Brevet FR2219505A1 — publié le 19740920

La présente invention est relative à un transformateur de courant à primaire commutable, qui comprend au moins deux unités d'enroulement primaire disposées dans une enveloppe et dont les raccordements passent à l'extérieur par des traversées. Le brevet déposé en République Fédérale Allemande et soumis à l'inspection publique sous le nO 1.488.255 décrit déjà un transformateur de courant dont l'appareil de commutation se trouve en dehors de la tête du transformateur. Dans ce système, chaque raccordement d'enroulement primaire doit autre mené à l'extérieur, depuis l'espace intérieur du transformateur, à travers la tête de ce dernier, cela au moyen d'une traversée distincte. Chaque traversée exige des conducteurs pleins, des garnitures résistant à l'agent isolant et des isolants électriques. De plus, l'envelop- pe de la tete du transformateur de courant doit entre munie d'orifices supplémentaires destinés à recevoir les traver suées. L'invention vise à établir untransformateur de courant dont les raccordements d'enroulement primaire sont menés à partir de l'espace intérieur du transformateur vers l'extérieur, à travers l'enveloppe de la cette, à l'aide d'un nombre minimal de traversées0 Suivant l'invention, le but ci-dessus est atteint par le fait que les traversées comportent chacune deux conducteurs concentriques isolés électriquement l'un de l'autre, et en ce que le conducteur extérieur de la première traversée est relié galvaniquement,.par l'intermédiaire d'une première unité d'enroulement primaire, au conducteur intérieur de la seconde traversée, tandis que le conducteur intérieur de la première traversée est relié galvaniquement, par l'in- termédiaire d'une seconde unité d'enroulement primaire, au conducteur extérieur desla seconde traversée. Le système suivant l'invention permet de reduire de moitié le nombre de traversées courant à ce jour. Ceci abaisse notablement le cobt de la production de la tette du transformateur de courant Un autre avantagé consiste en ce que des tettes pour transformateurs non commutables, qui comportent deux ou quatre orifices par exemple, peuvent titre employés pour transformateurs commutables. I1 s' ensuit que le stockage est simplifié et qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des outils d'emboutissage et des modèles de fonderie supplémentaires. Dans une forme de réalisation particulièrement favorable, on peut adopte pour le transformateur de courant une disposition consistant en ce qu'un conducteur extérieur tubulaire et un conducteur intérieur plein en forme de T sont séparés l'un de l'autre par un isolant électrique en ce que le conduct-eur extérieur présente sur son extrémité extérieure -étroite un filet extérieur, sur lequel se visse un écrou de contact servant à étanchéifier l'enveloppe, remplie d'agent isolant, de la tête du transformateur d'intensité et, simultanément, à caler le conducteur extérieur, ainsi que le pôle de raccordement de primaire, en pressant l'extrémité intérieure large contre des couches intercalaires ;; et en ce que le conducteur intérieur présente à son extrémité extérieure é; troite un filet extérieur, sur lequel se vissent un écrou de contact servant à étanchéifier l'enveloppe, remplie d'agent isolant, de la ite du transformateur d'intensité et, simultanément, à caler le conducteur intérieur, en pressant l'dxtrémi- té intérieure large contre des couches intercalaires, ainsi qu'un autre écrou, lequel sert à caler un étrier d'inversion pivotant sur l'extrémité extérieure du conducteur intérieur. Une solution particulièrement avantageuse, mais qui suppose des unités d'enroulement primaire identiques, consiste à dimensionner les traversées de telle façon que les conducteurs extérieurs tubulaires possèdent la mtme capacité de courant alternatif que les conducteurs intérieurs pleins On obtient ainsi une charge uniforme des conducteurs concentriques en couplage série et en couplage parallèle, de sorte que, compte tenu du mode de couplage, le transformateur de courant peut tolérer des intensités de courant primaire dans un rapport de 1 : 2, soit, par exemple, 600A et 1200 A. Pour commuter du couplage série vers le couplage parallèle, ou inversement, il est recommandé de prévoir des étriers d'inversion aux extrémités extérieures des conducteurs intérieurs, la disposition étant telle que, en couplage série, les étriers d'inversion pivotant des deux conducteurs intérieurs peuvent titre réunis l'un à l'autre par une barrette de liaison et que, en couplage parallèle, le conducteur intérieur de chaque traversée peut être connecté,-par l'intermédiaire de l'étrier d'inversion pivotant correspondant et de la vis de contact correspondante, au p81e de raccordement primaire, connecté au conducteur extérieur correspondant. On a constaté qu'il était très avantageux de connecter directement un pôle d-e raccordement de primaire à l'enveloppe conductrice de la tête du transformateur de courant. L'invention sera exposée ci-après d'us manière plus détaillée en se référant à un exemple de réalisation représenté dans les dessins. Dans ces dessins la figure la représente le système suivant l'invention en montage série la figure lb représente le même système en montage parallèle ; la figure 2 est une coupe verticale de la tête du transformateur de courant ; la figure 3 est une vue en plan dé la tette du transformateur de courant ; la figure 4 représente la capacité de courant alternatif des conducteurs de courant pleins et tubulaires. Les mêmes éléments sont désignés par les messes chiffres de référence dans toutes les figures. Ainsi qu'on le voit dans les figures la et lb les quatre conducteufs de sortie 1,2,3,4 des unités d'enroulement primaires 5,6 conduisent à travers les orifices 7, 8 prévus dans ltenveloppe 9 de la tête du transformateur, depuis l'espace intérieur de celui-ci jusqu'aux pales de commutation désignés par Kas Xb, La et h Le Le-pslè de commutation Ka est raccordé au réseau ceté générateur (K), tandis que le pale de commutation Lob est raccordé au réseau c8té utilisateur (L). Dans le montage série, 1a et Kb sont court-circuités au moyen d'une barrette 10 située en dehors de l'espace intérieur du transformateur, tandis que, dans le montage parallèle, Ka et Kb ou La et Lb sont court circuités au moyen d'un étrier d'inversion pivotant 11 ou 12, respectivement Les figures 2 et 3 représentent une for- me de réalisation partiolièrement avantageuse de l'invention0 Suivant la figure 2, la traversée coté K (L) se compose de deux conducteurs concentriques 13, 15, (14 , 16), séparés l'un de l'autre par l'isolant électrique 17 (18).Le conducteur extérieur 15 coté K est séparé de l'enveloppe 9 par l'isolant électrique 19, tandis que le conducteur extérieur 16 du coté L est relié galvaniquement à cette enveloppe. Le conducteur intérieur plein de la traversée ceté K est connecté, d'une part, par l'entremise de l'u- nité d'enroulement primaire 6, au conducteur extérieur tubulaire 16 de la traversée coté L et, d'autre part, à l'étrier d'inversion 11. De mime , le conducteur intérieur plein 14 de la traversée côté L es connecté pat l1entremise de l'unité d'enroulement primaire 5 au conducteur extérieur tubulaire 15 de la traversée ceté K et à l'étrier d'inversion 12. Les raccordements au secteur 20; 21 sont établis coté K (L) par l'entremise d'un pôle de raccordement de primaire 22 (23) qui est pressé contre un disque élastique 28 (29) par un écrou de contact 26 (27) guidé sur le filet extérieur 24 (25) du conducteur tubulaire. En serrant l'écrou de contact, on applique, coté E, les garni- tures isolantes 30, 31, en ébonite par exemple, à pression contre l'isolant électrique 19 et la paroi 9 de l'enveloppe. C8té L, le serrage de l'écrou 27 produit l'application à pression de la garniture isolante 32 contre la paroi 9 de l'enveloppe. Les disques élastiques 28 et 29 servent ici à assurer une transmission uniforme de l'effort. En serrant l'écrou de contact 33 (34) côté (L) sur le filet extérieur 35 (36) du conducteur intérieur plein 13, 14, on applique à pression le disque élastique 37 (38) contre l'isolant 17 (18) et donc aussi les garnitures isolantes 39, 40 (41, 42) contre les conducteurs concentriques De cette façon, l'enveloppe 9 est étanchéifiée vis-à-vis de l'agent isolant 43, qui consiste de préférence en huile ou en SF6 L'étrier d'inversion pivotant 11 (12) coté K (L) peut être appliqué à pression contre l'écrou de contact 33 (34), par l'intermédiaire d'un aialue élastique 46 (47), à la suite du serrage d'un autre écrou 44 (45) et,grace à un ajustement approprié, être réuni au ptle de raccordement de primaire 22 (23) au moyen d'un assemblage à vis 48 (49). Le trajet du courant dans un montage parallèle sera décrit d'une manière plus détaillée en considérant la figure 2. Pour coupler les deux unités d'enroulement 5,6 en parallèle, on connecte les ptles de raccordement de primaires 22, 23 - reliés aux conducteurs extérieurs 15,16aux conducteurs intérieurs 13} 14, au moyen des étriers d'inversion pivotants 11, 12 et des assemblages à vis 48, 49.Le courant se dirige désormais, à partir du raccordement au secteur 20 c8té K, itune part directement vers le conducteur extérieur 15 et de là, par l'unité d'enroulement primaire-5, le conducteur intérieur 14, coté L-et l'étrier d'inversion 12, vers le p81e de raccordement de primaire 23 et, d'autre part, par l'étrier d'inversion 11, vers le conducteur intérieur 13 et de là, par l'unité Eenroulement primaire 6, le conducteur extérieur 16, également vers le pole de raccordement de primaire 23 et donc vers le raccordement au secteur 21. La figure 3 représente le trajet du courant pour un couplage série. On fait basculer les étriers d'inversion 11, 12 de 900, dàns le même sens, autour de l'axe de rotation commun des deux traversées, de manière à les amener dans le plan du dessin et on les relie entre eux à l'aide d'une barrette de connexion 10, que l'on fixe aux deux étriers d'inversion 11, 12 à l'aide des assemblages à vis 48, 49. Partant du raccordement au secteur 20, le courant se dirige par le pale de raccordement de primaire 22, le conducteur extérieur 15 (figure 2), l'unité d'enrou- lement primaire 5, vers le conducteur intérieur 14 coté L De là, le courant retourne vers le côté K par l'étrier dtin version 12 (figure 3) et la barrette de connexion 10. Le courant atteint ensuite, par l'étrier d'inversion 11, le conducteur intérieur 13 (figure 2), d'où il parvient, par l'unité d'enroulement primaire 6, au conducteur extérieur 16 du coté L et, par le poule de raccordement primaire 23, à la borne de raccordement 21 du secteur. On exposera ci-après, en se référant à un exemple de réalisation, le dimensionnement des conducteurs concentriques des traversées. Un transformateur de courant , commutable càté primaire dans un rapport de 1 : 2, est appelé à entre utilisé dans un circuit calculé pour un courant de (3b) A (figure 4). On supposera qu'il circule un courant alternatif de fréquence f Xt 50 Hz. Des expériences poussées et des calculs précis ont permis de déterminer la capacité de courant alternatif J de conducteurs pleins et de conducteurs tubulaites, en tant que fonction dé leurs dimensions géométriques. Dans la figure 4 on a représenté graphiquement les résultats des essais correspondants. On a porté en abscisse le diamètre des conducteurs pleins et tubulaires en unités a et en ordonnée, la capacité de courant alternatif en unités b À A titre de paramètre, on a indiqué pour les con- ducteurs tubulaires l'épaisseur de parois en unités a . La courbe avec le paramètre 2 s - d se rapporte au conducteur plein, celui-ci ne comportant pas de creux. I1 ressort de la figure 4 qu'une intensité de courant alternatif de 3b exige un conducteur plein dtun diamètre de 2,8 a. D'autre part, un conducteur tubulaire d'un diamètre de 2,8a et d'une épaisseur de paroi 0,2 a et un conducteur plein d'un diamètre de 1,7a peuvent être chargés chacun de 1,5 b; c'est-à-dire, ensemble, de 3 b. On dispose donc encore d'une épaisseur de paroi de 0,35 a pour l'isolant électrique. R E V E N D I C À I O N S l.Transformateur de courant à primaire commutable, qui comprend au moins deux unités dlenroulement primaire disposées dans une enveloppe et dont les raccordements passent à l'extérieur par des traversées, caractérisé en ce que les traversées comportent chacune deux conducteurs concentrique3 (13, 15, 14, 16) isolés électriquement l'un de l'autre, et en ce que le conducteur extérieur (15) de la première traversée est relié galvaniquement, par l'intermédiaire d'une première unité d'enroulement primaire (5), au conducteur intérieur (14) de la seconde traversée, tandis que le conducteur intérieur (13) de la première traversée est relié galvaniquement par 11 intermédiaire d'une seconde unité d'enroulement primaire (6) au conducteur extérieur (16) de la seconde traversée. 2. Transformateur de courant à primaire commutable, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un conducteur extérieur tubulaire (15,16) et un conducteur intérieur plein (13,14) en forme de g sont séparés l'un de l'autre par un isolant électrique (17,18) ; en ce que le conducteur extérieur (15, 16) présente sur son extrémité exte rieure étroite un filet extérieur (24,25), sur lequel se visse un écrou de contact (26,27) servant à étanchéifier 1'enve- loppe (9), remplie d'agent isolant de la tête du transformateur d'intensité remplie d'agent isolant et, simultanément, à -caler le conducteur extérieur (15,16), ainsi que le pôle de raccordement de primaire (22,23), en pressant l'extrémité intérieure large contre des couches intercalaires (30, 31, 32); et en ce que le conducteur intérieur (13, 14) présente à son extrémité extérieure étroite un filet extérieur (35 36), sur lequel se vissent un écrou de contact (33,34) servant à étanchéifier l'enveloppe (9), remplie d'agent isolant, de la tête du transf-ormateur d'intensité et-, simultanément, à caler le conducteur intérieur (13, 14), en pressant l'extrémité intérieure large contre des couches intercalaires (39,40,41,42), ainsi qu'un autre écrou (44, 45), lequel sert à caler un trier d'inversion pivotant (11,12) sur l'extrémité extérieure du conducteur intérieur (13, 14). 3. Transformateur de courant à primaire commutable, suivant la revendication l, caractérisé en ce que le conducteur extérieur tubulaire (15,16) possède la même capacité de courant alternatif que le conducteur intérieur plein (13,14). 4. Transformateur de courant à primaire commutable, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, en couplage- série, les étriers d'inversion (11, 12) des deux conducteurs intérieurs (13, 14) sont reliés au moyen dtune barrette de connexion (10). 5. Transformateur de courant à primaire commutable,suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, en couplage parallèle, le conducteur intérieur de chaque traversée est relié, par l'intermédiaire de l'étrier d'inversion pivotant (11,12) et de l'assemblage à vis correspondant (48, 49) , au pole de raccordement de primaire (22, 23) qui est connecté au conducteur extérieur considéré (14, 16). 6. Transformateur de courant à primaire commutable, suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ptle de raccordement de paimaire (23) est connecté directement à 11 enveloppe conductrice (9) de la tête du transformateur de courant.