EP0456583B1 - Transformateur homopolaire pour interrupteurs ou disjoncteurs différentiels, et procédé de montage - Google Patents

Transformateur homopolaire pour interrupteurs ou disjoncteurs différentiels, et procédé de montage Download PDF

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EP0456583B1
EP0456583B1 EP91420129A EP91420129A EP0456583B1 EP 0456583 B1 EP0456583 B1 EP 0456583B1 EP 91420129 A EP91420129 A EP 91420129A EP 91420129 A EP91420129 A EP 91420129A EP 0456583 B1 EP0456583 B1 EP 0456583B1
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magnetic circuit
enclosure
homopolar
windows
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Alain Bruno
Noel Lecorre
Claude Vivarat
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Merlin Gerin SA
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Merlin Gerin SA
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/14Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection
    • H01H83/144Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection with differential transformer

Definitions

  • the invention relates to a differential transformer, comprising a magnetic circuit of cylindrical or toric shape, housed in an envelope of molded insulating material constituted by the end-to-end assembly of two conjugate half-shells, and primary phase windings and of neutral wound on the envelope, each half-shell of which encloses an annular space delimited by a tubular internal sheath traversed by said windings.
  • a transformer is known from document FR-A-2 147 816.
  • the two half-shells of the insulating protective covering of the magnetic circuit are generally assembled by means of adhesive tape or glue. Such an assembly requires a specific bonding operation which complicates manufacturing.
  • the primary phase and neutral windings, as well as the secondary measurement winding are then wound on the envelope so as to surround the magnetic circuit.
  • the zero sequence transformer or totalizer is then ready for housing in the housing of the differential device.
  • the axis of the zero sequence transformer can be positioned longitudinally in a direction parallel to the large lateral faces (EP-A 275750 and 264314), or transversely in a perpendicular direction (FR-A 2.627.324). In the first case, the longitudinal positioning of the transformer requires a fairly large space across the width of the housing. In the second flush, the transformer is generally housed in a corner of the housing, which prevents the presence of cells for housing the neutral terminals at this location.
  • a first object of the invention consists in perfecting the production of a zero sequence transformer for a differential device.
  • the zero sequence transformer according to the invention is characterized in that the outer wall of each half-shell has first and second breakable flaps, which may be in an unbroken state allowing automatic snap-in of the abutment half-shells, and in a broken state showing two diametrically opposite windows in the envelope, the distance d between the windows corresponding substantially to the outside diameter of the magnetic circuit.
  • the neutral connection side can be made either downstream or upstream.
  • each half-shell is equipped with first and second diametrically opposite circular sectors joined together by said breakable flaps, each flap being connected to the wall by a breakable mechanical connection coming from molding with the half - corresponding shell.
  • the presence of the flaps protects the magnetic circuit during transport and handling, and on the other hand prevents post-molding deformations of the half-shells.
  • the half-shells are assembled by snap-fastening, avoiding the disadvantages of applying adhesive tape or bonding. Coding pins are provided to impose a correct assembly of the half-shells.
  • the protection of the magnetic circuit is completed by the insertion of a pair of damping buffers between the bottom of each half-shell, and the corresponding front face of the magnetic circuit.
  • a second object of the invention relates to the method of mounting the transformer in a housing of a differential device.
  • the shutters are removed after the coils have been wound.
  • a zero sequence transformer 10 having a magnetic circuit 11, on which are wound primary windings 12, 14 of phase and neutral, and a secondary measurement winding (not shown) electrically connected to a control relay 13 of a mechanism 15 of trigger.
  • a zero sequence transformer 10 can be used in a differential switch, or in a differential trip unit 16, (fig. 7) adaptable to a circuit breaker unit.
  • the mechanism 15 is of the type described in document FR-A 2,628,262.
  • the magnetic circuit 11 of the zero sequence transformer 10 has a cylindrical shape, obtained either by winding a ferromagnetic sheet, or by sintering a pulverulent material based on ferrite.
  • the magnetic circuit 11 is surrounded by an insulating envelope 18 constituted by the assembly of two half-shells 20, 22 of conjugate shapes.
  • Each half-shell 20, 22 has an annular space 28, delimited by a tubular internal sheath 30 traversed by the primary windings 12, 14, and by an external wall 32 furnished by a plurality of grooves 34 for receiving the turns constituting said windings 12 , 14.
  • the outer wall 32 is formed by two diametrically opposed circular sectors 36, 38, joined together by a pair of breakable flaps 40, 42 capable of closing off two semi-rectangular openings 48, 50 delimited by two opposite flat bases, 52, 54 extending parallel to each other.
  • Each flap 40,42 comes from molding with the half-shells 20,22 and is connected to the wall 32 by a breakable mechanical connection 56, comprising a tab with a narrowed section at the fixing points.
  • the central part of the link 56 is equipped with a retaining spout 58 and an adjacent hooking flange 60.
  • the end face of the abutment of the first half-shell 20 includes coding pins 62 at the level of the sector 36, and orifices 64 for positioning at sector 38.
  • the end face of abutment of the second half-shell 22 is provided with coding pins 62 on sector 38, and orifices 64 on sector 36.
  • the mounting and implementation of the zero sequence transformer 10 is carried out as follows:
  • the abutment of the two half-shells 20,22 is authorized after introduction of the coding pins 62 in the orifices 64 conjugate.
  • the final assembly of the casing 18 is carried out by snap-fastening of the four spouts 58 on the corresponding hooking flanges 60.
  • the presence of the flaps 40, 42 completely closes the insulating envelope 18 and provides effective protection of the magnetic circuit 11 during transport, handling, and the winding phase of the primary windings 12, 14.
  • the flaps 40, 42 also play the role of conformers of the envelope 18, thereby avoiding post-molding deformations.
  • the zero sequence transformer 10 according to FIG. 6 can then be housed in the housing 73 of the differential trip unit 16 (fig. 7 to 9).
  • the windows 70, 72 make it possible to adapt the diameter of the magnetic circuit 11 to the space between the two walls 74, 76, despite the fact that the diameter of the external wall 32 of the casing 18 is greater than the width of the trigger block 16
  • the presence of the two windows 70, 72 allows the transformer 10 to be housed in a standard 18 mm box 73.
  • the magnetic circuit 11 can also have a toroidal shape.
  • the housing 73 has cells 80, 82 allowing the presence of neutral terminals 84 on the left (fig. 8) or on the right (fig. 9) depending on the type of electrical installation.

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Description

  • L'invention est relative à un transformateur différentiel, comprenant un circuit magnétique de forme cylindrique ou torique, logé dans une enveloppe en matériau isolant moulé constitué par l'assemblage bout à bout de deux demi-coquilles conjuguées, et des enroulements primaires de phase et de neutre bobinés sur l'enveloppe, dont chaque demi-coquille renferme un espace annulaire délimité par un fourreau interne tubulaire traversé par lesdits enroulements. Un tel transformateur est connu du document FR-A- 2 147 816.
  • Les deux demi-coquilles de l'enveloppe isolante de protection du circuit magnétique sont généralement assemblées au moyen d'un ruban adhésif ou d'une colle. Un tel assemblage nécessite une opération spécifique de collage qui complique la fabrication. Les enroulements primaires de phase et de neutre, ainsi que l'enroulement secondaire de mesure sont ensuite bobinés sur l'enveloppe de manière à entourer le circuit magnétique. Le transformateur homopolaire ou totalisateur est alors prêt pour le logement dans le boîtier de l'appareil différentiel. L'axe du transformateur homopolaire peut être positionné longitudinalement selon une direction parallèle aux grandes faces latérales (EP-A 275750 et 264314), ou transversalement selon une direction perpendiculaire (FR-A 2.627.324). Dans le premier cas, le positionnement longitudinal du transformateur nécessite un espace assez important dans le sens de la largeur du boîtier. Dans le deuxième ras, le transformateur est généralement logé dans un coin du boîtier, ce qui interdit la présence d'alvéoles de logement des bornes de neutre à cet endroit.
  • Un premier objet de l'invention consiste à perfectionner la réalisation d'un transformateur homopolaire pour appareil différentiel.
  • Le transformateur homopolaire selon l'invention est caractérisé en ce que la paroi externe de chaque demi-coquille comporte des premier et deuxième volets brisables, susceptibles de se trouver dans un état non brisé autorisant l'encliquetage automatique des demi-coquilles aboutées, et dans un état brisé faisant apparaître deux fenêtres diamétralement opposées dans l'enveloppe, la distance d entre les fenêtres correspondant sensiblement au diamètre extérieur du circuit magnétique.
  • Il est alors possible de disposer longitudinalement le transformateur dans la zone centrale du boîtier en respectant la largeur standard de 18 mm. Le côté de raccordement du neutre peut s'effectuer indifféremment à l'aval ou à l'amont.
  • La paroi externe de chaque demi-coquille est équipée d'un premier et d'un deuxième secteurs circulaires diamétralement opposés et réunis entre eux par lesdits volets brisables, chaque volet étant raccordé à la paroi par une liaison mécanique cassable venant de moulage avec la demi-coquille correspondante.
  • La présence des volets protège le circuit magnétique pendant le transport et la manutention, et empêche d'autre part les déformations de post-moulage des demi-coquilles.
  • L'assemblage des demi-coquilles s'opère par encliquetage, évitant les inconvénients d'application du ruban adhésif ou du collage. Des pions de détrompage sont prévus pour imposer un assemblage correct des demi-coquilles.
  • La protection du circuit magnétique est complétée par l'insertion d'une paire de tampons d'amortissement entre le fond de chaque demi-coquille, et la face frontale correspondante du circuit magnétique.
  • Un deuxième objet de l'invention concerne le procédé de montage du transformateur dans un boîtier d'un appareil différentiel. La suppression des volets est opérée après bobinage des enroulements primaires sur l'enveloppe, et juste avant le montage du transformateur dans le boîtier, l'apparition des fenêtres autorisant le positionnement longitudinal du circuit magnétique dans l'espace entre deux grandes parois parallèles du boîtier.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue éclatée en perspective du transformateur homopolaire sans les enroulements primaires et secondaires.
    • la figure 2 montre une vue en perspective du transformateur en position assemblée après bobinage des enroulements;
    • les figures 3 et 4 sont des vues de profil de la figure 2;
    • la figure 5 est une vue similaire de la figure 2, montrant la phase d'enlèvement des volets brisables;
    • la figure 6 est une vue similaire de la figure 2 après enlèvement des volets;
    • la figure 7 représente une vue en coupe transversale du bloc déclencheur différentiel après mise en place du transformateur;
    • les figures 8 et 9 sont deux coupes longitudinales de la figure 7 avec bornes de neutre à gauche ou à droite.
  • Sur les figures, est représenté un transformateur homopolaire 10 ayant un circuit magnétique 11, sur lequel sont bobinés des enroulements primaires 12,14 de phase et de neutre, et un enroulement secondaire de mesure (non représenté) connecté électriquement à un relais 13 de commande d'un mécanisme 15 de déclenchement. Un tel transformateur homopolaire 10 peut être utilisé dans un interrupteur différentiel, ou dans un bloc déclencheur différentiel 16, (fig. 7) adaptable à un bloc disjoncteur. Le mécanisme 15 est du type décrit dans le document FR-A 2.628.262.
  • Le circuit magnétique 11 du transformateur homopolaire 10 présente une forme cylindrique, obtenu soit par enroulement d'une tôle ferromagnétique, soit par frittage d'un matériau pulvérulent à base de ferrite. Le circuit magnétique 11 est entouré par une enveloppe 18 isolante constituée par l'assemblage de deux demi-coquilles 20,22 de formes conjuguées. Une paire de tampons d'amortissement 24,26 conformés en rondelles en matériau spongieux, notamment à base de mousse, est intercalée entre les faces frontales opposées du circuit magnétique 11 et les fonds respectifs de demi-coquilles 20,22 (fig. 1).
  • Chaque demi-coquille 20,22 comporte un espace 28 annulaire, délimité par un fourreau 30 interne tubulaire traversé par les enroulements primaires 12,14, et par une paroi 32 externe garnie par une pluralité de rainures 34 de réception des spires constitutives desdits enroulements 12,14. La paroi 32 externe est constituée par deux secteurs 36,38 circulaires diamétralement opposés, réunis entre eux par une paire de volets 40,42 brisables, susceptible d'obturer deux ouvertures 48,50 semi-rectangulaires délimitées par deux embases 52,54 planes opposées s'étendant parallèlement l'une à l'autre.
  • Chaque volet 40,42 vient de moulage avec les demi-coquiles 20,22 et est raccordé à la paroi 32 par une liaison mécanique 56 cassable, comprenant une languette à section rétrécie aux points de fixation. La partie centrale de la liaison 56 est équipée d'un bec 58 de retenue et d'un rebord 60 d'accrochage adjacent.
  • La face frontale d'aboutement de la première demi-coquille 20 comporte des pions 62 de détrompage au niveau du secteur 36, et des orifices 64 de positionnement au niveau du secteur 38. Réciproquement, la face frontale d'aboutement de la deuxième demi-coquille 22 est dotée de pions 62 de détrompage sur le secteur 38, et d'orifices 64 sur le secteur 36.
  • Le montage et la mise en oeuvre du transformateur homopolaire 10 s'effectuent de la manière suivante :
  • Sur la figure 1, le rapprochement des deux demi-coquilles 20,22 le long de la direction axiale xx′ provoque l'insertion du circuit magnétique 11 dans les espaces annulaires 28 coaxiaux de l'enveloppe 18.
  • L'aboutement des deux demi-coquilles 20,22 est autorisé après introduction des pions 62 de détrompage dans les orifices 64 conjugés. L'assemblage final de l'enveloppe 18 est réalisé par encliquetage des quatre becs 58 sur les rebords 60 d'accrochage correspondants. La présence des volets 40,42 ferme totalement l'enveloppe 18 isolante et assure une protection efficace du circuit magnétique 11 durant le transport, la manutention, et la phase de bobinage des enroulements primaires 12,14. Les volets 40,42 jouent également le rôle de conformateurs de l'enveloppe 18, évitant de ce fait les déformations de post-moulage.
  • Après bobinage des enroulements primaires 12,14 sur l'enveloppe 18 (fig. 2 à 4), il suffit de casser les liaisons 56 des quatres volets 40,42 (fig. 5), de manière à faire apparaître deux fenêtres 70,72 rectangulaires provenant de l'aboutement des ouvertures 48,50 conjugées (fig.6). La distance d (fig.3) entre les embases 52,54 des deux fenêtres 70,72 opposées correspond sensiblement au diamètre extérieur du circuit magnétique 11. L'encliquetage disparaît, mais les enroulements primaires 12,14 assurent le maintien des deux coquilles 20,22 en position rapprochée.
  • Le transformateur homopolaire 10 selon la figure 6 peut ensuite être logé dans le boîtier 73 du bloc déclencheur différentiel 16 (fig. 7 à 9). Les fenêtres 70,72 permettent d'adapter le diamètre du circuit magnétique 11 à l'espace entre les deux parois 74,76, malgré que le diamètre de la paroi 32 externe de l'enveloppe 18 soit supérieur à la largeur du bloc déclencheur 16. La présence des deux fenêtres 70,72 permet de loger le transformateur 10 dans un boîtier 73 standard de 18 mm.
  • Le circuit magnétique 11 peut également présenter une forme torique.
  • On remarque la disposition longitudinale du transformateur 10 homopolaire s'étendant dans la zone centrale du boîtier 73 selon une direction parallèle aux grandes parois 74,76 latérales. Le boîtier 73 présente des alvéoles 80,82 autorisant la présence de bornes de neutre 84 à gauche (fig. 8) ou à droite (fig.9) selon le type d'installation électrique.

Claims (8)

  1. Transformateur homopolaire pour interrupteur ou disjoncteur différentiel, comprenant un circuit magnétique (11) de forme cylindrique ou torique, logé dans une enveloppe (18) en matériau isolant moulé constituée par l'assemblage bout à bout de deux demi-coquilles (20,22) conjuguées, et des enroulements primaires (12,14) de phase et de neutre bobinés sur l'enveloppe (18), dont chaque demi-coquille (20,22) renferme un espace (28) annulaire délimité par un fourreau (30) interne tubulaire traversé par lesdits enroulements, caractérisé en ce que la paroi (32) externe de chaque demi-coquille (20,22) comporte des premier et deuxième volets (40,42) brisables, susceptibles de se trouver dans un état non brisé autorisant l'encliquetage automatique des demi-coquilles (20,22) aboutées, et dans un état brisé faisant apparaître deux fenêtres (70,72) diamétralement opposées dans l'enveloppe 18, la distance d entre les fenêtres (70,72) correspondant sensiblement au diamètre extérieur du circuit magnétique (11).
  2. Transformateur homopolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de chaque demi-coquille (20,22) est équipée d'un premier et d'un deuxième secteurs (36,38) circulaires diamétralement opposés et réunis entre eux par lesdits volets (40,42) brisables, chaque volet étant raccordé à la paroi (32) par une liaison mécanique (56) cassable venant de moulage avec la demi-coquille (20,22) correspondante.
  3. Transformateur homopolaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison mécanique (56) de chaque volet (40,42) est équipée d'un bec (58) de retenue et d'un rebord (60) d'accrochage adjacent, autorisant l'encliquetage automatique des deux demi-coquilles (20,22).
  4. Transformateur homopolaire selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la face frontale d'aboutement de l'une des demi-coquilles (20) est pourvue de pions de détrompage sur le premier secteur (36), et des orifices (64) de positionnement sur le deuxième secteur (38), et que la face frontale conjuguée de l'autre demi-coquille (22) comporte des pions (62) de détrompage sur le deuxième secteur (38), et des orifices (64) de positionnement sur le premier secteur (36).
  5. Transformateur homopolaire selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'un tampon (24,26) d'amortissement est inséré entre le circuit magnétique (11) et le fond de chaque demi-coquille (20,22).
  6. Transformateur homopolaire selon l'une des revendication 2 à 6, caractérisé en ce que la surface latérale cylindrique de l'enveloppe (18) isolante comporte une pluralité de rainures (34) de réception des enroulements primaires (12,14).
  7. Procédé de montage dans un boîtier d'un transformateur homopolaire selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la suppression des volets (40,42) est opérée après bobinage des enroulements primaires (12,14) sur l'enveloppe (18), et juste avant le montage du transformateur (10) dans le boîtier (73), l'apparition des fenêtres (70,72) autorisant le positionnement longitudinal du circuit magnétique (11) dans l'espace entre deux grandes parois parallèles (74,76) du boîtier (73).
  8. Procédé de montage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les embases (52,54) délimitant les deux fenêtres (70,72) de l'enveloppe (18), viennent en engagement contre les deux parois (74,76) pour assurer un calage du transformateur (10) dans la zone centrale du boîtier (73).
EP91420129A 1990-05-10 1991-04-19 Transformateur homopolaire pour interrupteurs ou disjoncteurs différentiels, et procédé de montage Expired - Lifetime EP0456583B1 (fr)

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