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"NOUVEAU PRO CEDE D'ENROULEMENT DES MACHINES ELECTRIQUES
A HAUTE TENSION"
On sait que pour isoler les conducteurs de la masse des tôles dans les machines électriques à haute tension, on doit utiliser des tubes isolants épais, ce qui empêche une évacuation facile des calories dissipées dans ces conducteurs.
Il parait utile de préciser d'abord ce qu'on entend par gradient de potentiel, expression qui reviendra souvent au cours de la description.
Etant donné un conducteur isolé par rapport à la masse des tôles par un tube isolant d'épaisseur d, on appelle gradient de potentiel appliqué au tube isolant, le rapport , si E est la différence de potentiel entre le conducteur et la masse.
La fige 1 des dessins ci-annexés montre une coupe par- tielle transversale de stator de machine électrique de cons- truction usuelle.
Les conducteurs I, II, III, IV, situés dans l'encoche
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r, ont une épaisseur d'isolant d qui, ainsi que signalé plus haut, doit être importante si la tension est élevée. En effet, le gra- dient de potentiel ne peut dépasser une certaine valeur pour un matériau isolant déterminé.
Le nouveau procédé d'enroulement décritci-après permet de réduire le gradient de potentiel appliqué aux tubes isolants et d'avoir un refroidissement énergique des conducteurs.
La ìL;. 2 représente une coupe transversale partielle dans la masse des tôles d'un stator de turbo-alternateur, dont l'enroulement a été réalisé suivant l'invention.
I, II, III et IV sont les conducteurs situés dans l'en- coche et isolés par des tubes isolants t.
Les conducteurs I, II, III et IV sont reliés à des conducteurs placés dans d'autres encoches, de telle façon que soient réalisées pour ces conducteurs et leurs conducteurs simi- laires des autres encoches, les conditions montrées par le schéma fige 3.
Sur cette fig. 3, 1, N, B N, C N, sont les trois phases d'un enroulementtriphasé. En fonctionnement normal, N est au potentiel de la masse des tôles.
La phase A N, par exeraple, est divisée en 4 parties A A1 - A1 A2 - A2 A3 - A3 N.
Lés conducteurs I, II, III et IV font partie successi- vement des portions d'enroulement A A1 - A1 A2 - A2 A3 - A3 N.
Si la tension de A N est égale à 1, 'les conducteurs I sont au maximum à la tension T par rapport à N; les conducteurs II, III et IV sont successivement, au maximum, à une tension égale à 3/4 T, 2/4 T et1/4 T par rapportà n.
Dans cette nouvelle construction, fig. 2, l'encoche r est élargie vis à vis des conducteurs I et II qui se trouvent à la tension la plus élevée par rapport à la masse. Des pièces , et ' en matière isolante, qui affectent les formes particuliè- res représentées sur le dessin, sont placées entre les tubes isolants t et les dents f et entre ces tubes. Des rainures c sont ménagées dans ces pièces isolantes de façon à former, avec
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les tubes isolants t adjacents, des canaux dans lesquels l'air de ventilation circule suivant la direction longitudinale indi- quée par les signes classiques et provoque un refroidissement de la surface extérieure des tubes isolants t.
L'élargissement des encoches r à l'endroit indiqué sur la fig, 2 peut se faire, sans pour cela que les inductions magnétiques dans les dents dépassent les valeurs admissibles.
Le gradient de potentiel du conducteur I, par exemple, est ' . il aurait été de T/d si l'élargissement de l'encoche 1: n'avait pas été réalisé, d désignant l'épaisseur d'un tube t et cette épaisseur plus celle d'une pièce p.
On voit donc que ce système d'enroulement permet de ré- duire considérablement la valeur du gradient de potentiel par rapport à la masse, ce qui donne à la machine un haut degré de sécurité de marche. Il permet en outre de refroidir convenable- ment. les conducteurs.
Pour l'exposé du nouveau procédé d'enroulement à haute tension, on a choisi quatre conducteurs par encoche. On peut, tout aussi bien, adapter ce procédé d'enroulement à des encoches contenant un autre nombre de conducteurs. De même, les pièces isolantes p pourraientêtre éventuellement conques pour occuper toute la hauteur des encoches, ou une portion de hauteur dif- férente de celle montrée par la fig. 2. Les canaux: de ventila- tion pourraient également être formés de façon que l'air de ventilation, au lieu de circuler dans la direction longitudinale, puisse passer dans d'autres directions.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, de réalisa' d'autres applications et des variantes
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qui se CODp8:::tOi:t pratiquement de la même façon que 1'87.8;:::':::':; 'le réalisation décrit ci-dessus.
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R 3 S U 1,'il 3.
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"NEW PRO CEDE FOR WINDING ELECTRIC MACHINES
HIGH VOLTAGE "
It is known that in order to insulate the conductors from the mass of the sheets in high-voltage electrical machines, thick insulating tubes must be used, which prevents easy evacuation of the heat dissipated in these conductors.
It would appear useful to first specify what is meant by potential gradient, an expression which will come up often during the description.
Given a conductor insulated from the mass of the sheets by an insulating tube of thickness d, the potential gradient applied to the insulating tube is called the ratio, if E is the potential difference between the conductor and the mass.
Fig. 1 of the accompanying drawings shows a partial transverse section of the stator of an electric machine of conventional construction.
Conductors I, II, III, IV, located in the notch
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r, have an insulation thickness d which, as indicated above, must be large if the voltage is high. In fact, the potential gradient cannot exceed a certain value for a given insulating material.
The new winding process described below makes it possible to reduce the potential gradient applied to the insulating tubes and to have an energetic cooling of the conductors.
The ìL ;. 2 shows a partial cross section in the mass of the sheets of a turbo-alternator stator, the winding of which has been produced according to the invention.
I, II, III and IV are the conductors located in the notch and insulated by insulating tubes t.
The conductors I, II, III and IV are connected to conductors placed in other notches, in such a way that for these conductors and their similar conductors of the other notches, the conditions shown in figure 3 are formed.
In this fig. 3, 1, N, B N, C N, are the three phases of a three-phase winding. In normal operation, N is at the potential of the mass of the sheets.
Phase A N, for example, is divided into 4 parts A A1 - A1 A2 - A2 A3 - A3 N.
The conductors I, II, III and IV are successively part of the winding portions A A1 - A1 A2 - A2 A3 - A3 N.
If the voltage of A N is equal to 1, the conductors I are at the maximum at the voltage T with respect to N; the conductors II, III and IV are successively, at most, at a voltage equal to 3/4 T, 2/4 T and 1/4 T with respect to n.
In this new construction, fig. 2, the notch r is widened with respect to the conductors I and II which are at the highest voltage with respect to the mass. Pieces, and 'of insulating material, which take on the particular shapes shown in the drawing, are placed between the insulating tubes t and the teeth f and between these tubes. Grooves c are formed in these insulating parts so as to form, with
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the adjacent insulating tubes t, channels in which the ventilation air circulates in the longitudinal direction indicated by the conventional signs and causes cooling of the outer surface of the insulating tubes t.
The widening of the notches r at the location indicated in FIG, 2 can be done without the magnetic inductions in the teeth exceeding the admissible values.
The potential gradient of conductor I, for example, is'. it would have been T / d if the widening of the notch 1: had not been carried out, d designating the thickness of a tube t and this thickness plus that of a part p.
It can therefore be seen that this winding system makes it possible to considerably reduce the value of the potential gradient with respect to the mass, which gives the machine a high degree of operating safety. It also makes it possible to cool suitably. the drivers.
For the presentation of the new high voltage winding method, four conductors per slot were chosen. It is equally possible to adapt this winding method to notches containing another number of conductors. Likewise, the insulating parts p could possibly be designed to occupy the entire height of the notches, or a portion of height different from that shown in FIG. 2. The ventilation channels could also be formed so that the ventilation air, instead of flowing in the longitudinal direction, could pass in other directions.
It is naturally permissible, without departing from the scope of the invention, to carry out other applications and variants.
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which is CODp8 ::: tOi: t practically the same as 1'87.8; ::: ':::' :; 'the embodiment described above.
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R 3 S U 1, 'il 3.
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