CA1100585A - Transformateur polyphase de resistance mecanique elevee - Google Patents

Transformateur polyphase de resistance mecanique elevee

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CA1100585A
CA1100585A CA307,878A CA307878A CA1100585A CA 1100585 A CA1100585 A CA 1100585A CA 307878 A CA307878 A CA 307878A CA 1100585 A CA1100585 A CA 1100585A
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    • H01F27/24—Magnetic cores
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
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Abstract

Transformateur polyphasé, comprenant un nombre de noyaux magnétiques égal au nombre de phases, chacun des noyaux possédant deux côtés rectilignes adjacents dont chacun est disposé contre un côté rectiligne d'un noyau magnétique voisin et passe dans un bobinage rectangulaire comprenant des enroulements à haute tension et de section droite trapézoïdale et à basse tension de section droite rectangulaire, chaque noyau magnétique étant symétrique par rapport au plan de symétrie de deux bobinages adjacents. Les noyaux magnétiques sont sciés en deux parties selon un plan perpendiculaire à leur plan de symétrie, les deux parties étant ensuite recollées l'une à l'autre, ils sont fabriqués à partir de tôles magnétiques d'au moins deux largeurs différentes, de façon à présenter une section droite comportant au moins un gradin, Application aux transformateurs triphasés sectoriels.

Description

5~3S

La présente invention concerne un transf`ormateur polyphasé, comprenant un nombre de noyaux magnétiques égal au nombre de phases, chacun des noyaux possédant deux oôtés rectilignes adjacents dont chacun est disposé contre un côté rectiligne d'un noyau magnétique voisin et passe dans un bobinage comprenant des enroulements à haute tension de section droite trapézo~dale et à basse tension de section droite rectangulaire, chaque noyau magnétiQue étant symétrique par rapport au plan de symétrie de deux bobinages adjacents et imprégné d'un vernls ou d'une résine~
Il a dé~à été proposé dans le brevet français n 70 45 010 du décembre 1970 de la demanderesse un transformateur polyphasé de ce genre, du type dit sectoriel, dans lequel les noyaux magnétiques étaient obtenus chacun à partir d'une tôle maKnétique enroulée et recuite sur un mandrin de forme correspondante à celle du circuit m~gnétique, puis découpée en éléments, qui sont enfilés dans les deux bobinages dans lesquels doit passer le circuit magnétique, puis réassemblés. ~e tels transfor~ateurs, satisfalsants pour des puissances modérées, deviennent très longs à
fabriquer et le foisonnement de la tôle magnétique devient excessif, de sorte qu'ils ne conviennent plu9 lorsque l'oa veut les construire pour des niveaux de puissance élevés, par exemple au-dessus de 315 KVA.
En effet, il9 deviennent très longs à fabriquer et le foisonnement de 1a tôle devient excessif dès que l'épaisseur du circuit magnétique aug~ente quelque peu. Par ailleurs, pour des niveaux de puissance élevés, ils présentent une ré istanoe insuffisante aux efforts électrodynamiques, tant du côté des circuits magnétiques que des bobinages. Du fait de laur forme rectangulaire, ces derniers ~ont difficiles à fabriquer avec des conducteurs de forte section, et ils ne résistent pas aux courts-circuits franc~. ~n outre, le maintien des niveaux d'échauffement et de bruit à des valeurs acceptables devient impossible à
respecter sans une augmentation prohibitive des quantités de Per du circuit magnétique et de métal bon conducteur (cuivre ou aluminium) des bobinages.

-i ~k s~s La pr~sente invention a pourbut de remédier aux inconvénients ci-dessus, et de permettre la fabrication de transformateurs polyphases sectorie:Ls, même pour des niveaux ..
de puissance élev~s, de fabrication relativement aisée, de résistance convenable aux e~forts elec~rodynamiques, meme en cas de court-circuits francs, et de niveaux d'échauf~ement et de bruit acceptables, sans emploi de quantités de fer et de métal bon conducteur excessives.
La présente invention concerne donc un transformateur polyphasé à reEroidissement par huile conkenue dans une cuve et comprenant un nombre de noyaux magnétiques égal au nombre de phases, lesdits noyaux étant en contact entre eux et orientés verticalement, chacun des noyaux possédant deux côtés rectilignes adjacents dont chacun est disposé contre un côté rectiligne d'un noyau magnétique ~oisin et passe dans un bobinage comprenant des enroulements à haute tension de section droite trapézo~dale et a basse tension de section droite rectangulaire, les dits enroulements haute tension entourant radialement lesdits enrou-lementsa basse tension, chaque noyau magnétique étant symétrique par rapport au plan de symétrie de deux bobinages adjacents, et imprégné d'un vernis ou d'une résine, caractérisé en ce que lesdits noyaux magnétiques sont sciés en deux parties selon un plan perpendiculaire a leur plan de sym~trie, les deux parties étant ensuite recollées l'une ~ l'autre, et en ce qu'ilssont ~ .
fabriqués à partir de toles magnétiques d'au moins deux largeurs différentes, de façon ~ présenter une section droite comportant au moins un gradin, lesdits côtés adjacents donnant a la section du noyaux une forme psudo-ellipsoidale telle que le bobinage qui est dans la partie supérieure de la cuve est dispose hori-zontalement pour~former des canaux de xefroidissement qui sont orient~s verticalement pour assurer le refroidissement ad~quat de noyaux donnés portant deux bobinages adjacents et sont inter ~' ' ' ' .

5~S
~...

poses entre les côt~s opposes coplanaireE~ d'enroulements ~
haute tension de section droite trap~zo~dale pour bloquer les bobinages à la fois axialle~ent e.t radialement par d~composition de la force de serrage en deux composant0s orthogonale~,l'une perpendiculaire au plan de symétrie d'un bobinage donné, 1'autre parall~le a ce plan, de façon à ce que les bobinages sé calent mutuellement.

. .
Pour un.transformateur polyphasé ~ refroidissement par huile contenue dans une cuve, ce qui est ie cas le pl.us général, il est avantageux de di~poser horizontalement le bobinage se trouvant dans la.partie supérieure de la cuve, qui est dans l'huile dans la plus chaude, de façon que aes canaux~
de refroidissement soient verticaux, tandls que les autres bobinages, dont certains au moins ont un axe faisant un angle avec le plan horizontal, par exemple 30 dans le cas d!un.trans-formateur triphasé, seront disposés plus bas dans la cuve, et donc au contact d'une huile plus froide en moyenne, car l'effi-cacité de la circulation d'huile dans leurs canaux de refroi-dissement serait moins bonne ~ température d'huile.égale.
Il est d~crit ci-apr~s, à-titre d'exemple et en référence aux flgures du dessin annexé, un transformateur ~ri-phasé sectoriel seIon l'invention , .. , . , _ .. : __ . . . . . ,_ . __ . ., . . _ s~s La ~igure 1 represente une vue de faoe du transformateur.
La figure 2 représente une coupe selon 1'axe II-II de la figure 1.
La figure 3 représente en perspective le~ deux moitiés d'un noyau magnétique, après saiage et avant recollage l'une à l'autre.
Dans la figure 1, leq circuits magnétiques 2, 3, 4 passent respectivement à travers les bobinages 5 et 7, 5 et 6, et 6 et 7. Chaque bobinage tel que 5 comprend d~es enroulements à haute tension tels que 8 et à basse tension tels que 9. L.es enroulements à haute ten~ion sont de section trapézoldale et de largeur moyenne égale à oelle des enroulements à basse tension 9, de seotion rectangulaire.
Les oircuits magnétiques æe composent de deux parties telles que 13 et 14, 15 et 16, 17 et 18, obtenues à partir d'un feuillard de tôle magnétique mis en ~orme, recuit, imprégné d'un vernis, puis s¢ié selon de~
plans de sciage tels que 19, (voir ~igure 3) ; les deux parties sont recollées après montage des bobinages sur les noyaux maenétiques correspondants. Il~ comportent des tôles magnétiques de deux largeurs différentes, des toles de largeur ~upérieure 10 et de largeur moindre 11, de façon à ~ormer un gradin, mieux visible en figure 2. La présence de ce gradin donne à la ection droite du noyau magnétique une forme se rapprochant d'une demi-ellipse (dont on poi1rrait se rapprocher en¢ore en prévoyant un ou d~ux gradins supplémentaires, mais naturellement au prix d'une complicat~on de la Pabrication). La section pseudo-ellipsoidale assure aux bobinages une résistance aux e~forts électrodynamique3 radiaux très supérieure à celle d'un bobinage analogue de section rectangulaire.
Par ailleur~, la réalisation du circuit magnétique en deux parties imprégnées séparées par sciage, puis recollées, assure une bonne résistance mécanique et une réduction des vibrations, donc du niveau de bruit.
Le calage des bobinages est assuré entre autre à
l'aide de cales telles que 12 disposées entre les enroulements à haute tension de deux bobinages adjacents. Ces cales assurent un blocage radial ~-o~s~s et axial de3 bobinages par déoomposition de la foroe de serrage en deux composantes orthogonales, l'une perpendiculaire au plan de symétrie du bobinage, l'autre parallèle à celui-oi, les bobinages se calant ainsi mutuellement.
L'utilisation de noyaux magnét:iques présentant un gradin et celle d'enroulements haute tension de seot.ion droite trapézoIdale procure par ailleurs une réduotion des longueurs de tôle magnétique et de cuiYre ou d'aluminium néoessaires pour entourer les bobinages d'une par~, le circuit magnétique d'autre part, donc une diminution des masses de métal et des 10 échauPfements.
La disposition des bobinageq représentée en figure 1 -bobinage 5 ~ -dans la partie supérieure de la ouve où se rassemble l'huile la plus chaude diqposé horizontalement~ de sorte que ses canaux de refroidissement 30nt ~
verticaux-permet un refroidissement trè~ efficace, car les deux autres ~-bobinages, dont l'axe est à 30 par rapport à l'horizontale, donc avec une ;
circulation d'huile moins bonne dan~ leurs canaux de refroidis~ement, sont dans une huile de température plus basse en moyenne.
La flgure 2 permet de mieux voir la forme en gradin du noyau magnétique (tôles 10 les plus large~, toles 11 moinq larges), ce noyau étant entouré par les enroulements à basse ~ension 9 et à haute ten~ion 8.
La ~igure 3 montre en perspeotive l'aspeot des deux moitiés 13 et 14 d'un noyau magnétique, après le soiage de oelui-oi et avant qu'elle~ ne : ;
soient reoollée.s l'une à l'autre selon le plan de soiage 1~
Bien que la structure du transformateur qui vient d'être décrite en reférence aux figures paraisse prérérable, on oomprendra que diverses modifioations peu~ent lui être apportées sans sortir du oadre de l'invention. En partioulier, la forme géométrique du noyau magnétique peut -être dif~érente, et par exemple polygonale.

.'. ~.

- 4 ~

Claims

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Transformateur polyphasé à refroidissement par huile contenue dans une cuve et comprenant un nombre de noyaux magnétiques égal au nombre de phases, lesdits noyaux étant en contact entre eux et orientes verticalement, chacun des noyaux possédant deux côtes rectilignes adjacents dont chacun est disposé contre un coté rectiligne d'un noyau magnétique voisin et passe dans un bobinage comprenant des enroulements à haute tension de section droite trapézoïdale et à basse tension de section droite rectangulaire, lesdits enroulements à haute tension entourant radialement lesdits enroulements à basse tension, chaque noyau magnétique étant symétrique par rapport au plan de symétrie de deux bobinages adjacents, et imprégné
d'un vernis ou d'une résine, caractérisé en ce que lesdits noyaux magnétiques sont sciées en deux parties selon un plan perpendiculaire à leur plan de symétrie, les deux parties étant ensuite recollées l'une à l'autre, et en ce qu'ils sont fabriqués à partir de tôles magnétiques d'au moins deux largeurs différents, de façon à présenter une section droite comportant au moins un gradin, lesdits côtés adjacents donnant à la section du noyaux une forme pseudo-ellipsoïdale telle que le bobinage qui est dans la partie supérieure de la cuve est disposé horizontalement pour former des canaux de refroidissement qui sont orientés verti-calement pour assurer le refroidissement adéquat de noyaux donnés portant deux bobinages adjacents et sont interposés entre les côtés opposés coplanaires d'enroulements à haute tension de section droite trapézoïdale pour bloquer les bobinages à la fois axiallement et radialement par décomposition de la force de serrage en deux composantes orthogonales l'une perpendiculaire au plan de symétrie d'un bobinage donné, l'autre parallèle à
ce plan, de façon à ce que les bobinages se calent mutuellement.
CA307,878A 1977-07-22 1978-07-21 Transformateur polyphase de resistance mecanique elevee Expired CA1100585A (fr)

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