nécessaires, mais la couche de pa-
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pier devient beaucoup trop épaisse.
L'invention obvie à tous ces inconvénients.
Elle permet de replier vers l'extérieur les parties du papier dépassant l'enroulement et de leur donner une forme telle, que, du point de vue technique haute tension, on obtienne un état optimum. De plus, la mise en oeuvre de l'invention assure à l'en- roulement à haute tension une grande rigidité mécanique; qui lui assure une plus grande résistance aux court-circuits.
Alors que, dans le dispositif représenté sur la fig. 1, on doit, pour éviter le glissement du fil pendant l'enroulement coller celui-ci au papier d'enroulement - une opération qui demande beaucoup de temps et qui, par suite des quantités irrégulières de colle utilisées peut provoquer de grandes variations dans la hau- teur des bobines - la mise en oeuvre de l'invention ne demande pas un collage de spires. L'invention constitue donc également un avan- tage en ce qui concerne la fabrication.
Suivant l'invention, lors de la fabrication de bobines haute tension de transformateurs, on utilise pour l'isolement mutuel des couches de spires, des intercalaires de papier lisse.
Ces intercalaires sont disposés de façon que la direction dans laquelle leur allongement est maximum coïncide avec le sens de l'en-. roulement. Après l'enroulement, les extrémités de ces intercalai- res.dépassant la bobine, sont humectées, puis rabattues vers l'ex- térieur. De ce fait, les parties marginales des intercalaires coïncident - du moins pratiquement - avec les surfaces équipotentiels les du champ électrique.
Pour bien saisir la portée de l'invention, il faut tenir compte du fait que le papier humide s'allonge très facile- ment, mais que l'allongement n'est p@s le même dans toutes les directions. Lorsque ce papier humide est soumis à une traction, l'allongement est le plus petit dans la direction de fabrication du papier. Dans la direction perpendiculaire à celle mentionnée ci -dessus, l'allongement est le plus grand. Pour certains papiers l'allongement peut être de 20 %.
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Jusque présenta les bandes d'enroulement étaient clscou- poes du rouleau de façon que la direction 10::.(;1 tudinalG (19 la bar.d':; coficldeit avec la direction S,2,r le roule eu cest- à-'iro la direction ci'iV s laquelle l5 allongement du papier est nini- r.vnP CI.! Co a*??o 1.?. direction du ls;ai:,.-ege lc:c; c1c la ..'zbrieation du papier Par contre P dans le procède cor.fc:". Iyin¯ '.",."/;.ion l? p;i'p".' i;t découpe eu rouleau de faces. que la directic.-;.
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So L3 pc.pier- enrculé s 1"' temps que la fil -"-;;:;''''''];.)1 {- proTisoi- "" " .t''t .3.0 indiqué :par la ligne en pointillés f ' l*on- rovilsT.e-itc, les bandes de papier 7 dépassant la bobine 3 j sont fournée* t-JoSn par exemple par --n ers -* 1- o-- ii dans de leau chaude. Apres enlè- "1'0-"-"""-'"'- d3 l5 sait en ère es j, on per' -endan.t un certain temps rabat- tr& Tors leterie'ir les bords c... papier A cet effet,:;
on peut placer la bobine sur un tour et replisr chaque fois une couche de papier de 1 à 22% à comnencer de 1 extérieur cependant que
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la bobine tourne autour de son axe., -la bobine prend
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la forge indiquée par sur la fig. 2* Ensuite;, OB. serre la bobine entre deux mandrins et on la .baisse sécher de préférence à. une +:rsD6-1!rO élevée et dans le '71-5-s-o l-lcrie dans le cas ('le fils d'une épaisseur ne dépassant pas ,1 Km, la charge mécanique pendant ce traitement est fp-ïolce et #:ci obtient des bobines haute tension à excellentes propriétés
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mécaniques et électriques.
Une comparaison avec le schéma de la fig. 1, qui donne la distribution du potentiel, prouve que les bandes de papier occu- pent une excellente position par rapport aux surfaces équipotentiel- les.
La déformation des couches de papier peut également s'ob- tenir d'une autre manière, par exemple par centrifugeage, c'est-à- dire qu'après avoir humecté le papier, on fait tourner la bobine à une grande vitesse autour de son axe. La force centrifuge, qui se produit, fait en sorte que les feuilles de papier soient allongées et dirigées simultanément et d'une manière analogue.
En introduisant ensuite la bobine dans le mandrin, on assure aux têtes de bobine la forme définitive. Il va de soi, que l'on peut encore renforcer la bobine ainsi réalisée, suivant les conditions de la technique haute tension, par un guipage supplémentaire de papier.