FR2505083A1 - Circuit magnetique de transformateur et procede d'assemblage - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LE MATERIEL ELECTRIQUE. UNE STRUCTURE DE CIRCUIT MAGNETIQUE DE TRANSFORMATEUR 10 COMPREND NOTAMMENT DES ELEMENTS RAPPORTES 16 SE PRESENTANT SOUS LA FORME DE TOLES MAGNETIQUES, QUI SONT INTRODUITS ENTRE LES TOLES DE LA CULASSE SUPERIEURE 13A ET LES TOLES DES BRANCHES 12 AU COURS DE L'ASSEMBLAGE DU CIRCUIT MAGNETIQUE. CETTE CONFIGURATION PERMET DE RETIRER AISEMENT LA CULASSE SUPERIEURE POUR METTRE EN PLACE LES ENROULEMENTS DU TRANSFORMATEUR SUR LES BRANCHES DU CIRCUIT MAGNETIQUE. ON REASSEMBLE ENSUITE LA CULASSE SUPERIEURE EN REINTRODUISANT LES ELEMENTS RAPPORTES POUR TERMINER LE CIRCUIT MAGNETIQUE. APPLICATION A LA CONSTRUCTION DES TRANSFORMATEURS DE GRANDE PUISSANCE.
Description
La présente invention concerne la construction des transformateurs de grande puissance.
On assemble les circuits magnétiques pour les transformateurs de grande puissance en disposant un certain nombre de tôles d'acier pour circuit magnétique de façon à former une culasse inférieure de circuit magnétique et des branches de circuit magnétique, dans le plan horizontal.
Lorsqu'il faut assembler un circuit magnétique triphasé, on assemble les trois branches et la culasse inférieure qui accouple les trois branches, en un empilement de tôles d'acier pour circuit magnétie qui sont liées ensemble par un moyen quelconque parmi plusieurs, comme par exemple par l'utilisation d'une bande en fibres de verre imprégnées d'époxyde. On lève ensuite en position verticale l'assemblage des branches et de la culasse inférieure du circuit magnétique, pour faciliter l'assemblage des enroulements du transformateur autour de chacune des branches du circuit magnétique.Une fois que les enroulements du transformateur sont en place, on termine le circuit magnétique du transformateur en mettant en place les tôles d'acier pour circuit magnétique de la culasse supérieure et en fixant les tôles ensemble au moyen d'une structuie de serrage. La mise en place d'un ensemble de tôles d'acier pour circuit magnétique sur l'assemblage du circuit magnétique partiellement terminé est une tâche difficile et qui prend du temps, qui doit être effectuée dans les dernières phases de la fabrication du transformateur. I1 est donc souhaitable de pouvoir limiter le temps nécessaire pour assembler les tôles de culasse du circuit magnétique, à un moment dans le processus de fabrication du transformateur auquel le transformateur est presque terminé.L'invention a pour but d'offrir un procédé et des moyens pour assembler la culasse supérieure du circuit magnétique sous la forme d'un seul ensemble, avec une réduction notable du temps et du coût de l'assemblage.
Dans un processus d'assemblage d'un circuit magnétique de transformateur, on utilise un certain nombre d'éléments rapportés entre les tôles de la culasse supérieure et les tôles des branches du circuit magnétique. Les éléments rapportés permettent d'enlever la culasse supérieure du circuit magnétique sous la forme d'un seul ensemble, pour faciliter la mise en place des enroulements du transformateur sur les branches du circuit magnétique. On réassemble l'ensemble que constitue la culasse du circuit magnétique et on remet en place les éléments rapportés pour achever le circuit magnétique du transformateur.
La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent respectivement
Figure 1 : une vue de face en perspective d'un circuit magnétique de transformateur comportant un ensemble de culasse conforme à l'invention ;
Figure 1A : une coupe d'une partie de la jonction entre une culasse et une branche du transformateur, selon le plan lA-lA du transformateur représenté sur la figure 1
Figure 2 : une vue en perspective par le dessus d'un circuit magnétique de transformateur monophasé conforme à l'invention
Figure 3 : une vue en perspective par le dessus, en projection isométrique,du circuit magnétique qui est utilisé dans le transformateur représenté sur la figure 1
Figure 4 : une vue de face en perspective et en projection isométrique des éléments rapportés de l'invention, représentés après enlèvement d'un ensemble de culasse supérieure conforme à l'invention
Figure 5 : une vue de face en perspective du transformateur représenté sur la figure 4, après installation des enroulements du transformateur et de la culasse supérieure du transformateur
Figure 6 : une coupe d'une autre configuration d'élément rapporté conforme à l'invention
Figure 7 : une vue en perspective par le dessus, montrant une partie arrachée d'une culasse supérieure du transformateur, sur laquelle on voit en projection isométrique des éléments rapportés représentés sur la figure 6, et sur laquelle est indiqué le plan 6-6 dans lequel se trouvent les éléments rapportés représentés sur la figure 6.
Figure 1 : une vue de face en perspective d'un circuit magnétique de transformateur comportant un ensemble de culasse conforme à l'invention ;
Figure 1A : une coupe d'une partie de la jonction entre une culasse et une branche du transformateur, selon le plan lA-lA du transformateur représenté sur la figure 1
Figure 2 : une vue en perspective par le dessus d'un circuit magnétique de transformateur monophasé conforme à l'invention
Figure 3 : une vue en perspective par le dessus, en projection isométrique,du circuit magnétique qui est utilisé dans le transformateur représenté sur la figure 1
Figure 4 : une vue de face en perspective et en projection isométrique des éléments rapportés de l'invention, représentés après enlèvement d'un ensemble de culasse supérieure conforme à l'invention
Figure 5 : une vue de face en perspective du transformateur représenté sur la figure 4, après installation des enroulements du transformateur et de la culasse supérieure du transformateur
Figure 6 : une coupe d'une autre configuration d'élément rapporté conforme à l'invention
Figure 7 : une vue en perspective par le dessus, montrant une partie arrachée d'une culasse supérieure du transformateur, sur laquelle on voit en projection isométrique des éléments rapportés représentés sur la figure 6, et sur laquelle est indiqué le plan 6-6 dans lequel se trouvent les éléments rapportés représentés sur la figure 6.
On voit sur la figure 1 un circuit magnétique de transformateur 10 qui contient un certain nombre de tôles d'acier pour circuit magnétique 11 pouvant consister en tôles d'acier pour circuit magnétique disposées en une configuration triphasée comportant trois branches de circuit magnétique 12 et des culasses supérieure et inférieure 13A, 13B. Une paire de fenêtres de circuit magnétique, 14 sont définies entre les branches de circuit magnétique 12 et les culasses 13A, 13B pour permettre la mise en place de trois enroulements de transformateur. Dans les coins, définis par le plan lA-lA entre les branches 12 et la culasse supérieure 13A, sont insérés un certain nombre d'éléments rapportés 16, représentés sur la figure 1A.Des tôles empilées 11 sont disposées de façon que les tôles 11 d'une paire de tôles sur deux dans l'empilement viennent mutuellement en contact au niveau d'une jonction 15. Un élément rapporté 16 consistant en une longueur de tôle d'acier pour circuit magnétique ayant une épaisseur égale à celle d'une tale 11 individuelle, est placé entre les tôles 11 en regard, comme indiqué. On peut retirer facilement l'élément rapporté 16 de l'empilement de tôles 11, une fois que l'empilement a été terminé. L'élément rapporté 16 accomplit deux fonctions importantes, à savoir permettre la séparation de la culasse supérieure 13A par rapport aux branches de circuit magnétique 12, et éviter que ies jonctions 15 soient directement alignées sur chaque tôle 11 dans l'empilement.Le non alignement des frontières 15 empêche l'apparition de pertes par courants de Foucault entre des tôles 11 placées les unes sur les autres dans l'empilement et établit un chemin au niveau du joint pour le transfert du flux magnétique entre les culasses 13 et les branches 12. Pour l'assemblage du circuit magnétique 10, représenté sur la figure 1, on dispose un certain nombre de tôles 11 de façon à former la culasse inférieure 13B et les branches 12. On dispose les tôles de circuit magnétique 11 de façon que leurs grandes dimensions soient dans un plan horizontal, de façon à pouvoir lever le circuit magnétique 10 pour l'amener dans la position verticale représentée sur la figure 1, une fois qu'il a été assemblé.Une fois qu'on a assemblé les branches 12 et la culasse inférieure 13B, on les serre ou on les lie mécaniquement par la mise en place d'un certain nombre de tours d'une bande de fibres de verre 17 imprégnée d'une résine époxyde thermodurcissable (figure 4), ou au moyen d'une bride de serrage de circuit magnétique. La culasse supérieure 13A contenant un certain nombre d'éléments rapportés 16 n'est liée ou sérrée que dans sa partie centrale et ne comporte par exemple aucune bande de fibres de verre près de la jonction entre la culasse supérieure 13A et les branches 12. On enlève ensuite les éléments rapportés 16 pour permettre d'enlever la culasse supérieure 13A sous la forme d'un seul ensemble.Comme décrit précédemment, la culasse supérieure 13A conforme à l'art antérieur n'était pas assemblée au moment de l'assemblage de la culasse inférieure 13B et des branches 12, afin de permettre la mise en place de l'enroulement de transformateur 18 (figure 5) autour de labranie de circuit magnétique 12. On introduisait ensuite individuellement les tôles 11 utilisées pour former la culasse supérieure 13A, après la mise en place de l'enrou- lement de transformateur 18, pour achever le circuit magnétique 10.
La figure 2 montre une configuration monophasée pour un circuit magnétique de transformateur 10 comportant deux brar;ches 12 et des culasses supérieure et inférieure, 13A, 13B, consistant en tôles 11 et définissant une fenêtre de circuit magnétique 14. La culasse supérieure 13A et la culasse inférieure 13B peuvent consister en une seule structure, au lieu de la structure en deux parties des culasses supérieure et inférieure 13A, 13B représentées précédemment sur la figure 2. Des éléments rapportés 16 sont disposés entre les extrémités de la culasse supérieure 13A et des branches de circuit magnétique 12, d'une manière identique à celle représentée sur la figure 1.
La configuration du circuit magnétique 10 représenté tée sur la figure 1 est représentée en projection isométrique agrandie sur la figure 3. Pour faire la distinction avec le circuit magnétique terminé 10 qui est représenté sur la figure 1, on désigne par 10' le circuit magnétique représenté sur la figure 3. Du fait qu'on utilise plusieurs types de tôles 11 dans le circuit magnétique 10', on désigne par llL les tôles qui forment les branches du circuit magnétique, on désigne par îlYT les tôles qui forment la culasse supérieure et on désigne par llYB les tôles qui forment la culasse inférieure.
Des éléments rapportés 16 sont incorporés dans chaque couche, comme représenté. Du fait que la culasse supérieure 13A de la figure 1 doit être enlevée, les éléments rapportés 16 ne sont représentés sur la figure 3 qu'en association avec les tôles llYT de la culasse supérieure. On peut incorporer des éléments rapportés 16 entre les tôles ilYL de la culasse inférieure et les tôles llL des branches, si on désire enlever la culasse inférieure 13B (figure 1). Les éléments rapportés 16 sont incorporés dans le coin formé entre une tôle llL d'une branche du circuit magnétique et une tôle adjacente ilYT de la culasse supérieure du circuit magnétique, et ceci aux deux coins.Une fois que le circuit magnétique 10' est achevé, on utilise une structure de serrage ou une bande de fibres de verre 17 imprégnée de résine époxyde pour fixer mécaniquement les tôles llYB de la culasse inférieure, les tôles llL des branches du circuit magnétique et les tôles ilYT de la culasse supérieure. On peut en outre appliquer de la résine époxyde sur les tranches des tôles ilyT, llYB des culasses, pour éviter un déplacement. Une fois que la liaison mécanique est effectuée, le circuit magnétique 10' devient un circuit magnétique de transformateur terminé, 10, et on le lève pour l'amener à sa position verticale représentée sur la figure 4.
Pour retirer la culasse supérieure 13A du circuit magnétique de transformateur 10, on retire les éléments rapportés 16 et on sépare la culasse supérieure 13A du circuit magnétique 10, en un seul ensemble. La bande de liaison 17, en fibres de verre et imprégnée de résine époxyde,maintient fixées fermement les branches de circuit magnétique 12 et la culasse inférieure 13B qui restent. On centre ensuite des enroulements de transformateur 18 autour des branches 12 et on réassemble la culasse supérieure 13A en amenant cette dernière en contact avec les branches de transformateur 12 et en réintroduisant les éléments rapportés 16 qui deviennent alors une partie mécanique du circuit magnétique 10 et qui établis sent une liaison magnétique entre les tôles 11 individuelles.
La figure 5 représente un circuit magnétique 10 terminé, avec les enroulements 18 entourant les branches de circuit magnétique 12 et avec les culasses supérieure et inférieure 13B maintenues fermement en place. Les éléments rapportés 16 remplissent une fonction utile dans le cas ou les enroulements 18 viennent à être endommagés pendant la durée de vie du transformateur et doivent être retirés pour remplacement et/ou réparation. On retire alors les éléments rapportés 16 et on retire la culasse supérieure 13A en un seul ensemble, sans détériorer le circuit magnétique 10.
La figure 6 montre une autre configuration pour des éléments rapportés 16 qui sont fixés ensemble pour former un assemblage d'éléments rapportés, 16'. Comme décrit précédemment pour le mode de réalisation représenté sur la figure 2, des paires adjacentes de tôles 11 se rencontrent au niveau d'un joint 15 et les joints 15 superposés ne sont pas situés directement les uns au-dessus des autres, pour éviter les pertes par courants de Foucault. L'ensemble d'éléments rapportés 16' peut définir une configuration de joints de circuit magnétique en échelons dans laquelle des couches successives de tôles 11 sont décalées d'un incrément fixe pour réduire encore davantage les pertes dans le circuit magnétique.L'utilisation de l'ensemble d'éléments rapportés 16', de la manière représentée sur la figure 6, donne au circuit magnétique 10 une configuration précise à recouvrement en échelons, en établissant une butée pour chaque tôle 11 individuelle, ce qui conduit à la configuration représentée.
On introduit l'ensemble d'éléments rapportés 16' dans le circuit magnétique du transformateur d'une manière similaire à celle décrite précédemment pour la configuration représentée sur la figure 4, et cet ensemble est représenté dans une configuration de montage similaire sur la figure 7. L'ensemble d'éléments rapportés 16' est représenté à la fois en place à l'intérieur du circuit magnétique de transformateur 10, et avant son insertion dans le circuit magnétique 10, pour montrer la configuration en échelons des tôles 11 individuelles.
Dans l'art antérieur, l'assemblage de la culasse supérieure 13A était reporté jusqu'à ce que les enroulements de transformateur 18 soient installés sur le circuit magnétique 10, et l'assemblage des tôles de circuit magnétique 11 pour former la culasse supérieure 13Aétait alors effectué au cours d'une phase ultérieure du processus de fabrication du transformateur, après une accumulation déjà importante de temps et de travail. Du point de vue du coût de fabrication, l'utilisation d'un certain nombre d'éléments rapportés 16 permettant de former la culasse supérieure 13A par l'assemblage de tôles 11 au cours des phases initiales du processus de fabrication du transformateur, présente un grand intérêt et est très souhaitable. Le réassemblage de la culasse supérieure 13A, en un seul ensemble, au cours des phases ultérieures de la fabrication du transformateur, est une procédure relativement simple qui ne nécessite pas un temps de fabrication important.
Claims (13)
1. Circuit magnétique de transformateur, caractérisé en ce qu'il comprend : un certain nombre de tôles de circuit magnétique de transformateur (11), disposées en une paire de branches de circuit magnétique (12) et de culasses de circuit magnétique (13A, 13B) ; et un certain nombre d'éléments rapportés (16) disposés entre une partie des tôles des branches de circuit magnétique et les tôles de culasse de circuit magnétique, pour faciliter l'enlèvement de l'une au moins des culasses de circuit magnétique.
2. Circuit magnétique de transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tôles (11) consistent en acier pour circuit magnétique.
3. Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments rapportés (16) consistent en acier pour circuit magnétique.
4. Circuit magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les branches de circuit magnétique (12) et les culasses de circuit magnétique (13A, 13B) forment soit un circuit magnétique monophasé soit un circuit magnétique triphasé, et les branches de circuit magnétique sont reliées magnétiquement et mécaniquement par des première et seconde culasses de circuit magnétique (13A, 13B).
5. Circuit magnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première culasse de circuit magnétique (13A) et la seconde culasse de circuit magnétique (13B) comprennent un ensemble de tôles d'acier pour circuit magnétique disposées en une configuration unitaire de culasse de circuit magnétique.
6. Circuit magnétique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un certain nombre des éléments rapportés (16) disposés entre la première culasse (13A) et la paire de branches de circuit magnétique (12), à une extrémité de ces branches.
7. Circuit magnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments rapportés (16) sont disposés entre l'une des branches de circuit magnétique (12) et les première et seconde culasses de circuit magnétique (13A, 13B).
8. Circuit magnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les première et seconde culasses de circuit magnétique (13A, 13B) sont constituées d'au moins deux parties lorsque le circuit magnétique est un circuit magnétique triphasé.
9. Circuit magnétique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un certain nombre d'éléments rapportés (16) sont placés entre les parties de culasse circuit magnétique et entre les branches de circuit magnétique (12).
10. Circuit magnétique de transformateur, caractérisé en ce qu'il comprend : un certain nombre de tôles d'acier pour circuit magnétique (11) disposées en une configuration de branches et de culasses de circuit magnétique, comprenant au moins deux branches de circuit magnétique (12) reliées par une paire de culasses supérieure et inférieure (13A, 13B) de circuit magnétique ; et un certain nombre d'éléments rapportés en acier (16), s'étendant sous un certain angle par rapport à la dimension principale des tôles des culasses et des tôles des branches, et ces éléments rapportés sont disposés entre une sur deux des tôles qui constituent l'une des culasses de circuit magnétique et l'une des branches de circuit magnétique.
11. Circuit magnétique de transformateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments rapportés (16) consistent en acier pour circuit magnétique.
12. Procédé d'assemblage d'enroulements de transformateur sur un circuit magnétique de transformateur (10), caractérisé en ce que : on dispose un certain nombre de tôles de branches de circuit magnétique (llL) et de tôles de culasse inférieure de circuit magnétique (île) pour former au moins une paire de branches de circuit magnétique (12) reliées par une culasse inférieure de circuit magnétique (13B) et s'étendant dans un plan horizontal ; on assemble un certain nombre de tôles de culasse supérieure de circuit magnétique (îiYT) s'étendant entre des extrémités libres des branches de circuit magnétique de transformateur, pour for mer une culasse supérieure de circuit magnétique (13A) et un chemin magnétique entre les branches de circuit magnétique de transformateur et les culasses supérieure et inférieure de circuit magnétique de transformateur ; on assemble un certain nombre d'éléments rapportés (16), en acier pour circuit magnétique, dans des coins formés par les branches de circuit magnétique (12), à une extrémité de la culasse supérieure de circuit magnétique, pour fermer le chemin magnétique ; on fixe mécaniquement les tôles (llL) des branches de circuit magnétique de transformateur et les tôles (llYB et 11YT) des culasses supérieure et inférieure du circuit magnétique de transformateur ; on lève les branches de circuit magnétique fixées et les culasses supérieure et inférieure de circuit magnétique fixées, pour les amener dans une position érigée dans laquelle les branches de transformateur s'étendent dans un plan vertical ; on retire la culasse supérieure de circuit magnétique de transformateur (13A) et les éléments rapportés (16) pour donner accès aux branches de circuit magnétique de transformateur (12) ; on dispose un enroulement de transformateur (18) autour de chacune des branches de circuit magnétique de transformateur ; et on réassemble la culasse supérieure de circuit magnétique de transformateur (13A) entre les branches de circuit magnétique de transformateur (12), pour former le chemin magnétique fermé.
i3. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on introduit les éléments rapportés (16) entre une sur deux des tôles des branches de circuit magnétique et de la culasse supérieure de circuit magnétique.
14. Circuit magnétique de transformateur, caractérisé en ce qu'il comprend : un certain nombre de tôles de culasses de circuit magnétique (11) et de tôles de branches de circuit magnétique (11) disposées de façon à former un chemin magnétique ; et un certain nombre d'éléments rapportés (16'), chacun d'eux consistant en un empilement de tôles d'acier pour circuit magnétique de transformateur, ayant une largeur croissante d'une extrémité à l'autre de l'empilement; et ces éléments rapportés sont disposés entre une culasse supérieure de circuit magnétique (13) et une branche de circuit magnétique (12), aux deux extrémités de la culasse supérieure de circuit magnétique, pour définir une configuration de joint à recouvrement avec chacune des tôles (11) de la culasse de circuit magnétique et chacune des tôles (11) de la branche de circuit magnétique.
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