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T-RANSFORMATEUR DE MESURE COMBINE.
La présente invention, due à Monsieur Albert DROUAULT a pour objet un transformateur combiné comprenant un transformateur de tension ayant un noyau magnétique ouvert et rectiligne, et un transformateur de courant ayant au moins un circuit magnétique fermé. Ce transformateur combiné est carac- térisé en ce que, d'une part, l'axe de symétrie du transformateur de courant perpendiculaire au circuit magnétique de ce transformateur est perpendicu- laire à l'axe du noyau magnétique du transformateur de tension et que d'aütre part une enveloppe isolante qui isole le noyau magnétique du transformateur de tension par rapport à son enroulement haute tension se continue suivant une partie toroldale pour l'isolement des enroulements haute et basse tension du transformateur de courant.
En outre, si des armatures métalliques sont introduites dans la couche isolante qui sépare l'enroulement primaire de l'en- roulement secondaire du transformateur de courant pour régulariser la répar- tition du potentiel entre ces deux enroulements, elles sont prolongées dans l'appendice et sont reliées à des points convenablement choisis de l'enroule- ment haute tension du transformateur de tension.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, trois formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Le dispositif représenta en élévation et en coupe sur la fig, l, indique la première forme de l'invention. Sur cette figure, 1 représente le circuit magnétique, en forme de tore, du transformateur de courant, autour duquel est réparti régulièrement l'enroulement secondaire 2. L'enroulement primaire 3 de ce transformateur également réparti régulièrement autour du circuit magnétique 1, est figuré par quelques spires qui sont séparées du circuit magnétique et de l'enroulement secondaire par une couche isolante toroidale 4. Cette couche isolante se prolonge à sa partie inférieure par un appendice 5 dont la partie axiale est creuse et contient le noyau magné- .
tique rectiligne 6 du transformateur de tension, l'enroulement basse tension
7 de ce transformateur et un tube 8, isolant ou en métal non magnétique fen-
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du suivant une ou plusieurs génératrices. Les sorties 11 de l'enroulement secondaire 2 du transformateur de courant rejoignent à travers la pièce mé- tallique 10 les enroulements basse tension du transformateur de tension, ou mieux sont enroulées ensemble suivant une hélice sur la face extérieure du tube 8.
Le noyau magnétique rectiligné 6 du transformateur de tension ainsi que son enroulement haute tension 9, son enroulement basse tension et le tube 8 reposent à leur partie inférieure sur une embase 12 en métal magné- tique formant épanouissement polaire.
A la partie supérieure du tube 8 est placée une pièce en métal non magnétique 10 supportant le transformateur de courant. Le flux magnétique issu de l'extrémité supérieure du noyau magnétique 6 du transformateur de tension crée des courants de Foucault dans la pièce 10 qui empêchent ce flux de venir perturber le flux circulant dans le circuit magnétique 1 du trans- formateur de courant.
Les deux transformateurs sont placés à l'intérieur d'une envelop- pe isolante 20, fixée sur un socle 17 suivant une technique connue. Ce so- cle porte les bornes de sortie des enroulements basse tension des transfor= mateurs de courant et de tension ainsi que la sortie haute tension du trans- formateur de tension qui doit être mise à la terre. 18 représente une borne de sortie de l'enroulement basse tension du transformateur de courant ; une borne de sortie de l'enroulement basse tension du transformateur de ten- sion. La partie supérieure de l'enveloppe isolante 20 est surmontée d'une tête métallique-21 qui porte les bornes de raccordement 22, 22' de l'enrou- lement primaire du transformateur de courant au circuit extérieur haute tension.
13 et 14 représentent des armatures métalliques introduites dans la couche isolante 4 qui sépare l'enroulement primaire de l'enroulement se- condaire du transformateur de courant. Suivant une des caractéristiques es- sentielles de l'invention ces armatures se prolongent dans l'appendice 5 et aboutissent respectivement à des points 15, 16 et 15', 16' convenablement choisis de l'enroulement haute tension 9 du transformateur de tension.
Une dernière armature métallique 23 est reliée d'une part à la borne de raccordement 22 et d'autre part, à l'enroulement haute tension 9 du transformateur de tension.
La combinaison des deux transformateurs dans un appareil unique permet d'obtenir par construction une capacité entre les enroulements haute et basse tension du transformateur de tension beaucoup plus élevée que si ce dernier était construit séparément. La puissance réactive alors absorbée assure une compensation plus complète de la puissance magnétisante du trans- formateur de tension permettant à ce dernier de fournir, à tension égale, une puissance de précision plus élevée. Il est, de plus, possible, sans augmen- ter inutilement l'encombrement, de construire avantageusement ce type de transformater de tension à circuit magnétique ouvert pour des niveaux de tension auxquels il est jusqu'ici difficilement adaptable.
Du fait que les armatures 13-14 sont connectées à l'enroulement haute tension 9 du transformateur de tension, la répartition linéaire du gradient de potentiel de fréquence industrielle est fixée radialement et longitudinalement dans le diélectrique commun aux deux appareils par voie électromagnétique, et ceci quelles que soient les capacités entre lés ar- matures.
Par construction, ces capacités étant constituées pour une grande part par;le diélectrique de la portion toroïdale du transformateur de courant, on arrive facilement à en fixer le nombre et la valeur de telle façon que la distribution du,potentiel provenant d'ondes à front raide soit faite linéai- rement entre les armatures et par suite entre les bobines haute tension du transformateur de tension.
Le transformateur de courant exécuté suivant l'invention présente
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donc, sur les transformateurs de courant ordinaires, l'avantage d'une répar- titi on bien déterminée du potentiel dans la couche isolante séparant ses par- ties haute tension et basse tension., On sait en effet que dans un transfor- mateur de courant ordinaire, cette répartition du potentiel ne peut être ré- glée avec exactitude, à la fois radialement et longitudinalement, puisque lès potentiels se répartissent entre les armatures uniquement en fonction de la capacité existant entre armatures voisines.
Un autre avantage de la disposi- tion, suivant l'invention, des bobines haute tension du transformateur de ten- sion sur la face externe de l'appendice 5 réside dans la distribution linéai- re du potentiel à la surface extérieure de l'enveloppe isolante 20. Ceci a pour résultat d'augmenter la valeur de la tension de contournement à sec et sous pluie.
La fige 2 représente, en élévation et en coupe, une autre forme de l'invention dans laquelle les transformateurs de tension et de courant ont respectivement la position inverse de celle qu'ils occupent dans la fige 1.
Dans la fige 2, les mêmes chiffres ont les mêmes significations que dans la fige l.
Suivant cette forme de l'invention, l'enroulement primaire 3 et l'enroulement secondaire 2 du transformateur de courant sont répartis régu- lièrement sur le circuit magnétique 1, mais l'enroulement primaire est bobiné en premier lieu autour du circuit magnétique, et l'enroulement secondaire, convenablement isolé de l'enroulement primaire et du circuit magnétique, se trouve à l'extérieur. L'enroulement secondaire 7 du transformateur de ten- sion se trouve dans le prolongement de-l'enroulement haute tension 9 de ce transformateur, naturellement du côté de l'extrémité de cet enroulement qui est réunie à la masse de l'appareil. Des enroulements de compensation 24 placés concentriquement au noyau magnétique rectiligne limitent la disper- sion entre les enroulements haute et basse tension du transformateur de ten- sion.
La fige 3 représente, en élévation et en coupe, une variante de la fig. 2. Dans la fige 3, les mêmes chiffres ont les mêmes significations que dans les figures précédentes.
Suivant cette forme de l'invention, le circuit magnétique 1 du transformateur de courant, portant l'enroulement secondaire 2, est placé dans un plan perpendiculaire à celui de l'enroulement primaire 3.
Il est bien entendu que l'on ne désire pas se limiter aux formes de réalisation particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif. Par conséquent, d'autres variantes ayant même= objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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COMBINED MEASUREMENT T-RANSFORMER.
The present invention, due to Mr. Albert DROUAULT, relates to a combined transformer comprising a voltage transformer having an open and rectilinear magnetic core, and a current transformer having at least one closed magnetic circuit. This combined transformer is charac- terized in that, on the one hand, the axis of symmetry of the current transformer perpendicular to the magnetic circuit of this transformer is perpendicular to the axis of the magnetic core of the voltage transformer and that d On the other hand, an insulating casing which insulates the magnetic core of the voltage transformer with respect to its high voltage winding is continued in a toroidal part for the isolation of the high and low voltage windings of the current transformer.
In addition, if metal reinforcements are introduced into the insulating layer which separates the primary winding from the secondary winding of the current transformer in order to regularize the distribution of the potential between these two windings, they are extended in the appendix. and are connected to suitably chosen points of the high voltage winding of the voltage transformer.
The appended drawing represents, by way of examples, three embodiments of the object of the invention.
The device shown in elevation and in section in FIG, 1, indicates the first form of the invention. In this figure, 1 represents the magnetic circuit, in the form of a torus, of the current transformer, around which is regularly distributed the secondary winding 2. The primary winding 3 of this transformer also distributed regularly around the magnetic circuit 1, is shown. by a few turns which are separated from the magnetic circuit and from the secondary winding by a toroidal insulating layer 4. This insulating layer is extended at its lower part by an appendage 5, the axial part of which is hollow and contains the magnetic core.
rectilinear tick 6 of voltage transformer, low voltage winding
7 of this transformer and a tube 8, insulating or non-magnetic metal fen-
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of the following one or more generators. The outputs 11 of the secondary winding 2 of the current transformer join through the metal part 10 the low voltage windings of the voltage transformer, or better are wound together in a helix on the outer face of the tube 8.
The rectilinear magnetic core 6 of the voltage transformer as well as its high voltage winding 9, its low voltage winding and the tube 8 rest at their lower part on a base 12 made of magnetic metal forming a pole shoe.
At the top of the tube 8 is placed a piece of non-magnetic metal 10 supporting the current transformer. The magnetic flux issuing from the upper end of the magnetic core 6 of the voltage transformer creates eddy currents in the part 10 which prevent this flux from disturbing the flux circulating in the magnetic circuit 1 of the current transformer.
The two transformers are placed inside an insulating casing 20, fixed on a base 17 according to a known technique. This socket carries the output terminals of the low voltage windings of the current and voltage transformers as well as the high voltage output of the voltage transformer which must be earthed. 18 shows an output terminal of the low voltage winding of the current transformer; an output terminal of the low voltage winding of the voltage transformer. The upper part of the insulating casing 20 is surmounted by a metal head-21 which carries the connection terminals 22, 22 'of the primary winding of the current transformer to the external high voltage circuit.
13 and 14 represent metal reinforcements introduced into the insulating layer 4 which separates the primary winding from the secondary winding of the current transformer. According to one of the essential characteristics of the invention, these reinforcements are extended into the appendix 5 and respectively end at points 15, 16 and 15 ', 16' suitably chosen of the high voltage winding 9 of the voltage transformer.
A final metal frame 23 is connected on the one hand to the connection terminal 22 and on the other hand to the high voltage winding 9 of the voltage transformer.
The combination of the two transformers in a single device makes it possible to obtain by construction a capacitance between the high and low voltage windings of the transformer of much higher voltage than if the latter were built separately. The reactive power then absorbed ensures a more complete compensation of the magnetizing power of the voltage transformer allowing the latter to supply, at equal voltage, a higher precision power. It is, moreover, possible, without unnecessarily increasing the size, to advantageously construct this type of voltage transformer with an open magnetic circuit for voltage levels to which it has hitherto been difficult to adapt.
Due to the fact that the armatures 13-14 are connected to the high voltage winding 9 of the voltage transformer, the linear distribution of the industrial frequency potential gradient is fixed radially and longitudinally in the dielectric common to the two devices by electromagnetic means, and this whatever the capacities between the structures.
By construction, these capacitors being formed to a large extent by; the dielectric of the toroidal portion of the current transformer, it is easy to fix the number and value of them in such a way that the distribution of the potential coming from front waves stiff is made linearly between the armatures and consequently between the high voltage coils of the voltage transformer.
The current transformer executed according to the invention has
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therefore, over ordinary current transformers, the advantage of a well-determined distribution of the potential in the insulating layer separating its high-voltage and low-voltage parts., It is in fact known that in a transformer of ordinary current, this distribution of the potential cannot be adjusted with exactitude, both radially and longitudinally, since the potentials are distributed between the reinforcements only as a function of the capacity existing between neighboring reinforcements.
Another advantage of the arrangement, according to the invention, of the high voltage coils of the voltage transformer on the external face of the appendix 5 resides in the linear distribution of the potential at the external surface of the casing. insulator 20. This has the result of increasing the value of the bypass voltage in dry and wet conditions.
Fig 2 represents, in elevation and in section, another form of the invention in which the voltage and current transformers respectively have the opposite position to that which they occupy in Fig 1.
In fig 2, the same numbers have the same meanings as in fig l.
According to this form of the invention, the primary winding 3 and the secondary winding 2 of the current transformer are distributed regularly over the magnetic circuit 1, but the primary winding is first wound around the magnetic circuit, and the secondary winding, suitably isolated from the primary winding and the magnetic circuit, is located outside. The secondary winding 7 of the voltage transformer is located in the extension of the high voltage winding 9 of this transformer, naturally on the side of the end of this winding which is joined to the mass of the device. Compensating windings 24 placed concentrically with the rectilinear magnetic core limit the dispersion between the high and low voltage windings of the voltage transformer.
Fig 3 shows, in elevation and in section, a variant of FIG. 2. In fig 3, the same numbers have the same meanings as in the previous figures.
According to this form of the invention, the magnetic circuit 1 of the current transformer, carrying the secondary winding 2, is placed in a plane perpendicular to that of the primary winding 3.
It is understood that one does not wish to be limited to the particular embodiments, given simply by way of example and without any restrictive character. Consequently, other variants having the same object as the arrangements indicated above would also come within the scope of the invention.