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" Transformateur dtintensité à un seul oonduo- teur et à isolement en matière céramique "
Dans la fabrioation des transformateurs d'intensité du type à un seul conducteur comportant un isolement en matière oéramiqueon se heurte à certaines diffioultés quand on veut obtenir une résistance méoanique particuliè- rement grande de ce transformateur à l'égard des efforts éleotrodynamiques qui se produisent entre les phases en cas de court-circuit dans le réseau. Dans un transformateur
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de ce type, l'enroulement primaire est oonstitué par une tige ronde ou par une barre ou un faisceau de barres. Le noyau est souvent annulaire dans le cas de l'enroulement primaire en forme de barre ronde, 'ou rectangulaire quand cet enroule- ment est constitué par une ou des barres.
L'enroulement se- oondaire est posé sur le noyau et est réparti sur une partie plus ou moins grande du pourtour. L'isolement entre le con- ducteur primaire et le noyau muni de l'enroulement seoondai- re est constitué par une matière céramique, par exemple de la porcelaine ou de la stéatite. La partie du milieu de cet isolement forme un cylindre appliqué contre le conducteur primaire, ce cylindre étant aussi mince que possible,afin de maintenir $ son minimum le périmètre du noyau et de diminuer, par ce moyen 1'importance du oourant d'exoitation. On oppose une résistance à la formation des décharges superficielles suivant l'axe en exécutant d'une manière judicieuse des bri- des sur la surface de l'isolateur.
Comme on ne veut pas exé- outer le noyau avec un périmètre assez grand pour que la fenêtre de ce noyau soit plus grande que la dimension exté- rieure de la bride la plus grande, il faut diviser soit le noyau soit la pièce isolante. La division du noyau entraine un oourant d'excitation plus important par suite des joints du noyau, et d'ailleurs cette division ne convient guère pour les noyaux annulaires. Par conséquent, dans le type à noyau annulaire, on divise en général la pièce isolante par exemple sous la forme de deux cylindres à bride, ces cylin- dres étant introduits dans la fenêtre du noyau chacun par un oôté, et passant l'un sur l'autre, ou étant introduits dans un troisième tube d'isolement.
La pièce isolante divi- sée peut également être exécutée de façon que l'une des piè- ces constitue le tube isolant proprement dit, ce tube étant alors exécuté avec la bride destinée à l'un des côtés du
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primaire, tandis que ltautre pièce isolante constitue une enveloppe à bride pour l'autre côté des bornes. Dans tous les cas décrits, les parties de la pièce isolante sont soli- dement assemblées par un mastic ou d'une manière analogue, ce mastic empêchant la perforation aux endroits des joints.
Quand le transformateur d'intensité n'est pas porté par le système primaire à barres mais est fixé sur une char- pente ou sur un dispositif analogue, et lorsqu'il est obligé de porter lui-même à la façon d'un isolateur de support une partie du conducteur primaire, la pièce isolante est exposée à des efforts mécaniques qui se produisent entre les phases en cas de courts-circuits dans le réseau. Ces efforts sou- mettent la pièce isolante à une fatigue de tension quand elle est exécutés d'une seule pièce ou en différentes pièces so- lidement assemblées. Comme la porcelaine ainsi que la stéa- tite ne présentent qu'une faible résistance à la traction, un transformateur construit de cette façon ne peut absorber des efforts importants sans se rompre.
La présente invention évite ces inconvénients par le fait que l'élément isolant est constitué par deux Isolateurs différents qui ne sont pas assemblés dtune façon rigide, mais qui peuvent tourner réciproquement autour de leur axe, et cela dans la mesure où.le permet la compression des bourrages et autres éléments élastiques.
Sur les dessins joints, les figures 1 et 2 représen- tent en élévation et dans une vue en bout, et à titre d'ex- emple, un transformateur d'intensité de ce type.
L'enroulement primaire est représenté sous la forme d' une tige ronde 1,sur laquelle sont vissées des plaques termi- nales 101 et 102. L'isolement par rapport à la terre est oon- stitué par deux porcelaines différentes 2 et 3 comportant des brides coniques 21 et 31 et des parties tubulaires 22 et
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32 qui passent concentriquement l'une sur l'autre, ce qui fournit l'isolement par rapport à la tige ronde 1. Aux en- droits appropriés, les surfaces de la porcelaine sont munies d'un revêtement conducteur 4, afin d'éviter les phénomènes de luminescence. 5 désigne le noyau annulaire qui porte son enroulement secondaire 6.
Il est posé autour de la partie tubulaire intérieure 22 de la porcelaine, et cela avec le jeu nécessaire pour permettre les mouvements de la porcelai- ne lorsqu'il se produit des efforts électrodynamiques, ce qui évite la rupture de la porcelaine. Dans cette disposition, le périmètre du noyau et,par oonséquent,l'importanoe du cou rant d'excitation deviennent inférieurs aux valeurs qu'on obtient lorsqu'on dispose le noyau autour de la partie cylin- drique 32 de la porcelaine extérieure.
Lorsque le transforma- teur d'intensité doit être utilisé pour alimenter une charge constituée simultanément par des Instruments et des relais et lorsqu'on veut à cet effet augmenter la charge dont le transformateur est susceptible, on peut aussi placer un noyau 7 muni d'un enroulement secondaire 8 à l'extérieur de la por- celaine extérieure 32 et brancher les relais sur cet enroule- ment. En effet, on peut en général admettre un courant d'ex- citation plus important quand la charge est constituée par des relais. Dans certains oas,il est également avantageux de brancher les deux noyaux en série.
Les brides coniques 21 et 31 des deux Isolateurs con- stituent des isolateurs-supports entre les plaques terminales 101 et 102 et le blindage 9 du transformateur d'intensité, ce blindage étant maintenu serré entre ces brides 21 et 31 et des joints d'étanchéité interposés 10 au moyen du conduc- teur primaire central ou de boulons de serrage axiaux spéciaux disposés dans l'ouverture du milieu, En raison de ce mo- de de fixation, les isolateurs ne sont pas sollicités à la
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traction lorsqu'il se produit des efforts latéraux dans le conducteur primaire; la pression dans le joint est simplement diminuée du côté du transformateur où il devrait se produire dans l'isolateur un effort de traction s'il était exécuté d'une seule pièce ou en plusieurs pièces solidement assem- blées.
Du côté opposé, il se produit une pression de bourra- ge plus importante et une compression plus importante des isolateurs, ce que ces derniers supportent parfaitement quand ils sont exécutés avec l'épaisseur suffisante. La résistance de la porcelaine à la compression est environ dix fois supé- rieure à sa résistance à la traction.
Pour empêcher des amorçages intérieurs dans le volume d'air compris entre les deux porcelaines, la forme des deux électrodes, qui sont constituées d'un côté par les plaques terminales 101 et 102 ainsi que par les armatures à haute tension sur la face interne de la porcelaine intérieure 22, et de l'autre coté par le blindage 9 et les armatures mises à la terre et disposées sur la face externe des porcelaines, doit être exécutée de telle sorte que l'amorçage extérieur le long des faoes externes des brides coniques 21 et 31 se produise pour une tension considérablement inférieure à cel- le qui serait nécessaire pour l'amorçage intérieur.
La ten- sion d'amorçage intérieur peut être augmentée considérable- ment par un champ éleotro-statique radial produit par l'en- duit conducteur de la porcelaine extérieure et l'enduit in- térieur de la porcelaine intérieure, ce champ électrostatique diminuant le ohamp axial. On peut en outre empêcher encore les décharges le long des surfaces du tube de porcelaine en arrêtant les armatures conductrices constituant des électro- des par une partie arrondie protégée par un écran constitué de préférence sous la forme d'un bourrelet 23 et 33 de la porcelaine, comme le montre la figure 3.
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Le principe ci-dessus décrit de construction de trans- formateurs du type à un seul conducteur peut également être appliqué dans la fabrication de traversées particulièrement résistantes aux surintensités, auquel cas on supprime les noyaux avec l'enroulement secondaire.
Au lieu d'employer de la matière céramique pour les isolateurs, on peut également utiliser de la bakélite compri- mée ou une matière similaire dans les cas, où le pouvoir ré- fraotaire n'est pas absolument nécessaire.
REVENDICATIONS. le) Transformateur d'intensité du type à un seul con- duoteur, isolé de la terre par des corps isolants en matière céramique ou moulée par compression, caractérisé en ce que le dit isolement de la terre est réalisé par deux corps iso- lants différents assemblés l'un avec l'autre sans aucun joint.
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"Single-core, ceramic-insulated current transformer"
In the manufacture of current transformers of the single-conductor type comprising ceramic material insulation, certain difficulties are encountered when it is desired to obtain a particularly high mechanical resistance of this transformer with regard to the electro-dynamic forces which occur between the phases in the event of a short-circuit in the network. In a transformer
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of this type, the primary winding is oonstitué by a round rod or by a bar or a bundle of bars. The core is often annular in the case of the primary winding in the form of a round bar, or rectangular when this winding is constituted by one or more bars.
The secondary winding is placed on the core and is distributed over a more or less large part of the periphery. The insulation between the primary conductor and the core provided with the second winding consists of a ceramic material, for example porcelain or soapstone. The middle part of this insulation forms a cylinder pressed against the primary conductor, this cylinder being as thin as possible, in order to keep the perimeter of the core to a minimum and thereby reduce the amount of operating current. Resistance to the formation of surface discharges along the axis is resisted by judiciously making breaks on the surface of the insulator.
As we do not want to drill the core with a perimeter large enough for the window of this core to be larger than the outside dimension of the largest flange, either the core or the insulating piece must be divided. The division of the core causes a greater excitation current as a result of the joints of the core, and moreover this division is hardly suitable for annular cores. Consequently, in the annular core type, the insulating piece is generally divided, for example in the form of two flanged cylinders, these cylinders being introduced into the window of the core each from one side, and passing one over. the other, or being introduced into a third isolation tube.
The divided insulating part can also be produced so that one of the parts constitutes the insulating tube proper, this tube then being executed with the flange intended for one of the sides of the tube.
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primary, while the other insulating piece constitutes a flanged enclosure for the other side of the terminals. In all the cases described, the parts of the insulating part are firmly assembled by a mastic or in a similar manner, this mastic preventing perforation at the locations of the joints.
When the current transformer is not carried by the primary bar system but is fixed on a frame or on a similar device, and when it is obliged to carry itself like an isolator of support part of the primary conductor, the insulating part is exposed to mechanical forces which occur between the phases in the event of short circuits in the network. These forces subject the insulating part to tensile fatigue when it is made as a single part or in different parts joined together. As porcelain as well as steatite have only low tensile strength, a transformer constructed in this way cannot absorb large forces without breaking.
The present invention avoids these drawbacks by the fact that the insulating element is constituted by two different insulators which are not assembled in a rigid way, but which can turn reciprocally around their axis, and this insofar as compression allows it. stuffing and other elastic elements.
In the accompanying drawings, Figures 1 and 2 show in elevation and in end view, and by way of example, a current transformer of this type.
The primary winding is represented in the form of a round rod 1, onto which end plates 101 and 102 are screwed. The insulation from the earth is provided by two different porcelains 2 and 3 comprising conical flanges 21 and 31 and tubular parts 22 and
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32 which pass concentrically over each other, which provides isolation from the round rod 1. At the appropriate places, the surfaces of the porcelain are provided with a conductive coating 4, in order to avoid luminescence phenomena. 5 designates the annular core which carries its secondary winding 6.
It is placed around the inner tubular part 22 of the porcelain, and this with the necessary play to allow the movements of the porcelain when electrodynamic forces occur, which prevents the porcelain from breaking. In this arrangement, the perimeter of the core and, consequently, the magnitude of the excitation current become less than the values obtained when the core is placed around the cylindrical part 32 of the outer porcelain.
When the current transformer must be used to supply a load constituted simultaneously by Instruments and relays and when it is desired to increase the load to which the transformer is liable, it is also possible to place a core 7 provided with a secondary winding 8 outside the outer porcelain 32 and connect the relays to this winding. In fact, it is generally possible to admit a greater excitation current when the load is constituted by relays. In some oas, it is also advantageous to connect the two cores in series.
The conical flanges 21 and 31 of the two insulators constitute support insulators between the end plates 101 and 102 and the shielding 9 of the current transformer, this shielding being held tight between these flanges 21 and 31 and the gaskets. interposed 10 by means of the central primary conductor or special axial clamping bolts arranged in the middle opening, Due to this fastening method, the insulators are not stressed at the
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traction when lateral forces occur in the primary conductor; the pressure in the gasket is simply reduced on the side of the transformer where a tensile force should be produced in the insulator if it were made in one piece or in several solidly assembled pieces.
On the opposite side, there is a greater packing pressure and greater compression of the insulators, which the insulators withstand perfectly when they are made with sufficient thickness. The compressive strength of porcelain is about ten times its tensile strength.
To prevent internal ignitions in the air volume between the two porcelains, the shape of the two electrodes, which are formed on one side by the end plates 101 and 102 as well as by the high voltage armatures on the internal face of the the internal porcelain 22, and on the other side by the shielding 9 and the earthed reinforcements placed on the external face of the porcelains, must be executed so that the external priming along the external faoes of the conical flanges 21 and 31 occurs for a voltage considerably lower than that which would be required for internal ignition.
The internal ignition voltage can be increased considerably by a radial electro-static field produced by the conductive coating of the exterior porcelain and the interior coating of the interior porcelain, this electrostatic field decreasing the temperature. oaxial field. The discharges along the surfaces of the porcelain tube can furthermore be prevented by stopping the conductive armatures constituting the electrodes by a rounded part protected by a screen preferably formed in the form of a bead 23 and 33 of the porcelain. , as shown in Figure 3.
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The above described principle of construction of single conductor type transformers can also be applied in the manufacture of particularly overcurrent resistant bushings, in which case the cores with the secondary winding are omitted.
Instead of using ceramic material for the insulators, it is also possible to use compressed bakelite or a similar material in cases where cooling is not absolutely necessary.
CLAIMS. the) Current transformer of the single conductor type, isolated from the earth by insulating bodies of ceramic material or molded by compression, characterized in that the said isolation from the earth is achieved by two different insulating bodies assembled with each other without any joint.