Brevet FR2683671A1 — publié le 19930514

APPAREIL A INDUCTION FIXE La présente invention concerne un appareil à induction fixe tel qutun transformateur, et plus particulièrement une structure pour empêcher les pointes de tension dans le bobinage haute tension d'atteindre un bobinage basse tension par l'intermédiaire d'un noyau. Les figures 1 et 2 représentent un exemple d'un transformateur conventionnel. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale prise selon la ligne II-II de la figure 2, tandis que la figure 2 est une vue en coupe transversale prise selon la ligne I-I de la figure 1. Comme représenté, le transformateur conventionnel comporte une cuve 3 remplie d'huile isolante 4. Dans la cuve 3 se trouvent un bobinage haute tension la, deux bobinages basse tension lb, et six noyaux de type cylindrique 2 qui entourent les bobinages la et lb. Les plaques isolantes 5 sont prévues entre les noyaux 2 et entre les noyaux 2 et les surfaces intérieures de la cuve 3. Les noyaux 2 sont reliés électriquement l'un à l'autre par des plaques conductrices 6 et sont mis à la masse. Pour éviter le claquage diélectrique de l'huile isolante 4 qui se trouve autour des bords intérieurs des noyaux 2, des écrans électrostatiques 7 sont prévus pour réduire l'intensité du champ électrique autour des bords intérieurs des noyaux 2. Pour éviter le couplage électrostatique direct des pointes de surtension, et autres impulsions anormales de tension, entre le bobinage haute tension la et les bobinages basse tension lb, des écrans électrostatiques 8 mis à la masse sont prévus entre le bobinage haute tension la et les bobinages basse tension lb. Le couplage électrostatique 2 entre le bobinage haute tension la et les bobinages basse tension lb par l'intermédiaire du noyau est beaucoup plus faible que le couplage électrostatique direct, de sorte que dans le passé on n'a pas trouvé nécessaire de protéger les bobinages basses tension lb à ltégard des impulsions de tension couplées à partir du bobinage haute tension la par l'intermédiaire des noyaux 2. Toutefois, dans les années récentes, des systèmes de transmission sous ultra haute tension, fonctionnant par exemple sous 800 kV, 500 kV et 300 kV, sont devenus courants, et ces systèmes sont reliés par l'intermédiaire d'auto-transformateurs haute tension. Dans la conception des transformateurs pour ces systèmes de transmission sous ultra haute tension, il n'est plus possible d'ignorer en sécurité le couplage d'une tension impulsionnelle entre le bobinage haute tension et les bobinages basse tension par l'intermédiaire des noyaux. Si les bobinages basse tension du transformateur sont lourdement isolés pour éviter des dommages provenant des impulsions de tension anormalement élevée, le transformateur devient encombrant et trop lourd. En outre, l'appareil relié à ce transformateur doit également être lourdement isolé. Un but de la présente invention est d'empocher le couplage d'impulsions de tension anormale entre le bobinage haute tension et les bobinages basse tension d'un appareil à induction fixe sans augmenter la dimension ou le poids de l'appareil. Un appareil à induction fixe de la présente invention comporte un noyau dans lequel est créé un circuit magnétique, un premier bobinage encerclant le noyau et un second bobinage encerclant le noyau. L'appareil comporte également un premier écran électrostatique disposé entre le premier bobinage et le second bobinages. L'appareil comporte en outre un second écran électrostatique disposé entre le noyau et le premier et le second bobinages et couvrant la totalité des surfaces du noyau qui font face au premier et au second bobinages. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un transformateur conventionnel. La figure 2 est une vue en coupe transversale prise selon la ligne I-I de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un nouveau transformateur conforme à une réalisation préférée de la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe transversale prise selon la ligne III-III de la figure 3. On va maintenant décrire une réalisation préférée en se référant aux dessins joints. Les figures 3 et 4 représentent un nouveau transformateur conforme à la réalisation préférée. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale prise selon la ligne IV-IV de la figure 4, tandis que la figure 4 est une vue en coupe transversale prise selon la ligne III-III de la figure 3. Le transformateur de cette réalisation est un transformateur du type blindé. Comme représenté, le transformateur de cette réalisation comporte une cuve 13 qui est remplie d'huile isolante 14 et qui est mise à la masse. Dans le réservoir 14 se trouvent six noyaux 12a, 12b, 12c, 12d, 12e et 12f dans lesquels des circuits magnétiques sont créés. Chaque noyau est formé de tôles stratifiées d'un matériau métallique magnétique tel que du fer doux. Le noyau 12a est disposé sur un palier 13a de la cuve 13, le noyau 12b est disposé sur le noyau 12a et le noyau 12c est disposé sur le noyau 12b. Les trois noyaux 12a, 12b et 12c sont empilés en forme d'anneaux carrés. Le noyau 12d est disposé sur un palier 13a de la cuve 13, le noyau 12e est disposé sur le noyau 12d et le noyau 12e est disposé sur le noyau 12d, formant un second anneau. carré. Les plaques isolantes 15 sont interposées entre les noyaux 12a à 12c et entre les noyaux 12d à 12f pour stabiliser le potentiel des noyaux. Les plaques isolantes 15 sont également placées entres les noyaux 12a, 12c, 12d et 12f et les surfaces intérieures de la cuve 13. Les noyaux 12a à 12c sont électriquement reliés l'un à l'autre par une plaque conductrice 16 et sont mis à la masse. De même, les noyaux 12d à 12f sont électriquement reliés l'un à l'autre par une plaque conductrice (non représentée sur les dessins) et sont mis à la masse. Dans la cuve 13, un bobinage haute tension lia et des bobinages basse tension ilb et lic encerclent les noyaux 12a à 12f. Les bobinages basse tension iib et lic sont disposés des deux côtés du bobinage haute tension lia, à une certaine distance de ce bobinage. Pour empêcher le couplage électrostatique direct des impulsions de tension anormale entre le bobinage haute tension lia et les bobinages basse tension iib, des premiers écrans électrostatiques 18 sont disposés entre le bobinage haute tension lia et les bobinages basse-tension iib. Pour empêcher le couplage électrostatique d'impulsions de tension anormale entre le bobinage haute tension lia et le bobinage basse tension iib et lic par l'intermédiaire des noyaux 12a à 12f, des seconds écrans électrostatiques 19 sont disposés entre les noyaux 12a à 12f et le premier et les seconds bobinages lia et ilb. Les seconds écrans électrostatiques 19 couvrent la totalité des surfaces des noyaux 12a à 12f qui font face aux bobinages lia à lic. Les premiers et les seconds écrans électrostatiques 18 et 19 sont faits en un matériau non magnétique de conductivité électrique élevée, tel qu'une feuille d'aluminium, et il sont mis à la masse. Du fait de la présence des écrans électrostatiques 18 et 19, des impulsions de tension anormale se produisant dans le bobinage haute tension lia ne sont pas couplées aux bobinages basse tension lib et lic. On évite à la fois le couplage électrostatique direct et le couplage électrostatique passant par les noyaux 12a à 12f. Le transformateur peut donc être connecté à un système de transmission sous ultra haute tension. Etant donné qu'il n'est pas nécessaire d'isoler lourdement les bobinages basse-tension ilb et lic, le transformateur reste léger et de faible dimension. Il n'est pas nécessaire que les premiers et les seconds écrans électrostatiques 18 et 19 soient en feuille d'aluminium. On peut également utiliser d'autres matériaux tels qu'une feuille de cuivre ou une toile métallique d'aluminium ou de cuivre. Bien que l'on ait décrit et représenté une unique réalisation, on voit que d'autres réalisations et modifications de l'invention sont possibles. Par exemple, cette invention peut s'appliquer à des réacteurs qui accumulent lténergie dans des circuits magnétiques. REVENDICATIONS 1. Appareil à induction fixe caractérisé en ce qutil comporte: des noyaux (12a,12b,12c,12d,12e,12f) dans lesquels des circuits magnétiques sont créés; un premier bobinage (lia) encerclant lesdits noyaux; des seconds bobinages (iib,lic) encerclant lesdits noyaux; des premiers écrans électrostatiques (18) disposés entre ledit premier bobinage et lesdits seconds bobinages; et des seconds écrans électrostatiques (19) disposés entre lesdits noyaux et lesdits premier et seconds bobinages, couvrant la totalité des surfaces desdits noyaux qui font face auxdits premier et seconds bobinages. 2. Appareil de la revendication i , caractérisé en ce qu'il comporte en outre une cuve (14) dans laquelle se trouvent lesdits noyaux, lesdits premier et seconds bobinages, et lesdits premiers et seconds écrans électrostatiques. 3. Appareil de la revendication 2, caractérisé en ce qutil comporte en outre de l'huile isolante dont est remplie ladite cuve. 4. Appareil de la revendication i, caractérisé par le fait que ledit premier bobinage (lia) est un bobinage haute tension et que lesdits seconds bobinages (iib,lic) sont des bobinages basse tension. 5. Appareil de la revendication i, caractérisé par el fait que lesdits noyaux sont formés de tôles stratifiées d'un matériau métallique magnétique. 6. Appareil de la revendication i, caractérisé par le fait que lesdits premiers et seconds écrans électrostatiques sont faits d'un matériau non magnétique, électriquement conducteur. 7. Appareil de la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits premiers et lesdits seconds écrans électrostatiques sont mis à la masse. 8. Appareil de la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit matériau non magnétique, électriquement conducteur, est l'aluminium. 9. Appareil de la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit matériau non magnétique, électriquement conducteur, est le cuivre. 10. Appareil de la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits premiers et seconds écrans électrostatiques sont formés d'une feuille métallique. 11. Appareil de la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits premiers et seconds écrans électrostatiques sont formés d'une toile métallique.