Transformateur capable de résister à des surtensions. La présente invention se rapporte à un transformateur capable de résister à des sur tensions, _par exemple à un transformateur servant à la distribution de courant; dans ce transformateur sont prévus des moyens .des tines à. limiter les efforts dus à des surten sions entre des parties -corrélatives.
Des appareils électriques, et en particu lier des transformateurs de distribution re liés à -des lignes aériennes sont sujets à des surtensions brusques et élevées provenant usuellement de la foudre. Des transforma teurs de distribution tels que construits et fonctionnant à présent et auxquels sont ap pliquées les méthodes de protection connues, sont souvent soumis à des surtensions de gran deur telle que l'isolation entre des portions variées de l'enroulement électrique ou entre l'enroulement et l'enveloppe ou le bâti de support est endommagée ou percée.
Dans le cas de transformateurs de grande puissance, une distance explosive ou à dé- charge ayant un voltage critique inférieur à celui correspondant à la résistance de perce ment de l'isolation du transformateur est prévue dans le circuit pour protéger les trans formateurs et drainer les sauts -de voltage excessif. Cette mesure de précaution a aussi été appliquée à des transformateurs de dis tribution en prévoyant un endroit de décharge électrique entre l'enroulement -de l'enveloppe.
L'emploi de ces moyens entraîne la nécessité de relier l'enveloppe du transformateur à-la terre, ce qui est indésirable dans bien des cas, en particulier larsqu'il s'agit de trans formateurs montés sur poteaux, où les ou vriers ayant un travail à faire à ces trans formateurs sont exposés au danger des lignes à potentiel élevé.
Au cas où une décharge électrique a lieu entre les enroulements d'un transformateur et une enveloppe mise à la terre, l'arc persistera jusqu'à ce que l'appa reil protecteur ait déconnecté le transforma teur en défaut, -de façon à interrompre le cir- cuit auquel le transformateur .est relié, ce qui est un inconvénient sérieux, attendu que dans bien -des cas une telle interruption -du service ne peut pas être tolérée.
Le meilleur moyen qu'on ait trouvé jus qu'à présent pour empêcher les inconvénients précités est,de connecter un parafoudre à cha que ligne d'alimentation -de l'appareil à pro téger. Ces parafoudres sont reliés à la terre pour drainer les sauts de potentiel excessif tendant à entrer -dans l'appareil. Ce mode -de protection s'est montré défavorable .à moins que la résistance de la connexion à la terre ne soit relativement basse et que la longueur électrique du conducteur mis à la terre ne soit relativement courte, .sans quoi une forte surtension pourra s'établir sur l'enroulement et l'isolation sera endommagée de la manière mentionnée plus haut.
L'invention a pour but d'obtenir un trans formateur dans lequel les surtensions sont li mitées à une valeur .de sûreté, de façon à éli miner tout manque -de fonctionnement du transformateur par suite de surtensions entre de ses parties.
Le transformateur suivant l'invention se caractérise en ce qu'il comporte, d'une part, des dispositifs à décharge électriques à -ex tinction automatique placés entre les bornes de l'enroulement à haute tension et la boîte- enveloppe du transformateur et, d'autre part, un autre dispositif à décharge électrique -dis posé pour relier ladite bolte-enveloppe à l'en roulement à basse tension.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple. une forme d'exécution -de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 montre une vue de dessus -d'un transformateur, le couvercle de celui-ci étant. enlevé; La fig. 2,est, partie en élévation, partie en coupe verticale du transformateur repré senté à la fig. 1; La. fig. 3 donne un schéma des connexions électriques du transformateur, et La, fig. 4 est une coupe verticale .d'un .dis positif à :décharge faisant partie @du transfor mateur des.fig.1et 2.
Comme on le voit au schéma de la fig. â, le transformateur représenté comporte un enroulement à haute tension 1 -et un enroule ment subdivisé à basse tension 2, ces deux enroulements étant isolés l'un de, l'autre et reliés magnétiquement au moyen d'un noyau convenable 3 (fig. 2). Les bornes des -deux enroulements sont reliés électriquement à des planchettes à bornes de jonction 5 et 6 (fig. 1).
L'ensemble des enroulements est logé avec le noyau 3 dans une boîte-enveloppe 10, qui est ici chargée d'huile 11, -de façon que le -dit noyau et les enroulements y associés soient complètement immergés dans le bain d'huile. A un endroit quelconque, en général au- dessus du niveau d'huile, sont prévues des boîtes .de jonction 12 et 13 pour les conduc teurs 15 et 16 reliés aux divers enroulements.
A l'intérieur -de la boîte-enveloppe sont. prévus plusieurs dispositifs à décharge élec trique 20. Un de ces dispositifs 20 est relié à chacun -des conducteurs à haute tension 15, ces dispositifs étant à leur tour reliés à la. boîte-enveloppe 10 -du transformateur. Les dispositifs à décharge ont un voltage cri triqua ou de percement suffisamment éleva. pour empêcher l'amorçage d'un arc de dé charge par le voltage ordinaire appliqué à la ligne d'alimentation.
Un dispositif à décharge électrique similaire 21 est prévu entre la boîte-enveloppe 10 et le conducteur neutre 16 de l'enroulement secondaire.
Il .est avantageux de prévoir des disposi tifs @à décharge 20 pour les conducteurs à haute tension, qui.ont un voltage d'interrup- tion supérieur à la valeur de pointe du vol tage -clé haute tension normal, tandis que le dispositif à décharge 21 relié à l'enroulement à basse, tension a un voltage d'interruption supérieur à la valeur de pointe normale du voltage -de l'enroulement à basse tension.
En pratique, le transformateur décrit peut être pourvu de plusieurs dispositifs à décharge électriques à haute tension 20 et d'au moins un dispositif à décharge à basse tension 21. Lorsqu'une surtension élevée arrive au transformateur à travers l'un quelconque ou tous les conducteurs à haute tension, le -dis positif à décharge électrique 20 relié aux conducteurs à haute tension entrera en fonc tion pour limiter le voltage entre l'enroule ment et le noyau et par conséquent les ef forts de voltage sollicitant l'isolation entre l'enroulement 1 et son noyau 3 ou d'autres parties de support qui sont reliées au noyau.
Simultanément, l'entrée en fonction de la distance explosive 21 entre la boîte-enveloppe 10 et le conducteur à basse tension mis à la terre .16 limitera la valeur du voltage entre l'enroulement à basse tension 2 et la boîte enveloppe et par conséquent les efforts de volta- e sollicitant l'isolation entre l'enroule ment â. basse tension 2 et le noyau 3 ou autres parties -de support.
Dans la plupart des cas, un ou plusieurs ;les conducteurs 16 partant de l'enroulement à basse tension seront reliés .à la terre et la, surtension .suivra ce conducteur relié à la terre pour être conduite à celle-ci. Il est avan tageux de prévoir une résistance en série avec l .es dispositifs à .décharge électriques pour limiter le courant qui s'établit ardinai- i eurent lorsque la surtension provoque la mise en fonction des dispositifs à décharge électri ques.
A cet effet, il convient d'employer une rosistance ayant une caractéristique négative, c'est-à-dire une résistance dont la valeur de résistivité diminue avec l'accroissement du courant passant par elle. En pratique, une résistance composée de zirconium, de Carbo rundum, d'argile ou de graphite sera. em ployée.
La manière la plus convenable d'appli quer une pareille résistance est de combiner un dispositif à -décharge électrique avec un élément de résistance. Un dispositif à, dé charge de ce genre comporte, comme on peut le voir à la fig. 4, une boîte-enveloppe 25 en matière isolante convenable, ayant une forme tubulaire. Ordinairement, on emploie de la fibre dure comme matière constitutive pour cette boîte-enveloppe. Dans une extrémité de la boîte-enveloppe est prévue une électrode 26 destinée à être reliée à l'enroulement que l'on désire protéger.
De préférence, cette élec trode est en relation étanche à l'huile avec la boîte-enveloppe isolante 25, de sorte que, si on le désire, le dispositif à .décharge peut être placé sous le niveau de l'huile dans la boîte- enveloppe du transformateur. A proximité d'une extrémité de cette électrode se trouve Un disque ou rondelle 27 en une matière ten dre, par exemple en plomb.
Une résistance sous forme -de barre cylindrique 28 est logée dans la boîte-enveloppe tubulaire et pressée en contact intime avec la rondelle tendre 2 7 au moyen d'une électrode convenable 30, par exemple en vissant cette dernière dans la boîte-enveloppe 25.
A proximité de l'électrode interne 30 est prévu un corps 31 -en matière non- conductrice, capable -de développer de grandes quantités de gaz lorsqu'elle est soumise à l'action d'un arc électrique. Ordinairement, on emploie de la fibre dure ou Ue l'acide borique comprimé à cet effet. Le corps de dé gagement de gaz 31 est avantageusement pourvu d'une pluralité -de passages parallèles 32 pour l'arc et les gaz développés.
Il est re tenu dans la boîte-enveloppe du dispositif à décharge par une électrode formant borne 33 :pontée en relation étanche à l'extrémité de ladite boîte-enveloppe. Cette électrode est pourvue d'un passage -de ventilation 34 pour les gaz dégagés par le corps isolant 31. Une portion 35 & l'électrode 33 s'étend à travers la paroi de la boîte-enveloppe 10 -du trans formateur, -de façon à permettre aux gaz dé veloppés -de s'échapper à l'extérieur de la boîte-enveloppe 10, et elle est électriquement reliée à cette dernière comme on l'a déjà fait remarquer.
En pratique, il est préférable d'utiliser des résistances 28 avec chaque dispositif. à décharge, -de façon qu'il y existe une certaine différence de potentiel entre l'enroulement à haute tension 1 et la boîte-enveloppe 10 avec son noyau associé 3 et entre la boîte-enveloppe 10 et l'enroulement à: basse tension 2. Toute fois, il est possible d'omettre la résistance pour un ou plusieurs des dispositifs à dé charge.