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Transformateur à champ tournant pour usages spéciaux? en particulier pour l'alimentation de moteurs électriques immergés dans l'eau ou de fours à induction.
L'objet de l'invention est un transformateur à champ tournant pour usages spéciaux, par exemple pour l'alimentation d'un moteur électrique immergé dans l'eau ou d'un four à induc- tion'
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Dans de telles installations, il faut veiller à ce qu'aucune partie électriquement reliée au réseau n'entre en con- tact avec l'eau ou soit soumise à la chaleur du four- Pour cette raison, on a déjà proposé de placer entre le réseau et un moteur immergé dans l'eau, un transformateur dont le primaire est relié . au réseau,tandis que son secondaire forme en même temps l'enrou- lement primaire du moteur que l'on veut actionner, un chapeau é- tanche à l'eau et aux gaz étant placé entre les enroulements pri- maires et secondaires du transformateur.
Un tel chapeau augmente toutefois la distance entre les enroulements primaires et secon- daires du transformateur à un tel point que son rendement en est fortement diminué- Si ce chapeau est en métal, il agira exacte- ment comme un four à induction. D'autre part, il est pour ainsi dire pratiquement exclu de faire un tel chapeau en une matière non métallique.
Le but de l'invention est de rendre étanche à l'eau et aux gaz, par rapport au moteur qu'il alimente, ou au four, etc. un transformateur, et ceci sans utiliser de manteau étanche entre les enroulements primaires et secondaires, de manière à ne pas in- fluencer le rendement du transformateur.
Selon l'invention,ce but est atteint par le fait que l'enroulement secondaire du transformateur est disposé de façon connue,en forme de cage semblable à celles des moteurs à indue- tion avec induit en court-circuit et par le fait que les barreaux de cette cage traversent, tout en étant isolés les uns des autres, et d'une manière tout à fait étanche, la paroi de l'enveloppe qui entoure entièrement le transformateur ou encore par le fait que ces barreaux sont reliés à des contacts accessibles de l'extérieur, lesquels contacts sont disposés d'une manière étanche et isolés les uns des autres dans la paroi de l'enveloppe du transformateur.
De cette manière, la cage peut être prolongée à l'extérieur de
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l'enveloppe du transformateur et munie à son extrémité d'une ba- . gue de court-circuit. Si l'on place.par exemple,à l'intérieur de cette cage prolongée extérieurement au transformateur, un induit en court-circuit d'un moteur à induction, celui-ci sera mis en mouvement,'lorsque le transformateur sera excité, le champ tournant induit dans la cage agissant sur lui comme le stator d'un moteur à induction. Etant donné que les barreaux de la cage formant rotor et ceux de la cage formant stator sont court-circuités entre eux, les tensions les plus élevées qui peuvent se produire entre eux sont excessivement petites, de sorte qu'un tel moteur peut sans autre être immergé dans l'eau.
Le dessin montre à titre d'exemple quelques formes de réalisation de l'objet de 1'invention
La fig. 1 est une coupe longitudinale par une pompe im- mergée, actionnée électriquement et munie d'un transformateur é- tanche,selon l'invention.
La fig. 2 est une coupe du transformateur par la ligne II-II de la fig. 1.
La fige 3 est une coupe du moteur par la ligne III-III de la fig. 1=
La fige 4 montre un exemple de réalisation d'un trans- formateur selon l'invention, dans lequel les extrémités interrom- pues de la cage servant d'enroulement secondaire sont électrique- ment reliées à des pièces de contact placées,d'une manière étanche aux gaz et à l'eau,dans la paroi du transformateur et auxquelles on peut se connecter depuis l'extérieur.
La fig. 5 est une vue par dessous de la plaque conte- nant les pièces de contact et servant en outre de paroi au trans- formateur.
Le noyau du transformateur, formé de manière connue par des tôles, est représenté en 2 dans les fige 1 et 2. Ces tôles
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sont maintenues en paquet par une pièce 3 en forme de double-T.
Les tôles possèdent des rainures 4 dans lesquelles sont placés les enroulements primaires 5 du transformateur, ceux-ci pouvant être reliés au réseau par des conduites 1 traversant un presse- étoupe 6' Contre le paquet de tôles et si possible sans entre- fer, se trouve placé un manchon 8 formé de préférence d'anneaux de tôle placés les uns sur les autres et muni. par exemple de rainures 9 à section circulaire' Les barreaux 10, de préférence en cuivre, sont placés dans ces rainures 9, leurs extrémités su- périeures étant réunies par une bague 11, par exemple par vissa- ge, cette bague court-oircuitant les barreaux. Le tout-est en- touré d'une enveloppe appropriée 12,dont l'extrémité supérieure est fermée au moyen d'une calotte 14 traversée par le presse- étoupe 6 déjà cité et servant au passage des câbles 7.
Comme le montre la fig. 1, les barreaux 10,tenant lieu d'enroulement secondaire du transformateur, sont prolongés vers le bas d'une quantité telle qu'ils dépassent passablement le noyau 2 du transformateur. En se prolongeant ainsi, ces barreaux traversent,d'une manière étanche à l'eau et aux gaz, une plaque
15 située contre la face inférieure de l'enroulement primaire 5'
Cette plaque de séparation 15,par rapport à laquelle les barreaux doivent être électriquement isolés dans le cas où elle est con- ductrice, ferme,d'une manière étanche à l'eau et aux gaz, l'en- veloppe extérieure 12. Etant donné que tous les barreaux traver- sent la plaque d'une manière étanche à l'eau et aux gaz, il s'en- suit que tout le transformateur et en particulier toutes les par- ties électriquement reliées au réseau,se trouvent dans une enve- loppe absolument étanche.
Dans l'exemple représenté aux fig. 1 à 3, dans lequel , le transformateur forme une liaison inductive entre le réseau et le moteur électrique actionnant une pompe immergée dans l'eau,
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les barreaux 10, tenant lieu d'enroulement secondaire du transfor- mateur, sont prolongés vers le bas d'une quantité suffisaht pour pouvoir entourer complètement un induit en court-circuit d'un mo- teur électrique. Cet induit est formé par un paquet de tôles 16 fixé au moyen d'une clavette 17 sur l'arbre 18 lequel peut,par exemple,être supporté par des paliers à billes 19 et 20. L'extrê- mité inférieure de cet arbre est reliée à un corps de pompe 13 ne faisant pas partie de l'invention, de sorte qu'il ne sera pas dé- crit plus en détail.
Le paquet de tôles 16 est muni de la manière habituelle de rainures 32 dans lesquelles sont situés les barreaux 21 de l'induit en cage d'écureuil. Le mode de fonctionnement de cet induit est connu et ne nécessite pas d'autres explications.
Les prolongations des barreaux 10 du transformateur se trouvent situés dans un manchon 22 .4 entourant le rotor 16,et également cons- titué par des tôles. Les extrémités inférieures des barreaux 10 sont réunies entre elles par une bague métallique 23.
L'appareil décrit jusqu'ici se trouve situé entière- ment à l'intérieur d'un manchon 25 dont le diamètre intérieur est tel qu'un espace annulaire relié d'une part au corps de pom- pe 13 et d'autre part avec l'ouverture de refoulement 26, per- met le passage de l'eau entre lui et l'enveloppe 12.
L'appareil fonctionne comme suit :
Lorsque l'enroulement primaire 5 du transformateur est relié à un réseau à courant polyphasé, par exemple un,réseau triphasé, il donne naissance à un champ tournant,lequel à son tour induit dans les barreaux 10 de la cage entourant le dit enrou- lement, des courants qui s'équilibreront par la bague supérieure 11 et par la bague inférieure 23. Ces courants ne seront pas d'é- gale force, leur distribution correspondant à la distribution si- nusoïdale du champ induit sur la circonférence de l'enroulement primaire.
Ainsi trois barreaux seront constamment parcourus par un courant maximum alors que les courants des barreaux situés
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entre ceux-ci, c'est à dire sur des arcs de 120 , diminuent selon la loi du sinus. Mais, étant donné que le champ provenant de l'en- roulement primaire tourne constamment, il est évident que la dis- tribution du courant dans la cage sera animée, d'un mouvement de ro- tation synchrone au premier. Les'courants circulant dans les bar-' reaux 10 produisent de leur côté un champ sous l'action duquel des courants sont induits dans la cage 21 du rotor 16. De cette manié+ re, l'enroulement secondaire 10 du transformateur tient lieu d'en- roulement primaire pour le moteur.
Contrairement aux constructions connues de ce genre, le transformateur selon l'invention ne possède pas de séparation entre la cage 10 et l'enroulement primaire 5,qui se trouvent situés au contraire le plus près possible l'un de l'autre. On peut môme placer les barreaux 10 et l'enroulement 5 dans un seul et même noyau de fer, voire même dans des rainures communes. Dans l'exemple repré- senté aux fig. 1 et 2, deux armatures de fer 2 et 8 sont prévues mais toutefois sans laisser place à un entrefer entre elles. Les barreaux de cuivre placés dans les rainures 9 de l'armature 8 tien- nent lieu en même temps de cales de rainures par rapport à l'enrou- lement primaire 5,situé dans les rainures 4.
En outre, ils assurent une bonne liaison mécanique entre les armatures 2 et 8, liaison nécessaire en raison des efforts mécaniques assez considérables qui prennent naissance entre l'enroulement primaire et l'enroule- ment secondaire du transformateur. On peut toutefois assurer cette liaison mécanique des armatures 2 et 8 d'une autre manière appro- priée et laisser subsister entre les rainures de l'une des armatu- res et celles de l'autre, de faibles entrefers.
Supposons maintenant que l'exemple de réalisation d'un transformateur selon l'invention représenté aux fig. 4 et 5 soit destiné à un but quelconque. En raison de cela,les extrêmités infé- rieuresdes barreaux 10 ne traverserpas la plaque de séparation 15, -filais sont vissées dans des pièces de contact 27,lesquelles sont
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prises dans la masse isolante de la plaque de séparation 15 d'une manière étanche à l'eau et aux gaz Les parties inférieures de ces pièces de contact 27 peuvent également être munies de pas de vis destinés à recevoir des barreaux 100.
Au lieu de tels barreaux, on peut également connecter, par exemple au moyen de bornes, des câbles souples susceptibles d'être conduits en un lieu quelconque oû leurs extrémités libres peuvent être reliées une cage d'écu- reuil servant, comme il a été décrit, d'enroulement primaire d'un moteur ou encore d'un four à induction. Dans ce cas, la plaque de séparation 15 avec ses pièces de contact 27 peut être désignée comme plaque à connexions.
La plaque de séparation 15 de l'exemple de la fig. 4 est maintenue par l'intermédiaire d'un anneau fileté 30, d'une ba- gue 29 et d'une garniture 28 en caoutchouc ou matière analogue, l'anneau fileté se vissant dans l'enveloppe extérieure 12 et pos- sédant pour cela des ouvertures 31 permettant d'utiliser une clef à douille par exemple.