Brevet FR2793942A1 — publié le 20001124

BOBINAGE "BASSE TENSION" de TRANSFORMvATEUR ELECTRIQUE et son PROCEDE de REALISATION L'invention concerne le domaine des transformateurs électriques. Plus précisément, elle concerne la réalisation des bobinages dits "Basse Tension" des transformateurs de puissance ou de distribution de l'énergie électrique, que ces transformateurs soient de type "sec" ou "immergé". Habituellement, les bobinages "Basse Tension" des transformateurs sont réalisés de la manière suivante. Une bande d'un métal bon conducteur de l'électricité, tel que le cuivre ou l'aluminium, est enroulée en spires concentriques autour d'un mandrin- support. Au cours de la même opération, on enroule une bande isolante entre lesdites spires afin de les séparer électriquement. La bande isolante est réalisée en un matériau à caractéristiques diélectriques élevées, tel que du mica, un film synthétique ou un papier spécialement traité par imprégnation d'une résine poly-époxydique. Après la formation 1 5 du bobinage, celui-ci est chauffé de manière à réaliser la polymérisation de la résine et son collage sur la bande métallique afin d'assurer le maintien de la bande isolante. Celle- ci constitue ainsi un film isolant continu que l'on dénomme généralement "entre- couche". Après sa réalisation, la bobine vue en coupe apparaît sous la forme d'une succession de spires serrées concentriques o alternent des spires métalliques et des spires d'entre-couche empêchant le contact entre deux spires métalliques voisines. Afin précisément d'éviter tout risque de court-circuit entre deux spires métalliques voisines, il faut prévoir un film entre-couche légèrement plus large que la bande métallique. A cet effet, un débord du film isolant d'une dizaine de mm de chaque côté de la bobine est généralement pratiqué. Pour compléter la réalisation du bobinage, on dispose alors des bandelettes isolantes de bourrage dans les espaces ainsi laissés vides qui séparent les débords des deux spires consécutives d'entre- couche de chaque côté de la bande métallique. De cette manière, on comble ces espaces vides et, grâce à ces bandelettes de bourrage, on évite que des particules et salissures, plus ou moins conductrices, viennent s'infiltrer dans ces interstices pour compromettre alors l'isolation des spires métalliques entre elles. En outre, il devient ainsi possible de faire reposer le bobinage à la verticale sans risquer une dégradation des débords de l'entre-couche. Ces bandelettes sont mises en place lors de la réalisation même du bobinage. Le tour de bobinage est en conséquence alimenté simultanément par quatre constituants: la bande métallique, le film entre-couche isolant et les deux bandelettes de bourrage correspondant à chaque côté du bobinage. Cela conduit à un mode de réalisation du bobinage relativement complexe, car la présence des bandelettes de bourrage constituent une source de difficultés pouvant nécessiter l'arrêt du tour. Elles peuvent, en effet, casser ou dévier inopinément de leur trajectoire nominale qu'il faut régler avec grande précision. De plus, leur coût-matière représente une partie non négligeable du prix de revient total du bobinage. Le but de l'invention est de proposer un type de bobinage pouvant être fabriqué par un procédé de fabrication plus économique et plus fiable que les procédés existants, tout en conservant la qualité habituelle du bobinage. A cet effet, l'invention a pour objet un bobinage "Basse Tension" pour transformateur électrique de puissance ou de distribution de l'énergie électrique, du type comprenant une bande métallique enroulée sous forme de spires séparées par un film entre-couche électro-isolant également enroulé sous forme de spires et présentant une i 5 largeur supérieure à celle de ladite bande métallique de manière à présenter des débords latéraux, caractérisé en ce que lesdits débords sont pliés en prenant appui sur la bande métallique pour former des replis qui enveloppent les bords et recouvrent les rives de la bande métallique. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel bobinage, selon lequel on fixe, en les superposant sur le mandrin- support d'un tour de bobinage, l'extrémité d'une bande métallique et celle d'un film d'entre-couche électro-isolant présentant une sur- largeur afin de définir des débords repliables, on forme un repli de recouvrement initial sur chacune des rives de ladite bande métallique par rabattement et fixation desdits débords sur la bande métallique, et on met en rotation le mandrin- support de manière à réaliser le bobinage en assurant le rabattement des débords du film entre-couche sur les rives de la bande métallique pendant toute la durée de l'opération de bobinage. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à remplacer les bandelettes de bourrage par un repli des débords d'un film d'entre- couche prévu sensiblement plus large qu'à l'ordinaire pour former ce repli. Ce repli vient se plaquer contre la rive de la face de la bande métallique opposée à la face qui se trouve au contact de l'entre-couche. Les rives et les bords de la bande métallique se trouvent ainsi recouvertes, et ce au cours même du bobinage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux figures annexées suivantes: - la figure 1, qui montre partiellement, vu en coupe transversale, un bobinage "basse tension" d'un transformateur selon l'art antérieur; - la figure 2, qui montre de la même façon un bobinage "basse tension" selon l'invention; - la figure 3, qui montre une installation permettant la réalisation d'un bobinage selon l'invention, au premier stade de ladite réalisation. Sur chaque figure, les mêmes éléments sont désignés par des références identiques Sur les figures 1 d'une part, et 2 et 3 d'autre part, qui montrent la succession des spires d'un bobinage "Basse Tension" réalisé respectivement selon la technique traditionnelle et selon l'invention, on a situé l'axe X-X du mandrin-support sur lequel a été enroulé le bobinage. Pour une plus grande clarté des figures, on a représenté les éléments du bobinage espacés les uns des autres, et non au contact mutuel comme ils le sont dans la réalité. Une bande métallique 1, bien visible sur la figure 3, en aluminium de 1, 5 mm d'épaisseur par exemple, est enroulée en spires concentriques 10 (dont trois successives seulement sont représentées sur les schémas 1 et 2). Ces spires sont séparées par des spires 20 d'un film isolant 2 (en mica, matériau synthétique, ou en papier revêtu ou non d'une résine époxydique thermocollante par exemple), d'épaisseur pouvant aller de 0.1 à 0.5 mm environ. Selon la pratique connue (fig.1l), les spires 20 du film isolant, que l'on désigne plus volontiers par le vocable "entre-couche", dépassent légèrement d'une distance "d" de chaque côté du bobinage par rapport aux limites de la bande métallique 1. Cette distance "d" est classiquement de l'ordre de 10-15 mm. Les vides qui, du fait de cette sur-largeur, apparaissent sur chaque côté du bobinage entre les extrémités deux spires consécutives 20 de l'entre-couche 2 sont comblés par des bandelettes isolantes 3 et 3', également enroulées en spires 30 et 30' au cours de la fabrication du bobinage. Elles sont réalisées en principe dans le même matériau que l'entre-couche 2 et leur épaisseur est voisine de celle de la tôle d'aluminium 1. Il est entendu que la figure 1 ne représente en coupe transversale qu'une portion du bobinage, lequel se poursuit à la fois en direction de l'axe X-X et à l'opposé de cette direction (comme le symbolisent les pointillés 4, 4'), et que cette portion a son symétrique par rapport à l'axe X-X. Le bobinage "Basse Tension" réalisé selon l'invention est représenté sur la figure 2. Le tour de bobinage à mettre en oeuvre peut être celui utilisé pour réaliser le bobinage selon l'art antérieur de la figure 1, à ceci près qu'il ne comporte plus les moyens d'alimentation en bandelettes isolantes 3, 3'. Dans ce bobinage, la bande métallique 1 a une constitution et des dimensions tout à fait habituelles qui ont déjà été citées. En revanche, le film d'entre-couche 2 présente à l'origine une largeur qui, pour permettre la formation d'un repli de recouvrement stable, excède de façon marquée cette fois, par exemple de 3 à 12 cm environ, celle de la bande métallique 1. Selon l'invention, les parties latérales débordantes de l'entre-couche 2 sont, au cours de la fabrication du bobinage, chacune repliées en prenant appui sur chaque spire métallique 10 correspondante de manière à venir envelopper le bord 9 de ladite spire et recouvrir ainsi sa rive 11 (et 11') sur la face opposée à celle qui est entièrement au contact de la spire enveloppante 20 de l'entre- couche 2. Ce recouvrement de rives doit être suffisant pour que le film entre-couche 2 puisse être fermement maintenu en place par la pression exercée sur ses flans rabattus 5, ' par les spires 10 suivantes de la bande métallique 1. Un mode proposé de réalisation du bobinage "Basse Tension" selon l'invention est illustré schématiquement sur la figure 3. Celle-ci montre le mandrin-support 6 du tour de bobinage en rotation autour de son axe X X. Au début de l'opération, de la manière habituelle, on fixe, en les superposant, les extrémités de la bande métallique 1 et de la bande d'entre-couche 2 sur la surface du mandrin 6. Dans l'exemple représenté, qui est un mode préférentiel et non limitatif de mise en pratique du procédé, le film entre-couche 2 est fixé en premier sur le mandrin 6, sur une largeur "1" égale à celle de la bande métallique 1. Celle-ci, moins large que l'entre- couche, disons de 20 cm, vient se superposer à lui en veillant à être centrée et bien alignée avec lui. Après avoir réalisé ces fixations, on rabat à la main sur une longueur d'amorçage égale à peu près à la circonférence du mandrin, les bords débordants -de 10 cm de débord "r" dans ce cas- de l'entre-couche 2 sur la face supérieure 7 de la bande métallique 1, de manière à former un repli de recouvrement initial 8, 8' (correspondant aux zones ombrées de la figure 3). Comme ce repli est effectué en prenant appui sur la bande métallique 1, la portion rabattue vient s'appliquer étroitement sur le métal sans formation de vides ou d'espaces entre eux, notamment au droit des bords de tôle 9 et 9'. La largeur du recouvrement est donc égale à celle du débord initial "r" diminué de l'épaisseur de la tôle 1. Le maintien en place de ce recouvrement initial 8, 8' est assuré très simplement par un morceau de ruban adhésif, ou tout autre moyen de fixation, même temporaire, et le restant du film entre-couche 2 est laissé libre. Puis, le mandrin 6 est mis en rotation de manière à initier l'enroulement du bobinage. Compte tenu des propriétés physiques des matériaux utilisés pour constituer l'entre-couche 2 (matière filmogène souple, non cassante et non chiffonnante, apte au pliage sans se déchirer ni se froisser), le rabattement de ses bords pour former les parties rabattues 5, 5' s'effectue de façon naturelle tout au cours de l'enroulement, sans nécessiter d'intervention humaine, car il est initié par les recouvrements 8, 8' réalisés au premier stade de la fabrication du bobinage. On peut éventuellement prévoir d'assister le rabattement par des guides qui accompagnent le pliage des bords du film 2. De très bons résultats ont été obtenus avec un film entre-couche 2 en mica, du type commercialisé en France par la Société S.E.G. sous la dénomination THERNOMID, mais ce matériau ne constitue qu'un exemple, aucunement limitatif. Le fait de placer, lors de l'enroulement, l'entre-couche 2 sous la bande métallique 1 présente l'avantage d'autoriser aux opérateurs un accès aisé à la zone de formation des parties rabattues 5, 5'. Ils peuvent ainsi facilement vérifier à tout instant si l'installation fonctionne correctement. Le mode de réalisation selon l'invention présente en outre l'avantage de ne laisser en aucun cas les bords 9, 9' de la bande métallique 1 exposés à l'extérieur. Cela rend l'enroulement totalement étanche aux agents extérieurs. D'autre part, la présence d'une double couche de film isolant 2 au niveau des bords de la bande métallique 1 (comme on le voit sur la figure 2) renforce l'isolation de ces bords. Après la réalisation du bobinage, celui-ci peut subir les éventuels traitements classiques usuels, tels que les traitements thermiques pour la polymérisation de la résine imprégnant classiquement le papier entre-couche 2, et est ensuite utilisé de la même façon que les bobinages de l'art antérieur. Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter à l'exemple de réalisation décrit, mais qu'elle peut présenter de multiples variantes ou équivalents dans la mesure o est respectée sa définition donnée par les revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Bobinage "Basse Tension" pour transformateur électrique de puissance ou de distribution de l'énergie électrique, du type comprenant une bande métallique (1) enroulée sous forme de spires (10) séparées par un film entre-couche (2) électro-isolant également enroulé sous forme de spires (20) et présentant une largeur supérieure à celle de ladite bande métallique (1) de manière à présenter des débords latéraux, caractérisé en ce que lesdits débords sont pliés en prenant appui sur la bande métallique (1) pour former des replis (5, 5') qui enveloppent les bords (9, 9') et recouvrent les rives ( 1,1 l') de la bande métallique (1). 2. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le recouvrement des rives (11, 11 ') s'étend sur une largeur de l'ordre d'une dizaine de centimètres. 3. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bande entre- couche (2) est en mica. 4. Procédé de fabrication d'un bobinage "Basse Tension" pour transformateur électrique de puissance ou de distribution de l'énergie électrique, selon lequel on fixe, en les superposant sur le mandrin-support (6) d'un tour de bobinage, l'extrémité d'une bande métallique (1) et celle d'un film d'entre-couche (2) électro-isolant ayant une largeur supérieure à celle de ladite bande métallique (1) afin de définir des débords repliables (5,5'), on forme un repli de recouvrement initial (8,8') sur chacune des rives (11,11') de ladite bande métallique par rabattement desdits débords, et on met en rotation le mandrin-support (6) de manière à réaliser le bobinage en assurant le rabattement des débords (5,5') du film entre-couche (2) sur les rives (11,11') de la bande métallique (1) pendant toute la durée de l'opération de bobinage. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fixe en premier sur le mandrin-support (6) le film entre-couche (2), et qu'on lui superpose la bande métallique (1)