Brevet FR2486703A1 — publié le 19820115

La présente invention concerne un enroulement de régulation de transformateur comprenant une pluralité de contacts de connexion, associés à des potentiels différents, chaque contact de connexion représentant une étape de régulation correspondante, ledit enroulement comprenant une pluralité de boucles conductrices de courant sensiblement hélicoïdales à plusieurs spires qui sont renfermées dans un corps d'enroulement cylindrique creux d'axe longitudinal vertical, ces boucles. conductrices de courant étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres et disposées de façon que chacune de ces boucles conductrices de courant comprenne un point extrême supérieur à l'extrémité supérieure du corps d'enroulement et un point extrême inférieur à l'extrémité inférieure du corps d'enroulement, une pluralité de premiers éléments de connexion électrique étant disposés de façon à relier une pluralité des points extrêmes supérieurs à une pluralité des points extrêmes inférieurs de manière que les boucles conductrices de courant hélicoïdales soient reliées en série entre elles, une pluralité des éléments de connexion étant connectés chacune à un des contacts de connexion. De tels enroulements de régulation sont connus du brevet suédois n0 389 942 et de la demande de Brevet allemand n0 2 938 531 correspondant à la demande américaine no 79 989. Lors d'oscillations transitoires, il se produit souvent des tensions élevées sur l'enroulement de régulation, notamment sur les parties d'extrémité de l'enroulement. On sait que ces tensions sont fonction du couplage capacitif entre les diverses spires de l'enroulement, un couplage capacitif relativement fort donnant des surtensions inférieures à celles d'un couplage capacitif relativement faible. Au niveau de la conception d'un enroulement de régulation, on vise, par conséquent, l'obtention d'une valeur aussi élevée que possible de la capacitance série de l'enroulement de régulation ou, en d'autres termes, on a pour objet d'assurer à l'enroulement de régulation, une faculté de stockage d'énergie capacitive la plus élevée possible. on sait, dans ce but, disposer un écran électrostatique radiale- ment à l'extérieur de l'enroulement de régulation. Un tel écran est au même potentiel que son point de connexion. Cela revient à dire que l'isolation entre l'écran et l'enroulement de régula- tion doit être adaptée à la tension totale sur l'enroulement de régulation, ce qui limite l'augmentation de la capacitance série pouvant être réalisée à l'aide d'un écran électrostatique -et, du fait que l'écran doit être disposé à une distance d'isolation relativement importante de l'enroulement, l'écran augmente dans des proportions importantes l'encombrement de l'enroulement. La présente invention a pour but de réaliser un enrou- lement de régulation dans lequel l'écran électrostatique classique est remplacé par des moyens d'augmentation de capaci- tance qui sont à la fois moins encombrants et plus efficaces. Pour ce faire, chacune d'une pluralité de boucles isolées non porteuses de courant (désignées ci-après "boucles de potentiel") auxquelles on donne sensiblement la même forme hélicoïdale que les boucles conductrices de courant de l'enroulement, est disposée de telle façon que la boucle, sur la totalité ou sur une partie de sa longueur, ait une partie importante de sa surface en face d'une boucle conductrice de courant ou d'une paire de boucles conductrices de courant, ou de préférence en contact mécanique avec celles-ci, un point extrême de chaque boucle de potentiel étant relié à un point extrême d'une boucle conductrice de courant qui est appropriée du point de vue du potentiel. D'autres caractéristiques de l'invention serontdécrites ci-après. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Les figures 1, 2, 3 et 4 représentent quatre modes de réalisation différents d'un enroulement de régulation conforme à l'invention. Dans tous les modes de réalisation, l'enroulement de régulation comprend un corps d'enroulement cylindrique sensi- blement creux. Les figures 1 à 4 montrent des coupes axiales de la paroi cylindrique de ces corps d'enroulement. Pour plus de clarté, les surfaces en coupe transversales des boucles conductrices de courant des dessins ne comportent pas de moyens graphiques indiquant la coupe. L'enroulement de régulation représenté-sur la figure 1 est réalisé en réunissant en un même faisceau huit barres en cuivre électriquement isolées 20 de section rectangulaire et huit barres en cuivre électriquement isolantes 21 de section -rectangulaire, les barres 21 présentant de préférence la même hauteur mais une plus faible largeur que les barres 20, le faisceau étant ensuite enroulé en deux spires pour former- un corps d'enroulement cylindrique sensiblement creux d'axe vertical. Les surfaces de section représentées sur la figure 1 se situent dans le même plan axial, la surface de section A se situant au début de la première spire, la surface de section B à la transition entre les première et seconde spires, et la surface de section C à la fin de la seconde spire. Les conduc- teurs 20 forment huit boucles conductrices de courant hélicol- dales et les conducteurs 21, huit boucles de potentiel héli- coldales. Les boucles conductrices de courant, qui sont dési- gnées par les chiffres romains I-VIII sont connectées ensérie entre elles par une pluralité d'éléments de connexion électri- ques 12.'-18', qui comportent des contacts de connexion corres- pondants 12-18 correspondant à des étapes de régulation dif- férente. L'extrémité supérieure de la boucle conductrice de courant I est reliée à un contact de connexion 11 et à un point extrême d'un enroulement principal 10, qui est disposé avec l'enroulement de régulation sur une branche de transformateur (non représenté). Les chiffres romains I-VIII indiquent la séquence selon laquelle les boucles conductrices de courant correspondantes sont connectées en série. L'extrémité infé- rieure de la boucle conductrice de courant VIII est reliée à un contact 19 qui correspond à l'étage de régulation la plus élevée d'un enroulement de régulation enroulé dans le même sens que l'enroulement principal. A l'extrémité supérieure de chacune des boucles de potentiel est affecté le même potentiel qu'à l'extrémité supérieure de certaines des boucles conduc- trices de courant Il, IV, V et VII par une d'une pluralité de connexions-de potentiel 22-29. Sur les dessins, à chaque boucle de potentiel est affecté un numéro correspondant aux chiffres romains de la boucle conductrice de courant à l'extrémité supé- rieure de laquelle la boucle de potentiel est reliée par son - extrémité supérieure. Aucune boucle de potentiel n'est reliée directement à une boucle conductrice de courant voisine, ce qui signifie que la différence de potentiel entre un point quel- conque d'une boucle conductrice de courant et le point le plus proche d'une boucle de potentiel voisine est toujours supé- rieure à zéro. En ce qui concerne la boucle de courant I, cette différence de potentiel au cours d'un fonctionnement normal est égale à la tension sur les boucles conductrices de courant connectées en série 1, II, III et IV, et en ce qui concerne la boucle conductrice de courant VIII, la différence de potentiel précitée est égale à la tension sur les boucles conductrices de courant connectées en série IV, V, VI et VII, cette différence étant dans les deux cas égale à 50 % de la tension sur l'enroulement de régulation. Quant aux boucles conductrices de courant II et VII, la différence de potentiel en question est égale à 37,5 % de la tension sur l'enroulement de régulation, et en ce qui concerne les boucles conductrices de courant III, IV, V et VI, la valeur correspondante est de %. Sur les figures 2, 3 et 4, les numéros de référence qui figurent également sur la figure l désignent les mêmes éléments. L'enroulement de régulation représenté sur la figure 2- analogue à celui représenté sur la figure l - comprend un corps d'enroulement cylindrique sensiblement creux réalisé en enroulant un faisceau de conducteurs pour faire deux spires suivant une hélice. Pour plus de clarté, les spires sont repré- sentées également sur la figure 2 avec écartement. Le corps d'enroulement a un axe longitudinal vertical et comprend huit boucles conductrices de courant sensiblement hélicoïdales. Celles-ci sont disposées de façon à présenter deux boucles dans le sens latéral et ne sont pourvues que de quatre boucles de potentiel, les surfaces latérales de chaque boucle de potentiel se trouvant chacune en face d'une boucle conductrice de courant et en contact avec-elle. Comme pour le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les boucles de potentiel sont disposées en connexion électrique directe les unes avec les autres ou avec des boucles conductrices de courant seulement à l'extrémité supérieure du corps d'enroulement. Les connexions de potentiel correspon- dantes sont désignées en 31, 32, 33 et 34. La différence de potentiel entre un point quelconque d'une des boucles conductrices de courant I et VIII et le point le plus proche d'une boucle de potentiel voisine est égale à la tension sur quatre boucles conductrices de courant connectées en série, donc 50 % de la tension sur l'enroulement de régula- tion. Les différences de potentiel correspondantes sont pour les boucles de courant Il et VII de 37,5 %, pour les boucles de courant III et VI de 25 % et pour les boucles de courant IV et V de 12,5 %, valeur qui est égale à la tension sur une boucle de courant. Sur la figure 3, les surfaces de section partielle A, B, C et D suivent un plan axial coupant la paroi d'un corps - d'enroulement cylindrique sensiblement creux d'axe vertical qui est constitué de trois spires d'un faisceau de conducteurs comprenant six barres en cuivre isolées 35 de section rectan- gulaire relativement importante et douze barres en cuivre isolées 36 de section rectangulaire relativement faible. La surface de section A se trouve au début de la première spire et la surface de section D à la fin de la troisième spire. Le corps d'enroulement comprend six boucles conductrices de courant isolées sensiblement hélicoïdales I-VI et douze boucles de potentiel isolées sensiblement hélicoïdales, les deux surfaces latérales de chaque boucle conductrice de courant étant disposées chacune en contact mécanique avec une boucle de potentiel sur toute la longueur de la boucle de courant. 6. L'invention comprend également les cas o un tel contact n'existe que sur une partie de la longueur de la boucle de courant. A l'aide d'une pluralitéde connexions -de potentiel, les extrémités supérieures des boucles de potentiel et les extrémités supérieures des boucles conductrices de courant sont reliées par deux, chacune des boucles de potentiel de la figure 3 comportant, comme pour les figures 1 et 2, un numéro correspondant au chiffre romain de la boucle conductrice de courant à laquelle elle est connectée par son extrémité supé- rieure. Les boucles conductrices de courant I-VI sont connectées en série entre elles par une pluralité d'éléments de connexion 12'-16', qui comportent des contacts de connexion correspondants 12-16 destinés à un dispositif de changement de prise sous charge. Dans toutes les boucles de courant I-VI et en chaque point de-celles-ci, le potentiel par rapport au point le plus proche d'une boucle de potentiel voisine quelconque, est égal à la tension sur deux boucles conductrices de courant connec- tées en série, c'est-à-dire en fonctionnement normal égal à 33,3 % de la tension sur la totalité de l'enroulement de régulation. Sur la figure 4, les surfaces de section partielle A, B et C suivent un plan axial à travers la paroi d'un corps d'enroulement cylindrique sensiblement creux à axe vertical, le corps d'enroulement comprenant un faisceau sensiblement hélicoïdal de barres de cuivre enroulées de deux spires, la surface de section A se trouvant au début de la première spire, la surface de section B à la transition entre la première et la seconde spire et la surface de section C à la fin de la seconde spire. Ce faisceau comprend cinq barres en cuivre isolées 37 de section rectangulaire relativement importante, qui forment cinq boucles de courant hélicoïdales de même longueur I-V, et quinze barres en cuivre isolées 38 de section rectan- gulaire relativement faible, qui forment quinze boucles de potentiel hélicoïdale. Les boucles conductrices de courant sont reliées en série entre elles Par une pluralité d'éléments de connexion électrique 12'-15', qui comportent des contacts de connexion 12-15. Les points extrêmes du groupe connecté en série sont reliés-à des contacts 11 et 16 par des connexions 11' - et 16'. Aux boucles de potentiel sont affectés des numéros correspondant aux chiffres romains des boucles conductrices de courant auxquelles les boucles de potentiel sont reliées par le point extrême supérieur. Dans la boucle conductrice de courant 1, les quatre surfaces de délimitation de la boucle sont chacune en contact avec une boucle de potentiel correspondante, la différence de potentiel étant respectivement une, trois, trois et trois fois la tension sur une boucle de courant. Exprimées de la même manière, les différences de potentiel de la boucle V sont trois, deux, deux, deux et les différencesde potentiel de la boucle conductrice de courant II, deux, deux, une, une, tandis que les différences de potentiel de la boucle de courant II sont deux, trois,deux, une. Les différences de potentiel de la boucle - conductrice de courant IV par rapport à chacune des trois boucles de potentiel voisines sont deux fois la tension sur une boucle de courant. Dans toutes les spires, à l'exception de la spire supérieure, la boucle conductrice de courant IV est également en contact avec une boucle de potentiel placée au- dessus d'elle et se trouve, par rapport à celle-ci, à un potentiel qui est égal à la tension sur une boucle conductrice de courant. Dans tous les modes de réalisation de l'invention, chacune d'une pluralité de boucles de potentiel comporte, à l'une ou à l'autre extrémité du corps d'enroulement, une extré- mité qui est disposée en liaison électrique avec une extrémité, située à la même extrémité du corps d'enroulement et apparte- nant à une boucle conductrice de courant quelconque qui n'est en contact mécanique avec la boucle de potentiel par' aucune de ces surfaces latérales. Sur les dessins, toutes les connexions entre-des boucles de courant et des boucles de potentiel sont disposées entre des points de connexion qui sont positionnés à l'extré- mité supérieure du corps d'enroulement. On peut, bien entendu, utiliser également des points de connexion qui ne sont posi- tionnés qu'à l'extrémité infêrieuro du corps d'enroulement, o on peut disposer certaines de ces connexions à l'extrémité supérieure du corps de l'enroulement et d'autres à l'extrémité inférieure du corps d'enroulement. Lorsqu'une revendication indique qu'il existe des connexions entre des extrémités de boucles disposées à une même extrémité du corps d'enroulement, cela ne signifie pas que les fils de connexion correspondants ne -doivent être disposés qu'à une extrémité ou à l'autre du corps d'enroulement. Si, par- exemple, l'extrémité supérieure d'une boucle de potentiel est reliée directement à l'extrémité inférieure d'une première boucle -conductrice de courant, l'extrémité supérieure de la boucle de potentiel se trouve par conséquent reliée également - 10 à l'extrémité supérieure d'une seconde boucle de courant connectée en série qui suit immédiatement la première boucle de courant dans le groupe connecté en série. Dans les modes de réalisation de l'invention représentés sur les dessins, chaque boucle conductrice de courant ne comporte qu'un seul conducteur. L'invention englobe également le cas o chaque boucle conductrice de courant est formée par un conducteur qui se compose d'une pluralité de barres ou de faisceaux de fils, d'un matériau électriquement conducteur, qui sont connectés en parallèle entre eux et isolés indivi- duellement. Z486703 - REVENDICATIONS - ______________ 1. Enroulement de régulation faisant-partie d'un trans- formateur et comprenant une pluralité de contacts de connexion, associés à des potentiels différents, chaque contact de con- nexion représentant une étape de régulation correspondante, cet enroulement comprenant une pluralité de boucles conduc- trices de courant sensiblement hélicoïdales à plusieurs spires (20, 37) qui sont incluses dans un corps d'enroulement cylin- drique creux (A + B + C) d'axe longitudinal vertical, ces boucles conductrices de courant étant isolées électriquement les unes par rapport aux autres et disposées de façon que chacune présente un point extrême supérieur à l'extrémité supérieure du corps d'enroulement et un point extrême inférieur à l'extrémité inférieure du corps d'enroulement, une pluralité de premiers éléments de connexion électrique (12'-18'; 12'-15') étant disposée de façon à relier une pluralité des points extrêmes supérieurs à une pluralité des points extrêmes infé- rieurs de façon que les boucles conductrices de courant héli- coïdales (20, 37) soient ainsi connectées en série entre elles, une pluralité de ces éléments de connexion étant reliés chacun à un des contacts de connexion (12-18; 12-15), caractérisé en ce que le corps d'enroulement comprend en outre une plura- lité de boucles de potentiel hélicoïdales isolées (21, 38), dont chacune est disposée de façon qu'au moins une partie de surface se trouve en face d'une partie de surface voisine d'au moins une des boucles conductrices de courant le long d'au moins une partie de sa longueur, chacune des boucles de poten- tiel à une extrémité ou à l'autre du corps d'enroulement compre- nant un point d'extrémité qui, à l'aide de moyens de connexion, est placé en connexion électrique avec un point extrême correspondant d'une boucle conductrice de courant située à la même extrémité du corps d'enroulement, la boucle de potentiel comprenant dans chaque cas une partie de surface en face d'une -partie de surface voisine appartenant à une boucle conductrice de courant, mais non à la boucle conductrice de courant con- nectée à la boucle-de potentiel-. 2. Enroulement de régulation selon la'revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de boucles du groupe de boucles conductrices de courant (20, 37) est différent du nombre de boucles du groupe de boucles de potentiel (21, 38) et en ce que chaque boucle d'un groupe est disposée entre deux boucles de l'autre groupe. 3. Enroulement de régulation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une pluralité des boucles conductrices de courant (37) sont disposées dans une cavité délimitée par quatre boucles de potentiel (38) qui sont en contact chacune par un côté avec la boucle conductrice de courant.