Brevet FR2482362A1 — publié le 19811113

248236_2 Bobine électrique d'inductance shunt La présente invention concerne une bobine d'inductance shunt. Il est connu en effet d'utiliser des bobines d'inductance shunt pour compenser l'énergie réactive capacitive dans les longues lignes de transport d'énergie électrique généralement à haute tension, et pour augmenter la stabilité des réseaux. Il existe deux types de bobines d'inductance shunt: l'une dans l'air à manteau magnétique et l'autre à noyau de fer avec entre- fers. Ce second type de bobine d'inductance est de plus en plus utilisé à cause des possibilités qu'elle offre aux utilisateurs au niveau de sa caractéristique de saturation. Un noyau d'une telle bobine est alors constitué par un empilement vertical de tronçons de fer séparés par des entrefers. Dans une réalisation connue, les tôles d'un tronçon sont disposées sensiblement radialement de façon à former vue de dessus un disque avec un trou central. Le disque est réalisé par portions.-Une portion est constituée par une juxtaposition de tôles placées dans des plans verticaux de longueur dégradée par paquets de tôles. Une portion comporte généralement six à huit paquets réalisant des gradins. Dans cette réalisation connue, la direction de laminage des tôles est axiale, parallèle à la direction du champ magnétique principal. Dans une telle disposition, il est difficile d'obtenir un coef- ficient de remplissage, supérieur à 0,8 dans des conditions acceptables. D'autre part, étant donné le sens de laminage des tôles, il est néces- saire de disposer d'autant de rouleaux de tôles magnétiques de largeur différente qu'il y a de paquets de tôles de longueur différente dans une portion, ou bien alors on n'utilise qu'un seul rouleau ayant une largeur correspondant à la longueur du plus long paquet de tôles d'une portion mais alors cela nécessite, pour les paquets de moindre; longueur, une découpe supplémentaire dans le sens perpendiculaire d'o plus de travail et de nombreuses chutes de tôles. La présente invention a pour but d'améliorer le coefficient de remplissage, de faciliter la fabrication industrielle des noyaux et de conserver des pertes fer totales, dues au flux magnétique principal et aux pertes supplémentaires dues aux franges entre tronçons (ou galettes) successifs, minimales. La présente invention a donc pour objet une bobine électrique d'inductance shunt pour lignes de transport d'énergie électrique comprenant un noyau magnétique autour duquel est placé un enroulement électrique, et un manteau magnétique pour la fermeture du circuit magnétique, ledit noyau magnétique comportant un empilement vertical de tronçons de fer, séparés les uns des autres par des-entrefers, chaque tronçon se présentant sous la forme- d'un disque avec un trou central, et étant constitué par une juxtaposition. d'une pluralité de portions, chaque portion comportant une succession de tôles magné- tiques situées dans des plans verticaux parallèles,à l'axe de l'enrou- lement électrique,- caractérisée en ce qu'une dite portion est formée d'un premier paquet de tôles de longeurs toutes identiques et d'un second paquet de tôles de longueurs régulièrement décroissantes d'une tôle à la suivante,-et en ce que la direction de laminage des tôles est perpendiculaire à l'axe de la bobine. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, ledit premier paquet de tôles est divisé en deux parts prenant en sandwich ledit second paquet de tôles. La fabrication industrielle de telles portions de tronçons est alors grandement facilitée puisqu'on n'a alors besoin que d'un seul rouleau de tôle de largeur correspondant à l'épaisseur des tronçons quitte à le refendre dans la longueur pour obtenir la bonne largeur. Une machine automatique programmée peut alors facilement couper les tôles à-la longueur voulue et il n'y a aucune chute. - Le coefficient de remplissage dans une telle disposition est supérieur ou égal à 0,94 ce qui est meilleur que tous les cas connus, et les pertes magnétiques totales qui sont dues aux pertes du flux principal et aux pertes du flux de fuite des franges entre tronçons successifs sont globalement très voisines. En effet si les pertes dues aux flux principal sont, dans la disposition selon l'invention, de l'ordre de deux fois et demi supérieures à celles dans la disposition connue citée ci-dessus, à cause du sens de laminage des tôles qui est dans l'invention, perpendiculaire à l'axe de la bobine, par contre, dans la disposition selon l'invention, les pertes dues aux franges sont négligeables. Au total les pertes ne sont pas supérieures. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description -3 - d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: La figure 1 montre en vue de dessus une portion d'un tronçon de noyau magnétique d'une bobine d'inductance shunt selon l'art antérieur connu. La figure 2 montre un rouleau de t8le magnétique. La figure 3 montre en vue de dessus une portion d'un tronçon de noyau magnétique d'une bobine d'inductance shunt selon l'invention. La figure 4 montre la position des différentes portions dans un tronçon. / Les figures 5 et 6 montrent en vue de dessus et de face un tronçon complet prêt à être imprégné. - En se reportant à la figure 1 qui montre une portion d'un tronçon de noyau d'une bobine d'inductance shunt selon l'art antérieur connu, on voit qu'une portion 1 est constituée par la juxtaposition de plu- sieurs paquets 2, 3, 4, 5 quatre en l'occurrence, de t8les 6. Dans chaque paquet, les t8les ont la même longueur mais eelle- ci est décroissante du paquet 2 au paquet 5. Les tôles 6 sont placées verticalement c'est-à-dire dans des plans parallèles à l'axe 7 de la bobine qui est aussi celui dutronçon 8. Cette portion 1 comporte ainsi des gradins et l'assemblage d'une,.pluralité de telles portions 1 pour former le tronçon complet 8 laisse des vides 9 et le coefficient de remplissage dépasse difficilement 0,8. Ces vides sont ensuite comblés lors de l'imprégnation par de la résine polymérisable. Dans cette disposition connue, la direction de laminage des t8les est parallèle à l'axe 7 de la bobine et symbolisée par le signe repéré 10, or pour découper les tôles, on part de rouleaux tel que le rouleau 11 de la figure 2 dont la direction du laminage est celle indiquée sur cette figure 2 par la flèche F. Ii est donc nécessaire pour chaque paquet 2, 3, 4 ou 5 d'utiliser un rouleau 11 dont' la largeur 1 correspond à la longueur 1 du paquet considéré. On coupe alors des t8les sur une longueur e égale à l'épaisseur e (figure 6) du tronçon 8. Si l'on veut n'utiliser qu'un seul rouleau de- largeur unique on est alors obligé de prendre un rouleau de largeur corres- pondant à la longueur du paquet le plus long: le paquet 2 sur la figure 1 et alors pour les paquets suivants 3, 4-et 5 il est nécessaire -4- de couper dans le rouleau 11 des tôles sur une longueur e mais aussi dans le sens perpendiculaire selon une direction y de façon à obtenir des tôles correspondant à la longueur-des paquets 3, 4 et 5. Outre la coupe supplémentaire nécessitée, cette dernière solution occasionne des chutes importantes. A cause donc de l'orientation des tôles 6 dans les portions 1 on est obligé de limiter le nombre de paquets constituant une portion 1 puisqu'il faut autant de rouleaux de largeurs différentes qu'il y a de paquets (la solution à rouleau de largeur unique étant exclue à cause des chutes et de la complication). On augmente donc la largeur des paquets de manière à obtenir un compromis raisonnable entre le nombre de paquets et le coefficient de remplissage. Dans l'esprit de l'homme de l'art, la disposition des tôles de telle sorte que le sens du laminage soit celui indiqué par le signe réfé- rencé 10 c'est-à-dire parallèle à l'axe 7 de la bobine est évident puisqu'il correspond au sens du flux principal de la bobine. L'invention réside justement dans le fait, comme on le voit sur la figure 3, de disposer les tôles de telle sorte que leur sens de laminage soit, pour chaque tôle, perpendiculaire à l'axe 7 de la bobine soit dans le sehs F1. On peut alors dégrader la longueur des tôles de l'une à la' suivante et non plus par paquets et il suffit d'avoir un rouleau de tôle dont la largeur correspond cette fois- ci à l'épaisseur constante e, figure 6, du tronçon 1. La machine étant programmée de manière à couper des largeurs de tôles variables ce qui n'offre aucune difficulté. Les essais ont montré que bien que le sens de laminage des tôles soit perpendiculaire au flux principal, les pertes totales sont sensiblement les mêmes et ceci grâce à la diminution considérable des pertes dans le flux de franges entre les différents tronçons 8. On a donc une fabrication beaucoup plus simple et un meilleur coef- ficient de remplissage, en conséquence à section utile de fer égale-, le diamètre extérieur du tronçon est plus faible donc les masses de fer, de cuivre de l'enroulement et des isolants sont plus faibles. La figure 3 montre donc une portion 1 d'un-tronçon 8 réalisé selon l'invention. Cette -portion est constituée- de deux paquets 12 et 13 de tôles 6 ayant toutes une longueur identique. Ces deux paquets 12 et 13 prennent en sandwich un paquet de -5- tôles 14 qui ont toutes des longueurs différentes. La figure 4 montre la juxtaposition des différentes portions 1 dans le tronçon 8. Les figures 5 et 6 montrent un tronçon complet prêt à l'impré- gnation. Pour le maintien des tôles, on a placé à la périphérie externe et interne des cylindres 15 et 16 mécaniquement résistants et isolants et sur le dessus et le dessous une toile en tissus de verre 17 et 18. Sur le dessus du tronçon, sont placés des séparateurs 19 de manière à réaliser un entrefer entre le tronçon et le suivant qui sera posé au-dessus. Ces séparateurs sont en ardoise. L'ensemble est alors placé dans un four dans lequel on réalise le vide, on verse alors goutte à goutte une résine d'imprégnation telle qu'une résine époxy polymérisable puis on exécute le traitement thermique pour la polymérisation. -6- REVENDICATIONS 1/ Bobine électrique d'inductance shunt pour ligne de transport d'énergie électrique comprenant un noyau magnétique autour duquel est placé un enroulement électrique, et un manteau magnétique pour la fermeture du circuit magnétique, ledit noyau magnétique comportant un empilement vertical de tronçons (8) de fer séparés les uns des autres par des entrefers, chaque tronçon se présentant sous la forme d'un disque avec un trou central, et étant constitué par une juxtaposition d'une pluralité de portions (1), chaque portion comportant une succession de tôle.s magnétiques (6) situées dans des plans verticaux parallèles à l'axe (7) de l'enroulement électrique, caractérisée en ce qu'une dite portion est formée d'un premier paquet de tôles de longueurs toutes identiques (12, 13) et d'un second paquet de tôles (14) de longueurs régulièrement décroissantes d'une t8le à la suivante, et en ce que la direction (F1) de laminage des-tôles est perpendiculaire à l'axe de la bobine. 2/ Bobine électrique d'inductance shunt selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier paquet de tôles est divisé en deux parts (12, 13) prenant en sandwich ledit second paquet de tôles (14).