Brevet FR2240509A1 — publié le 19750307

Pour permettre le pressage axial des enroulements de transformateurs selfs et analogues on peut, de manière connue, disposer sur les côtés frontaux des enroulements des blocs s'étendant radialemeat vers l'extérieur, auquel cas des cornières annulaires ou d'autres barrières isolantes en forme de disques sont souvent disposées entre les différents blocs placés axialement les uns au-dessus des autres et la pression est chaque fois transmise d'un bloc à l'autre.D'autre part, lorsqu'il stagit d'enroulements, en particulier d'enroulements en couches, auxquels ne font pas suite des cornières annulaires ou disques isolants, on utilise des cylindres d'appui qui sont montés sur l'enroulement soit directement, soit indirectement par I 1inter- médiaire de disques isolants recouvrant l'enroulement sur toute son étendue. Dans tous les cas on prévoit invariablement sur le caté frontal de ces organes de pressage ou d'isolation, constitués par des blocs munis de cornières annulaires et de disques ou par des cylindres ou encore par une combinaison de ces deux types organes, une bague en bois continue qui sert à protéger l'enroulement du côté frontal et ce en particulier vis-à-vis des culasses supérieures, Entre cette bague en bois et la barre de pressage transversale placée sur les culasses supérieures sont alors intercalés des éléments de pressage qui poussent la bague en bois vers le bas contre 1 'enroulement, la barre de pressage transversale servant alors de butée pour le pressage. En tant qu'éléments de pressage on utilisait jadis des vis à métaux mais depuis une époque récente on se sert souvent de presses pneumatiques fonctionnant passagèrement. Lorsque ces presses ont fait descendre la bague en bois avec la force de pressage requise dans la position axiale voulue, on met en place entre la bague de pressage en bois et la barre de pressage transversale, rendant que la pression continue à être exercée, des blocs en bois ou analogues qui maintiennent la distance entre la-bague en bois et la barre de pressage et, par suite, également la pression d'appui, après quoi les presses pneumatiques peuvent être déchargées et retirées. Ce procéde a pour inconvénient que le pressage nécessite beaucoup de place en direction axiale puisque, d'une part, les bagues de pressage en bois s'étendent sous les culasses et, d'autre part, il subsiste après le pressage entre la bague en. bois et les culasses un espace axial libre et inutilisé qui est appelé ci-après "jeu", Or, la hauteur axiale de la bague de pressage en bois sous les culasses et le jeu axial défini ci-dessus constituent l'espace axial qui est perdu pour le logement de l'enroulement. La présente invention a pour objet de permettre d'utiliser cet espace axial, qui peut parfois être sensiblement supérieur à 100 mm, au profit de ltenroulement, c'est-à-dire d'y loger du fil de cuivre additionnel formant enroulement, de sorte que l'ensemble de l'enroulement puisse être réalisé sous une forme plus étendue axialement (en hauteur) de manière à présenter une dimension radiale relativement plus réduite. De tels enroulements élancés de faible diamètre sont beaucoup plus économiques que les types d'enroulement connus jusqu'ici. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention, en partant d'un dispositif pour le pressage axial d'enroulements de transformateurs ou de selfs aux côtés frontaux desquels sont disposés des cylindres d'appui ouverts ou fermes en matière isolante, consiste en ce que des segments de pressage spéciaux prenant appui par l'intermédiaire d'éléments d'écartement contre la bague de pressage traversale sont prévus exclusivement en dehors de la zone des culasses et en ce que les segments de pressage sont réalisés et agencés de telle manière que la force de pressage exercée sur eux par les éléments d'écartement soit transmise directement ou indirectement aux cylindres d'appui. À cet égard la présente invention part du principe suivant lequel les cylindres d'appui placés sur-ltenroulement peuvent transmettre les mêmes forces de pressage que celles transmises par les bagues de pressage en bois utilisées habituellement et sont en mesure, comme ces dernières, de répartir les forces également sur l'étendue de l'enroulement. Ils assurent par conséquent également la répartition des forces sur cette étendue, répartition qui en l'absence de tels cylindres d'appui n'est assurée que par les bagues de pressage en bois. Grâce à l'agencement suivant l'invention, les bagues de pressage -en bois sont économisées et l'espace axial gagné, qui est égal à la dimension axiale des bagues de pressage en bois augmentée du jeu sous les culasses peut à présent etre utilisé au bénéfice des dimensions de l'enroulement. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, les segments de pressage constitués par une matière isolante à haute résistance mécanique et qui ne s'étendent pas à travers les culasses sont disposés en dehors de ces dernières sous la forme d'au moins quatre quadrants de telle manière qu'entre les segments et la structure de pressage transversale s'étendant le long des culasses,le pressage zuissesleffectuer de manière simple au moyen d' éléments d'écartement agissant en tant qu'organes de pressage. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré schématiquement au dessin annexé. la fig. 1 est une vue en perspective de la partie d'un dispositif de pressage suivant l'invention située au niveau de la branche extérieure du noyau de transformateur et ne montre que les deux segments de pressage extérieurs, les segments de pressage intérieurs corres-ondants ayant été omis pour des raisons de clarté. La fig, 2 est une coupe verticale de la culasse à llex- térieur de la branche formant noyau. La fig. 3 est une vue de dessus de l'agencement suivant la fig. 1. Aux figures, les segments de pressage constitués de-préférence par du bois lamellé comprimé dont les couches s'étendent perpendiculairement aux tôles de fer empilées sont désignés par 1, les cylindres d'appui par 2 et les fils constitutifs de la couche d'enroulement soumise à la pression des cylindres d'appui par 5. Entre les barres de pressage transversales 4 et les segments de pressage 1 se trouvent des éléments d'écarte- ment 5 qui transmettent la pression aux segments de pressage 1 et, par suite, par l'intermédiaire des cylindres d'appui 2 situés au-dessous de ces derniers à l'enroulement 3. Les parties visibles du noyau sont désignées par 6 et celles de la culasse par 7 tandis que 8 designe la distance-libre entre la culasse 7 et les-parties de l'enroulement les plus proches, c'est-å-dire en l'occurrence les cylindres it'appui'2. À la fig.3 la distance réciproque entre deux segments de pressage I situés d'un raêne côté de la culasse est désignée par 9 tandis que 9' désigne la distance séparant chaque fois les segments situés d'un côté et de l'autre de la culasse.Dans les zones 9 et 9' situées entre les segments de pressage 1, la force de pressage communiquée aux cylindres d'appui 2 par les segments de pressage est donc transmise directement par les cylindres d'appui sur l'étendue de l'enroulement. Par l'intermédiaire d'une liaison 91, la plaque de pressage en forme de branche 10 est reliée rigidement à la barre de pressage transversale 4 qui, dans l'exemple de réalisation représenté présente un profil en forme de caisson. Dans le cas de ltenroulement représenté il s'agît d'un enroulement en couches dans lequel quatre fils ou conducteurs 3 sont enroulés parallèlement entre eux de sorte que les cylindres d'appui 2, dont les côtés frontaux sont désignés par 2' présentent la forme de cylindres ouverts. Les cylindres d'appui 2 peuvent être réalisés en sciant par exemple dans une plague de presspahn des rubans présentant notamment le contour représenté à la fig. 2. Lorsque les rubans présentant un tel contour sont redressés de manière à former un plan, la plague de presspahn est soumise sous cette forme, à l'aide d'une machine appropriée, à un pliage préalable de telle manière qu'elle occupe le diamètre de la couche d'enroulement concernée.Les éléments 2 ainsi pliés sous forme de cylindres sont amenés sur le banc à bobiner avant de procéder au bobinage de la couche. Lors de l'opération de bobinage les fils.3 sont alors pressés au moyen d'un dispositif d'enroulement contre les cylindres 2 pendant que le banc à bobiner tourne. L'ensemble de l'enroulement est ainsi réalisé couche par couche et est ensuite glissé, conjointement avec les cylindres d'appui frontaux 2, dont seuls ceux supérieurs sont visibles aux figures, sur la branche formant noyau 6 et la plaque de pressage en forme de branche 10. Ensuite, les segments de pressage 1 réalisés en bois ou en une autre matière appropriée sont placés sur les cylindres d'appui 2 soit directement, soit indi- rectenent en glissant sur les côtés frontaux 2' des cylindres d'appui 2 d'abo- des blocs ou analogues s 'étendant radialement ou en plaçant sur ces côtés frontaux 2' des blocs et disques annulaires, les segments de pressage 1 étant ensuite mis en place en tant que protection frontale de 1' enroulement ainsi -agencé-. Sur les segments de pressage 1 sont alors mis en place des éléments-d'écartement appropriés 5 qui permettent à la pression exercée sur eux par les barres de pressage transversales 4 a'hêtre transmise à l'enroulement 3 par l'intermé- diaire des segments de pressage I et des cylindres d'appui 2 situés au-dessous de ces derniers. Dans 11 exemple de réalisation représenté il se trouve sur l'enroulement 3 toujours d'abord le cylindre d'appui 2 qui a pour mission de permettre aux forces exercées sur lui par les segments de pressage d'être transmises également à la partie de l'étendue de ltenroulement à laquelle ne sont pas associés des segments de pressage 1. Il s'agit là des zones 9, 9' exemptes de segments de pressage et qui sont situées en direction axiale respectivement au-dessous des culasses du c8té supérieur et au-dessus des culasses du côté inférieur. Staptitude des cylindres d'appui à transmettre des forces croit à cet égard avec l'accroissement de leur dimension axiale. C'est pourquoi il convient pour le dispositif de pressage suivant l'invention de prévoir un enroulement en couches dans lequel il ne se trouve radialement entre ces dernières que des couches de papier et des baguettes formant canaux de refroidissement pour ltecoulement axial du fluide réfrigérant et dans lequel, du coste rontal de l'enroulement, les couches de papier ne s-' étendent qu'en direction axiale et ne sont donc pas-repiiées, Un tel agencement de l'enroulement, appelé ciaprès enroulement en couche sans retournement, permet alors, contrairement à tous les autres agencements d1 enroulements, de se dispenser de blocs s' étendant radialement qui viennent se placer du côté frontal directement sur les enroulements et de monter, en remplacement de ces blocs, des cylindres d'appui 2 direetement sur la spire marginale 3 de la couche, comme représenté aux fig. 1 et 2.Afin qu'un écoulement de fluide réfrigérant puisse s!établir entre les extrémités des braguettes limitant les canaux de refroidissement axiaux, d'une part, et les segments de pressage, d'autre part, et que le fluide réfrigérant puisse, à l'extérieur des segments de pressage, entrer ou s'évacuer du côté de la culasse, on peut prévoir soit que les baguettes limitant les canaux de refroidissement ne s'étendent pas jusqu'aux segments de pressage ou bien qu'il se trouve entre les segments de pressage 1 et les cylindres d'appui 2 des blocs s'étendant radialement et entre lesquels l'huile peut s'écouler en direction radiale. Le dispositif de pressage suivant l'invention peut cependant en principe également être utilisé pour tous les autres agencements d'enroulements, en particulier pour ceux dans lesquels des cornières isolantes n'ont pas du tout besoin d'être prévues du côté frontal des enroulements. Dans de tels enroulements l'écartement des culasses doit naturellement être choisi un peu plus grand que pour les enroulements présentant des cornières annulaires frontales car celles-ci divisent les parcours libres disponibles à l'huile en direction axiale du côté frontal des enroulements de sorte que les contraintes subies du point de vue électrique sont plus réduites que dans le cas d'enroulements non munis de telles cornières annulaires. Les distances accrues séparant les segments de pressage 1 entre eux dans de tels enroulements sans cornières annulaires ni parties retournées restent cependant suffisamment limitées pour ne pas perdre l'avantage économique de pouvoir se dispenser d'une bague de pressage continue en bois et au Jeu axial entre cette dernière et la culasse. À condition de prévoir un agencement approprié, les écarts de culasse obtenus sont même inférieurs à ceux ren contre's dans des enroulements classiques. En tout cas, les économies en matière première et en temps de travail réalisées en cas d'utilisation du dispositif de pressage suivant l'invention sont cependant nettement supérieures à celles pouvant être obtenues dans le cas des dispositifs de pressage classiques présentant des bagues de pressage en bois. Il est évidemment concevable d'utiliser, à la place des segments de pressage en bois, encore des organes de pressage en fer ou en une autre matière mais cela ne présente aucun avantage puisque les seg ment s de pressage en bois lamellé comprimé sont le moins cotteux et entratnent les moindres pertes supplémentaires.Tous éléments de cette nature ne s'étendant pas sous la culasse mais remplissant la meAme fonction que celle des segments de pressage 1 peuvent par conséquent en principe etre considérés comme faisant partie du dispositif de pressage suivant l'invention, mêne si leur forme de réalisation ne correspond pas à celle de segments ou secteurs, représentée le plus clairement à la fig. 3, mais d'autres formes sont choisies.L'essentiel ctest que dans une zone 9' (voir la fig.3); situéeau-dessous des culasses il n'est pas utilisé d'organes ae pressage 1, permettant ainsi de choisir aussi faible que possible la distance 8 entre les culasses et les parties d'enroulement les plus proches, ces dernières comprenant tous les éléments constitutifs faisant suite à l'enroulement du côté frontal. Une fois ltenroulement, y compris les segments de pressage entièrement montés sur le noyau, on procède, cdnfor- mément à l'exemple représenté, à la mise en place de la barre de pressage transversale 4 en assuJettissant celle-ci en 11 à la plaque de pressage en forme de branche 10 et à cet égard, 11 peut être un boulon d'assemblage ou tout autre liaison rigide entre 10 et 4 (par exemple un joint soudé en 4 et 11) qui peut etre réalisée avantageusement du côté supérieur de la barre de pressage 4. ensuite -. c.l~assc supé- rieure 7 est mise en place, après quoi on dispose entre 4 et 1 des éléments d'écartement et de pressage 5 qui poussent les segments de pressage 1 contre les cylindres appui 2 et ceuxci à leur tour contrel'enroulement 3 de sorte que ce dernier se trouve ramené àla dimension désirée. À ltétat comprimé les organes de pressage définitif s-5 sont mis en place entre 4 et 1, puis la force de pressage exercée de l'extérleur par exemple par des presses 'pneumatiques est supprimée. Lorsque des vis de serrage sont utilisées à la place de presse pneumatique, les vis remplissent elles-memes la fonction des éléments d'écartement et de pressage 5 et continuent à agir. Contrairement-aux dispositifs de pressage usuels comportant des bagues ou organes pressage s'étendant sous les culasses et nécessitant par conséquent de la place sous ces dernières, le dispositif de pressage suivant la présente invention permet de se dispenser de la totalité de la hauteur axiale entre la culasse et les parties d'enroulement-les plus proches, laquelle hauteur représente dans le cas de la structure de pressage classique, en particulier en présence de forces élevées à transmettre, une dimension très importante, de sorte que l'intervalle axial ainsi libéré peut etre utilisé pour la mise en place -d'un enroulement plus élancé à plus faible diamètre, ce qui permet de réaliser des économies importantes en matière première et, par suite de la simplicité de la construction, également en temps de fabrication. Avantageusement, l'agence- ment est utilisé symétriquement du côté supérieur et du côté inférieur, le pressage ne s'effectuant évidemment que dten haut de sorte que les éléments de pressage 5 utilisés du côté inférieur peuvent etre de simples supports en bois prenant appui sur la barre de pressage transversale inférieure 4. REVEN DICÂT IONS 1. Dispositif pour le pressage axial d'enroulements de transformateurs ou de self s sur les cotés frontaux desquels sont montés des cylindres d'appui ouverts ou fermés en matière isolante, caractérise en ce que des segments de pressage spéciaux 1 prenant appui par ltintermédiaire d' éléments d' écarte- ment 5 contre les barres de pressage transversales 4 sont prévus exclusivement à l'extérieur de la zone des culasses et en ce que les segments de pressage 1 sont réalisés et agencés de façon que la force de pressage exercée sur eux par les éléments d'é- cartement 5 soit transmise directement ou indirectement aux cylindres d'appui 2. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé~ en ce que quatre segments de pressage I sont chaque fois associés à un ensemble complet d'enroulements glissé sur une branche formant noyau 6. 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les segments de pressage 1 sont réalisés en une matière isolante à haute résistance mécanique. 4. Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les segments de pressage 1 sont réalisés en bois lamellé comprimé dont les couches s' étendent perpendiculairement à ltaxe dtenroulement. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caracterisé-en ce que des blocs et/ou des disques annulaires sont prévus entre les segments de pressage 1 et les côtés frontaux 2' des cylindres d'appui. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé-en ce qu'il est glissé d'abord entre les segments de pressage 1 et les barres de pressage transversales 4 des presses pneumatiques au moyen desquelles les segments de pressage 1 sont pressés contre les cylindres d'appui 2 et l'enrou- lement, la barre de pressage transversale 4 servant de butée et en ce que, cette compression vers le bas ayant été réalisée, des pièces-d'écartement 5 en matière isolante sont intercalées entre les barres de pressage transversales et les segments de pressage, les presses pneumatiques étant ensuite retirées. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est utilisé à la place de presses hydrauliques des vis de serrage au moyen desquelles les barres de pressage transversales 4 sont, à partir de la structure de pressage 11, appuyées contre les enroulements 3. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les segments de pressage 1 présentent un contour extérieur conforme à celui de l'enroulement mais une étendue tout au plus égale à 1/4 de l'étendue de l'enroulement et en ce que le contour des segments de pressage 1 du c8té de la culasse est adapté au contour de cette dernière en stéten- dant notamment de manière inclinée. 9. Dispositif suivant l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que dans le cas où des blocs sont disposés entre les segments de pressage 1 et les cylindres d'appui 2 sur les c8tés frontaux de l'enroulement, le fluide réfrigérant s'écoule entre les blocs en direction radiale. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, aux organes d'écartement 5 près, la structure choisie pour la zone située entre les barres de pressage transversales 4 et l'enroulement 3 est la même du coté supérieur que du cBté inférieur. Il. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les segments de pressage 1 prennent appui directement sur les cylindres d'appui 2 et en ce que les baguettes situées entre les différents cylindres d'appui 2 et limitant les canaux axiaux pour l'écoulement de l'huile ne s'étendent pas jusqu'aux segments de pressage 1 de sorte qutun écoulement de fluide réfrigérant peut s'effectuer en direction périphérique entre les extrémités des baguettes et les segments de pressage 1 et le fluide réfrigérant peut, du côté de la culasse, entrer et s1 évacuer à l'extérieur des segments de pressage.