Transformateur et procédé pour sa fabrication. Dans les constructions de transformateurs usuelles, on a rencontré de la difficulté à faire leur noyau suffisamment épais, pour atteindre un rendement maximum de la ma tière employée et à établir, en même temps, des bobines présentant la résistance méca nique voulue à l'usure et à la rupture de l'isolant. Les bobines oblongues usuelles sont nécessairenent faibles dans leurs brins rec tilignes et plus elles sont longues, par rap port à leur largeur, plus grande est la ten dance des brins latéraux à se déformer et se desserrer, de sorte que la longueur qu'on peut pratiquement donner à des bobines de transfornateurs et l'épaisseur correspondante du noyau ont été jusqu'ici sévèrement limi tées.
D'autre part, des considérations de ren dement et d'économie exigent un noyau étroit dans un sens et profond, c'est-à-dire épais, dans l'autre, et un côté étroit et long, d'une f;i;oii correspondante, de la bobine. Il est très désirable de réduire toute largeur exces sive du noyau, de réduire au minimum les dimensions totales et la matière nécessaire, d'empèclier l'étalement du flux magnétique -et d'assurer une distribution plus uniforme et efficace du flux magnétique, et la seule façon d'y arriver consiste à augmenter la profon deur de noyau de manière à donner une construction profonde de l'avant à l'arrière.
Ainsi, tandis que des considérations de résis tance mécanique et de durée de la bobine militent en faveur d'une bobine ronde et d'un noyau de section carrée, des considérations de rendement militent en faveur d'un noyau de section profonde et étroite et, dans la pratique industrielle, on n'a jamais atteint le meilleur rendement, non plus que la résis tance mécanique et la durée .désirées.
Or le transformateur faisant l'objet de la présente invention doit éviter les inconvé nients précités des transformateurs antérieurs.
Le noyau du transformateur suivant l'in vention a une branche avec une section plus longue dans un sens que dans l'autre, cette branche étant entourée d'une bobine ovale.
L'invention a en outre pour objet un pro cédé pour la fabrication de ce transformateur. Le procédé suivant l'invention consiste en ce que pour la formation de ladite bobine ovale cri enroule des conducteurs en tours espacés, avec des conduits ménagés entre les enroulements, on chauffe les enroulements enroulés, on leur applique une composition de vernis de façon à ce que cette composi tion passe dans lesdits conduits et autour des enroulements, on fait égoutter des bo bines la composition en excès et on fait dur cir ensuite cette composition dans lesdits en roulements.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées à titre d'exemple dans le dessin annexé, dans lequel: Fig. 1 est une élévation de face d'tt transformateur; Fig. 2 en est une vue de côté; Fig. 3 est une vue schématique repré sentant la façon d'établir les bobines; Fig. d est un plan de la forme d'exécu tion représentée à la fig. 1; Fig. 5 est un plan d'une autre forme d'exécution ; Fig. 6 est un plan, à plus grande échelle, de la bobine de transformateur représentée à la fig. 5; Fig. 7 est une vue schématique en pers pective, d'un détail de la formation de la bobine et Fig. 8 est une vue similaire d'une va riante.
A la fig. 3 des dessins, la bobine 5 est représentée en cours de formation, la partie enroulée 6 étant fixée sur un mandrin rota tif 7 tandis que le conducteur 8 qui s'en roule est tenu par le dispositif de tension 9. La section de la bobine et dit mandrin est de forme elliptique, de telle sorte que l'en roulement de chaque couche s'effectue sur une surface présentant une courbure conti nue quoique variable. Pat suite, bien que la bobine présente une section longue et étroite, elle est facile à enrouler et on peut l'enrou ler serrée et sous une tension continue et uniforme, comme une bobine circulaire, d'un bout à l'autre du fil.
Chacune des parties élémentaires, enroulées successivement, du fil est courbée et étroitement pressée contre la partie intérieure, immédiatement adjacente, de la bobine et tout le fil reste formé et maintenu sous tension en une bobine dont chaque partie est arquée et se supporte sû rement toute seule, sans parties faibles sus ceptibles de se desserrer en service. Ainsi, les couches successives de la bobine situées dans le même plan ou dans des plans adja cents tendent à se supporter les unes les autres et les couches longitudinales succes sives de la bobine constituent ce qui est, en fait, un manchon elliptique entourant la branche de noyau et offrant des canaux ver ticaux pour la ventilation ou un refroidisse ment à l'huile.
Dans la construction de transformateur du type cuirassé représenté ici, il y a une bai-i-ière intérieure 10 (fig. 6) qui s'étend sur toute la branche du milieu 21 du noyau et autour de laquelle est enroulée une des bo bines 11 de l'enroulement à basse tension, composée de couches verticales successives petit- former un manchon elliptique; puis une barrière 12, en matière isolante;
puis une bobine à haute tension 13, une autre bar rière 14 et l'autre bobine 15 de l'enroulement à i basse tension, les bobines 13 et 15 étant faites de couches verticales successives, comme c'est le cas pour la bobine 11.
Des barrières supplémentaires en matière isolante 1.6, remplissent les espaces existant entre les bobines et le noyau. Afin de ventiler, ou de refroidir, les bobines, des enroulements adja cents sont séparés par des bandes verticales 17 de matière isolante de façon à ménager des conduits verticaux 18, entre tille oui plu sieurs des couches de bobine se trouvant dans le même plan, pour le fluide refroidis seur qui a accès à ces conduits à la partie inférieure ainsi qu'à travers les espaces ou verts intermédiaires 18, ménagés en enroulant les bobines;
les conduits isolent également les unes des autres les couches des bobines situées dans le même plan, ce qui a pour résultat une économie de matière et titi effet utile plus grand, car les conduits jouent ainsi deux rôles. Ainsi, avec cette construction de bobine unitaire, des conduits verticaux con- tinus du bas au sommet des bobines sont offerts pour le fluide refroidisseur, en assurant une économie dans la quantité de métal et en évitant l'affaiblissement et la rupture de l'isolant. Le noyau 19 est également pourvu de conduits de refroidissement tels que 19'.
Dans certains cas, les conduits peuvent tou tefois être tout à fait supprimés en raison de la surface de rayonnement beaucoup plus grande qui est offerte.
Le contour ovale de la périphérie exté rieure de la bobine permet également à des branches extérieures, telles que 22 et 23, d'être disposées très près, ce qui réduit la largeur totale du transformateur, parce que les espaces en forme de coins 24, existant dans les angles entre la bobine et ces bran ches de noyau donnent un accès étendu du fluide refroidisseur aux surfaces des parties tandis que, au milieu, le noyau et l'isolant de la bobine peuvent être en contact.
Comme cela est représenté, le noyau 19 qui peut être feuilleté, est du type à circuit magnétique double, c'est-à-dire que c'est un noyau qui possède une branche, ou noyau intérieur, entourée par la bobine et au moins deux branchés extérieures reliées avec le noyau intérieur, et dans lequel ce dernier peut former un parcours commun pour le flux ou peut offrir des chemins indépendants à celui-ci. Dans un noyau de ce genre, la branche centrale 21, qui se trouve à l'inté rieur de la bobine, n'a qu'une longueur égale à environ un sixième du parcours du flux, les cinq autres sixièmes formés par les cu lasses et les branches 22, 23, ayant des di mensions telles que le flux magnétique soit distribué d'une façon sensiblement uniforme dans toutes les parties du noyau.
Le noyau de transformateur 19 est monté dans un bâti de support 25, possédant des cornières d'angle verticales 26, qui, assujet ties ensemble par des entretoises 27 et re liées par des traverses 28, reposent sur des traverses 29 supportées sur le socle. En rai son de l'étroitesse relative de la section du noyau et de l'extension du noyau elliptique, les dimensions totales du transformateur sont suffisamment voisines de l'égalité, en profon deur et en largeur, pour pouvoir s'adapter de la faon la plus avantageuse dans un ré cipient rond 35, qui est relativement robuste et peu coûteux en comparaison des récipients oblongs ou rectangulaires qu'on a employés jusqu'ici.
1i côté des avantages qu'elle-offre en ce qui concerne la robustesse ou solidité de cons truction, la durée, l'économie dans le prix de revient, la construction décrite augmente dans une large mesure le rendement du transfor mateur. Ceci est dû à la forme des parties et à la relation qu'elles présentent entre elles, et grâce auxquelles on obtient la meilleure distribution du flux magnétique, la meilleure action entre noyaux et bobines, une très bonne utilisation du fer actif et une excel lente réfrigération, d'où résulte un rendement très élevé du transformateur.
Pour augmenter la surface des enroule ments exposée à l'action refroidissante du fluide réfrigérant, la bobine peut être formée comme cela est représenté aux fig. 5 et 6. Dans cette construction, la formation géné rale elliptique- de la bobine est maintenue et les extrémités débordantes c, s'étendant vers l'extérieur à partir du noyau, sont agrandies par rapport à la disposition représentée fig. 1 à 4, de manière à donner des espaces de réfrigération plus grands entre les couches de la bobine.
Ces extrémités c de la bobine, sont plus exposées aux courants d'huile que ne le sont les parties relativement inacces sibles et plus éloignées de la bobine, com prises entre -les branches du noyau, et ces extrémités exposées agissent pour âugmenter et distribuer l'effet de refroidissement de l'huile sur la bobine tout entière.
Dans la bobine des fig. 1 à 4, les bandes d'espacement 17 pour un conduit 18 donné, ont presque la même épaisseur tout autour de la bobine; mais, dans la modification de fig. 6, ces bandes deviennent progressive ment de plus en plus épaisses, de telle sorte que les enroulements sont écartés davantage aux extrémités et vont en s'épanouissant pour donner des conduits de ventilation allant en augmentant vers les extrémités, comme cela est indiqué en 5', 6' et 7' (fig. 6) et la dimension totale de la bobine augmente de chaque côté vers chaque extrémité, comme cela est indiqué sur les dessins par a<I>b c</I> (fig. 5 et 6).
Les conduits à huile plus grands et plus exposés aux extrémités augmentent grandement l'effet de refroidissement de l'huile sur la bobine, cette huile recevant ra pidement la chaleur des conducteurs de la bobine et s'écoulant de bas en haut en tra vers des circonvolutions des enroulements. Comme cela est représenté aux fig. 7 et 8, les conducteurs de la bobine sont de forme plate et sont formés de plusieurs brins, de fil carré par exemple, réunis ensemble. Dans le détail représenté à la fig. 7, chaque con ducteur 14' comprend une paire de fils car rés 41, avec une ficelle 42, enroulée autour d'eux, ou une couverture 43.
La ficelle, ou le tissu, sert à espacer les uns des autres les conducteurs de la bobine et lorsque l'on imprègne celle-ci d'un vernis isolant, comme ce sera expliqué ci-après, ce vernis pénètre dans les espaces existant entre les conduc teurs, qu'il sépare alors d'une façon perma nente. Ces conducteurs 14' sont enroulés de manière à s'appliquer contre la feuillle, ou barrière 44 d'un côté et, de l'autre côté, ils sont munis de la bande d'espacement 17' qui forme les conduits de ventilation 18' le long des surfaces plates des conducteurs.
A la fig. 8, le conducteur 50 affecte la forme d'une bande plate, ou ruban, composée de huit brins s, de fil de section carrée, assem blés côte à côte; une couverture de tissu 43' lie les fils ensemble et le conducteur, avec sa couverture, est plongé dans un vernis de matière isolante que l'on fait ensuite sécher sous la forme d'un enduit imprégnant la couverture 43' et liant celle-ci et les brins s fermement ensemble. Le conducteur est ainsi constitué d'un certain nombre de brins distincts, à côtés plats, et susceptibles d'être assemblés sous la forme d'un ruban plat.
Un nombre quel conque de brins d'un stock courant quelcon- que peuvent être simplement enroulés en semble sous la forme d'un conducteur d'une dimension quelconque voulue, le ruban de brins assemblés étant ensuite recouvert et enroulé dans la bobine de transformateur sous la forme d'un conducteur constitue; par un ruban plat.
Un conducteur de ce genre présente, à bien des égards, des avantages sur titi conducteur massif en ce qui concerne la facilité avec laquelle il peut être courbé à des formes spéciales par une courbure sé parée des brins et les brins, aux extrémités des conducteurs de la bobine, peuvent être séparés en groupes pour faciliter la connexion avec les conducteurs d'arrivée et de départ.
L'isolant qui entoure les conducteurs ou fils est de préférence en une matière absor bante, comme le coton, et, de même, les barrières peuvent être cri carton ruller, ou autre matière également absorbante. Comme cela est représenté aux fig. 4 à 7, les con ducteurs sont enroulés en spires écartées, et avec l'isolant permettant au vernis de péné trer jusqu'aux parties les plus intérieures, autour du fil. Lorsque les enroulements sont terminés, on les chauffe au-dessous du point où l'isolant se carboniserait.
Ce chauffage a pour effet de chasser l'humidité et on le continue jusqu'à ce que tous les enroulements aient été complètement chauffés jusqu'aux interstices les plus intérieurs; le chauffage peut, par exemple, être, suivant une bonne façon de procéder, effectué à une tempéra ture de 100 à 120 C pendant vingt-quatre heures. Les enroulements chauds sont ensuite soumis à un vide élevé et ceci, concurrem ment avec la chaleur fournie par la matière chaude, débarrasse entièrement l'enroulement de toute humidité et le laisse complètement sec.
On traite ensuite l'enroulement avec un vernis liquide, en admettant par exemple ce vernis dans la chambre à vide pour submer ger la bobine avant d'interrompre le vide. L'air et l'humidité sont ainsi entièrement ex clus et le vernis est aspiré, et pénètre, dans les interstices les plus intérieurs de la struc- tune de la bobine en imprégnant tout l'iso lant poreux; on peut ajouter une pression pour aider cette imprégnation. Après cela, on chauffe de nouveau les bobines à une tempé rature ne risquant pas de les détériorer, en présence d'air, pour chasser finalement les diluants du vernis et pour bien oxyder ce dernier et le durcir d'une faon permanente.
Ce durcissement est habituellement lent, et le temps nécessaire dépend du type particu lier de bobine et de vernis dont on fait usage, le temps habituellement nécessaire variant, par exemple, de plusieurs jours à deux se inaines. L'écartement des enroulements per met également au vernis en excès de s'écou ler et aux vapeurs de diluants de se déga ger de l'intérieur, ainsi qu'à l'air d'avoir accès à toutes les surfaces, de telle sorte que le vernis se durcit dans toutes les parties, en liant les enroulements en une unité ro buste, et rigide d'une faon permanente.
Le vernis employé est de préférence du type se durcissant par évaporation d'un diluant et par oxydation; il peut, par exemple, être composé d'huile de lin, ou autre huile sicca tive appropriée, avec une gomme, telle que la résine ou le copal, et avec de la gazoline ou du naphte comme diluant. Pour accélé rer la fixation et le durcissement du vernis, on peut également appliquer un vide partiel à la bobine imprégnée.
Chaque fil est entouré par une couche du vernis durci imprégnant la couverture en tissu, ou enduisant les fils nus, et il en ré sulte virtuellement un tube continu, le vernis étant lui-même un bon isolant. Les barrières et les bandes d'espacement sont également imprégnées et recouvertes de vernis durci qui les rend raides et fortes et améliore grandement leurs propriétés isolantes. Le vernis durci lie également toutes les parties ensemble, en les empêchant de se déplacer les unes par rapport aux autres et ce vernis, durci par ce procédé, ne se ramollit pas ou ne s'affaiblit pas lorsque le transformateur s'échauffe en service, mais reste à l'état de lien et d'isolateur rigide et permanent dans toutes les parties.
Après le durcissement du vernis du pre mier traitement, on peut appliquer un autre enduit, par exemple par plongement et dur cissement, pour former des couches de vernis protectrices et de renforcement, sur les par ties déjà imprégnées par le premier traite ment.
Le vernis durci produit des conduits et des espaces de ventilation à parois lisses, dans les enroulements, pour la libre circula tion du fluide refroidisseur, et, comme il est meilleur conducteur de la chaleur que l'huile, il aide au transfert de chaleur des conduc teurs à l'huile de refroidissement. Le vernis durci est imperméable à l'humidité et à l'huile et sert de couverture protectrice iso lante, séparant d'une façon permanente les conducteurs, préservant le coton ou autre matière et augmentant beaucoup sa puissance diélectrique.