Brevet FR2316775A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne le domaine de la construction des machines électriques et notamment les dispositifs servant à connecter électriquement les conducteurs d'amenée de courant des rotors d'une génératrice et d'une excitatrice. On connaît des dispositifs dans lesquels la connexion du conducteur d'amenée de courant du rotor de la génératrice avec le conducteur d'amenée de courant du rotor de l'excitatrice se fait par l'intermédiaire de contacts à ressort, dont les surfaces de contact se trouvent dans le plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre. La particularité de cette conception réside dans la petite superficie des surfaces de contact et dans un nombre important de pièces. En plus, l'application intime des contacts assurée uniquement par des ressorts ne donne pas la possibilité d'obtenir une fiabilité élevée de la jonction des contacts soumise aux courants notables d'excitation (atteignant par exemple 8000 A dans une génératrice à turbine de 1200 MW) de la génératrice dans les conditions de vibrations élevées aux extrémités des arbres. On connait également un dispositif, destiné à connecter électriquement les conducteurs d'amenée de courant des rotors de génératrice et d'excitatrice, réalisé sous forme de barres engagées radialement dans la zone des demi-accouplements et raccordées à l'aide de boulons, posés dans les orifices débouchant des brides des demi-accouplements. L'application de la conception envisagée pour transmettre des courants importants présente certaines difficultés résultant des particularités suivantes. Comme on l'a déjà mentionné, les surfaces de contact électrique sont placées dans la zone des brides des demiaccouplements; il en résulte la réduction de la surface de la bride, utilisée pour sa destination normale, c'est-à-dire transmettre le couple moteur. Il convient de noter qu'aux courants importants les surfaces de contact électrique sont notables. Ctest pour cette raison que l'encombrement de la bride croit sensiblement. En outre, l'ensemble du conducteur d'amenée de courant et de son isolement est sensiblement compliqué car les barres puissantes amenant le courant, courbées sous un angle droit par rapport à l'axe de rotation de la machine, sont soumises à des charges centrifuges eonsidérables, engendrées pendant la rotation de l'arbre. On connaît également un dispositif pour la connexion électromécanique, utilisé de préférence pour les machines électriques, dans lequel la connexion électrique des conducteurs d'amenée de courant s'opère à l'aide de contacts à fiches. Cette conception est compliquée, ce qui est du à un nombre important de jonctions de contact. On connaît aussi un dispositif pour la connexion des conducteurs d'amenée de courant des rotors de génératrice et d'excitatrice, réalisé sous forme de barres introduites radialement dans la zone des demi-accouplements et usinées en forme de cône, entre lesquelles est posé un coin conducteur de courant. La conception mentionnée nécessite d'usiner assez soigneusement les surfaces de contact de la barre et du coin conducteur de courant et, en outre, des charges complémentaires considérables agissent sur les boulons raccordant les demi-accouplements et transmettant le couple moteur, ce qui impose la fabrication de boulons à partir d'un matériau de hautes propriétés mécaniquels On s'est posé le problème de simplifier la construction et d'élever la fiabilité de la connexion électrique des conducteurs d'amenée de courant des rotors d'excitatrice et de génératrice d'une puissance importante, de 1200 MW et davantage. Le problème est résolu par le fait que le dispositif pour la connexion électrique des conducteurs d'amenée de courant des rotors de génératrice et d'excitatrice, réalisé sous forme de barres souples introduites dans la zone de jonction mécanique des arbres, conformément à l'invention, est caractérisé par le fait que, sur la face de l'un des arbres est prévu un tenon audessous duquel sont superposées, parallèlement à l'axe de l'arbre, les barres fixées audit tenon à l'aide d'un étrier embrassant lesdites barres et le tenon dans la section transversale de l'arbre.Dans le dispositif exécuté selon cette conception, la pression est répartie sous l'action des forces centrifuges de l'étrier et également des barres régulièrement suivant toute la surface de contact et orientée perpendiculairement par rapport à elle. L'etrier est isolé des barres et les barres sont isolées de l'arbre à l'aide de pièces isolantes intercalaires. Ci-après, on donne une description détaillée d'un exemple de réalisation du dispositif pour la connexion électrique des conducteurs d'amenée de courant des rotors de génératrice et d'excitatrice avec les références aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le dispositif pour la connexion électrique des conducteurs d'amenée de courant d'une génératrice et d'une excitatrice, conformément à I'invention, en coupe longitudinale - la figure 2 montre la coupe suivant la ligne II-II sur la figure 1. L'arbre I (figure 1) du générateur porte un demi-accouplement 2, fixé à celui-ci. A l'aide des boulons 3, ce demi-accouplement 2 est raccorde au demi-accouplement 4, fixé sur l'arbre 5 de l'excitatrice. Dans l'orifice axial des arbres 1 et 5 sont posées une tige conductrice de courant 6, reliée à l'enroulement d'excitation de la génératrice, ainsi qu'une tige conductrice de courant 7, reliée au redresseur de l'excitatrice (non représenté sur la figure 1), respectivement. Dans la zone de raccordement des arbres 1 et 5 (figez 1 et 2), les barres 8 et 9 sont fixées aux tiges conductrices de courant 6 et 7. En vue d'assurer une souplesse, les barres mentionnées sont constituées par un feuil- letage en cuivre (feuille de 0,3 à 0,5 mm) et dotées de plaques revêtues d'argent 10 posées du cotte des surfaces de contact.Pour assurer un feuilletage monolithe, le feuilletage de chaque barre est soudé à la plaque 10 par un soudage de contact dans le vide sur la partie du contact électrique de la barre 8 avec la barre 9. La barre 8 est superposée sur la barre 9 parallèlement à l'axe des arbres 1 et 5. Un tenon de bute 11, prévu sur la face de l'arbre 5, est destiné à appliouer la barre 9 contre la barre 8 dans la direc ticn radiale pendant la rotation de l'installation sous l'action des forces centrifuges. Pour former ledit tenon, on réalise un alesage clindrique dans le corps de l'arbre suivant l'axe et on forme une enceinte destinée à abriter les barres flexibles Z et 9. Ceci fait, on procède au fraisage des rainures pour l'étrier 12 qui est posé sur le tenon 11 ainsi formé. n vue de créer une haute pression de contact, les barres 8 et 9 ainsi que le tenon sont embrassés par l'étrier 12 dans la section transversale des arbres 1 et 5. La partie massive de l'étrier 12 est disposée sur le plus grand rayon de rotation. Les étriers 12 sont isolés des barres 8 et 9. Les barres 8 et 9 sont isolées du tenon de bute 11 de l'arbre 5 à l'aide de joints 13 et 14 en fibre de verre respectivement. Dans le but d'assurer la fixation de l'étrier 12 et des barres 8 et 9 sur le tenon 11 ainsi que pour la pression de contact initiale avant le démarrage de l'installation, on a pratiqué un orifice taraud 15 dans l'étrier 12 et un orifice lisse 16 dans le demi-accouplement 4, qui sont coaxiaux entre eux et destinés à l'emplacement d'un élément de fixation (non représenté sur la figure). La pression principale de contact se produit pendant la rotation de l'installation. Pendant la rotation de l'installation, la barre 9 ainsi que l'étrier 12, accroché-à elle, exercent la pression dans la direction radiale sur la barre 8 sous l'action des forces centrifuges en appliquant cette pression par l'intermédiaire des joints d'isolement 13 contre le tenon 11. La pression de contact, engendrée au cours de la rotation de l'installation, se répartira régulièrenent suivant toute la surface de contact, et sera orientée perpendiculairement par rapport à elle, ce qui, grâce à la présence de l'étrier 12, doté d'une partie massive, assure la pression de contact entre les barres suffisamment pour la transmission fiable, à la surface correspondante du contact, du courant d'excitation se montant à 8000 A et davantage. Dans ce cas, les vibrations notables qui sont engendres habituellement aux extrémités des arbres n'influeront pas sensiblement sur la fiabilité du fonctionnement du dispositif. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la connexion électrique des conducteurs d'amenée de courant des rotors d'une génératrice et d'une excitatrice, réalisé sous forme de barres souples, introduites dans la zone de la jonction mécanique desdits rotors, caractérisé par le fait que, sur la face de l'arbre de l'un des rotors, est prévu un tenon au-dessous duquel sont superposées,parallèlement à l'axe de l'arbre,les barres, fixées audit tenon à l'aide d'un étrier qui embrasse lesdites barres et le tenon dans la section transversale de l'arbre. 2 - Dispositif conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étrier est pourvu d'un orifice destiné à l'emplacement d'un élément de fixation assurant la fixation des barres souples et de l'étrier par rapport audit tenon.