Brevet FR2315186A1 — publié le 19770114

La présente invention concerne le domaine de l'électrotechnique, et en particulier les enroulements des machines électriques polyphasées et a plus précisément pour objet un enroulement statorique hexaphasé de machines électriques Le développement de l'énergétique entrain un accroissement continu de la puissance des turbo-alternateurs d'un groupe. Un des procédés qui permet d'augmenter dans la même proportion l'utilisation d'une machine électrique consiste à utiliser des enroulements statoriques hexaphasés. Les enroulements hexaphasés augmentent l'utilisation de la machine électrique en raison du facteur de bobinage amélioré. En outre, ils offrent un certain nombre d'autres avantages ; par exemple, ils permettent de réduireles pertes supplémentaires de la machine. I1 est avantageux d'utiliser les enroulements hexaphasés dans les machines électriques d'une puissance égale ou supérieure à 1 200 KW. Les enroulements statoriques hexaphasés connus deys machines électriques sont composés de deux enroulements triphasé qui sont électriquement décalés l'un par rapport à l'autre. Ce décalage est ordinairement de 300 électriques. Dans ce cas il est facile d'effectuer la transformation delta force électromotrice hexaphasée obtenue aux bornes de la machine électrique en une force électromotrice triphasée à l'aide d'un transfvrmateur dont les enroulements basse tension sont connectés, l'un en étoile, l'autre en triangle, et reliés chacun à un enroulement de l'alternateur. 'enroulement haute tension de transformateur est conneeté suivant un montage en étoile. Un des inconvénients de l'enroulement hexaphasé de conception classique réside dans l'accroissement de la tension entre les barres dans le bobinage frontal de 1 #enroulement comparativement à 1'enroulement triphasé. L'augmentation de la puissance de la génératrice entraîne l'augmentation de la tension dans l'enroulement statorique. À l'heure actuelle, de puismmm- E alternateurs sont conçus pour une tension de 22-kt et davantage. Une des difficultés essentielles créés par l'acBroissement de la tension réside dans l'apparition de décharges en couronne sur les bobinages frontaux de l'enroulement statorique. En règle générale on fait usage, dans les alternateurs, d'enroulements triphasés à deux couches, dans lesquels la plus haute tension entre les barres voisines du bobinage frontal se produit sur la jonction des zones de phases, et c'est à ces endroits qu'ont lieu sur l'isolation les décharges en couronne les plus intenses. En cas de connexion des enroule.ents en étoile, ladite tension est de 1,73 fois plus élevée que la tension de phase. Afin de rendre plus favorables les conditions de fonctionnement de l'isolation on a recours à différents moyens dans la construction des bobinages frontaux, notamment en déposant des revtements semi-conducteurs sur ladite isolation, en égalisant le ohamp, etc. Cependant, avec la tendance à accroître la tension, l'application de ces moyens assurant un fonctionnement prolongé et fiable est compliquée. Dans lesdits enroulements hexaphasés avec décalage des enroulements triphasés de 300 électriques, la tension entre les barres situées sur la jonction des zones de phases des bobinages frontaux atteint une valeur 1,93 fois supérieure à la tension de phase, c'est-à-dire de t1,5% supérieure à la tension disponible entre les barres dans les enroulements triphasés ayant la même tension de phase. Le but de la présente invention est de mettre au point un enroulement hexaphasé qyant une tension maximale réduite entre les barres du bobinage frontal. Dans ce but, les enroule;-.ents triphasés constituant les enroulements hexaphasés sont bobinés suivant des sens différents, c'est-à-dire que lorsque le bobinage d'une phase de l'enroulement triphasé est réalisé progressif, celui de la phase suivant de même nom de l'autre enroulement triphasé est réalisé rétrograde. Les sorties de ces enroulements triphasés sont alors avantageusement réalisées des côtés opposés du stator. Dans ce mode de réalisation, la tension maximale possible dans l'enroulement sur la jonction des zones de phases baisse et est approximativement égale à la tension de phase. Cela évite pratiquement l'apparition d'une couronne même dans le cas d'une tension nominale élevée, et permet d'augmenter la tension nominale des machines électriques, ce qui contribue au progrès Dans ce qui suit, un mode de réalisation de l'invention va être décrit en détail à titre d'exemple non limitatif, relativement à un enroulement hexaphasé à deux couches à trentesix encoches (le nombre d'encoches peut être différent), avec référence aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est le schéma de principe d'un enroulement hexaphasé selon l'invention ; - la figure 2 représente un diagramme vectoriel des forces électromotrices d'encoche dans l'enroulement hexaphasé de la figure 1. La figure 1 représente un enroulement statorique hexaphasé à deux couches d'une machine élFctrique, lequel est composé de deux enroulements triphasés décalés de 300 électriques l'un par rapport à l'autre. Les repères de t à 36 sont les numéros des encoches contenant l'enroulement statorique. Sur le schéma , les barres supérieures du bobinage sont représentées par des traits pleins, les barres inférieures, par des traits en pointillé. Le premier enroulement triphasé est représenté par de gros traits, le deuxième enroulement triphasé, par des traits fins. Les sorties des enroulements triphasés sont réalisées des cotés opposés du stator. les débuts des phases du premier enroulement triphasé sont désignés par AI 31 C Ct' et les extrémités des phases de cet enroulement par A2I, 312, 4 D'une manière similaire, les débuts des phases du deuxième enroulement triphasé sont désignés par par AiIS B1 t et les extrémités de ces phases par, A2II, B2II, C2II. Chaque phase de l'wnroulement occupe, suivant une circonférence, deux zones de phase, c'est-à-dire que la circonférence totale est divisée en douze zones de phase. Dans l'exemple considéré, il y a trois encoches dans chaque zone de phase. Ainsi par exemple, sur les barres supérieures, la première zone de la phase A occupe les encoches 1, 2, 3, et la deuxième zone de la phase A, les encoches 19, 20, 21. Les groupes de bobines d'une phase situés dans les différentes zones de phase sont connectés en parallèle (on peut aussi utiliser une connexion en série). A la figure 1 on voit un décalage de 300 électriques des axes des phases AI et A11 des enroulements triphasés. Les spires constituant la première zone de la phase AI sont interconnectées de telle façon qutn suivant cet enroulerert on passe successivement par Les encoches 1-16-2-17-3-18 cela veut dire qu'en suivant cet enrouleîrent on se déplace à droite sur la figure 1. La zone suivant! est occupée par la phase A11 du deuxième enroulement triphasé. E+ vivant cet enroulement, on passe successivement par les encoches 2î-6-20-5- -19-4, c'est-à-dire qu'on se déplace à gauche sur la figure. Il s'ensuit que le bobinage du premier enroulement triphasé est réalisé de gauche à droite, et le bobinage du deuxième enroulement triphasé, dans le sens inverse, c'est-à-dire, de droite à gauche sur la figure. Ainsi les bobinages des phases de même nc:fl des enroulements triphasés sont de sens inverses. Dans ce cas la tension entre les barres surla jonction des zones des bobinages frontaux est à peu près égale à la tension de phase. Ceci est expliqué à l'aide de la figure 2. Sur la figure 2 les numéros des vecteurs des forces électromotrices d'encoche de l'enroulement hexaphasé sont conformes au numérotage des encoches du stator de la figure 1. Les forces électromotrices des barres supérieures sont désignes à l'aide de traits fins, et les forces électromotrices des barres inférieures, à l'aide de gros traits. I La force électromotrice d'une zone de la phase A du premier système triphasé est égale à la somme des vecteurs représentant les forces électromotrices, respectivement, des encoches 1-16-2-17-3-18 . Le vecteur représentant la force électromotrice de l'encoche i se trouve au début de la phase, tandis que le vecteur représentant la force électromotrice de l'encoche 18 se trouve à l'extrémité de la phase, c'est-à-dire que la barre renfermée dans l'encoche t est sous tension de phase par rapport i la masse, et celle renfermée dans l'encoche 18 est, respectivement, souension nulle. On considère maintenant la tension disponible sur la jonction des zones de phase, par exemple entre les barres renfermées dans les encoches 1 et 36 (barres supérieures). la barre supérieure située dans l'encoche î appartient à la phase z du premier enroulement triphasé ; la barre supérieure située dans 11 encoche 36 appartient à la phase BII du deuxième enroulement triphasé. D'après la figure 2, la tension entre ces barres ne dépasse la tension de phase que d'une valeur égale à la moitié de la tension par spire. Entre les autres barres situées sur les jonctions des zones de phase, la tension ne dépasse pas, elle non plus, cette valeur. Ainsi, la tension maximale possible dans l'enroulement hexaphasé sur la jonction des zones de phase se trouve réduite et est approximativement égale à la tension de phase. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Enrouleirent statorique hexaphasé d'une machine électrique, composé de deux enroulements triphasés, électriquement décales l'un par rapport à l'autre, caractérisé en coque le bobinage des phases de même nom des enroulements triphasés est réalisé dans des sens inverses, de sorte que le bobinage de l'un des enroulements triphasés est fait de gauche à droite, et celui de l'autre, de droite à gauche. 2.Enroulement hexaphasé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les sorties des enroulements triphasés sont réalisées des côtés opposés du stator de la machine électrique.