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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE VERIFICATION DE BOBINAGES.
La présente invention concerne les appareils d. détection de courts-circuits dans les bobinages,, par exemple les courts-circuits causés par un contact métal sur métal entre spires ou par un isolement insuffisant entre spires.
Suivant la présente invention, un appareil de détection de courtscircuits dans les bobinages comprend un générateur d'impulsions de tension appliquées au bobinage à vérifier.,, et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse due à l'extra-courant de ruptureo
Dans une forme d'exécution de l'invention.,, l'appareil détecteur de courts-circuits dans les bobinages comprend un moyen de charge d'un con- densateur, un moyen pour décharger le condensateur dans un circuit de vérification contenant le bobinage à vérifier ou couplé à celui-ci, et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse à laquelle le condensateur se charge à cause de l'extra-courant de ruptureo
Grâce à l'appareil précité.
le bobinage à vérifier peut être soumis à des impulsions de tension de courte durée d'une amplitude aussi élevée qu'il le faut., sans échauffement appréciable. Normalement cette tension doit être supérieure à la tension la plus élevée appliquée au bobinage en service.
Un champ magnétique s'établit autour du bobinageo L'expérience a montré que la forme de ce champ et l'énergie emmagasinée sont différentes suivant qu'il y a. ou non,, un court circuit dans le bobinageo A la fin de l'impulsion, une tension inverse est produite par l'extra-courant de rupture, c'est-à-dire par la disparition du champ magnétique, L'amplitude de la tension inverse dépend de l'énergie emmagasinée dans le champ magnétique et peut servir à indiquer la présence ou l'absence d'un court-circuit dans le bobinage,, du fait qu'elle est égale à ou différente d'une tension de réfé- rence,
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Pour vérifiei un bobinage d'induite le circuit dans lequel le condensateur se décharge peut comprendre une bobine couplée à un noyau aimantable à entrefer dans lequel on place l'induit à vérifier. Quand un induit est placé dans l'entrefer du noyau. son enroulement est magnétiquement couplé au circuit du condensateur,,
La décharge du condensateur fait circuler du courant dans la bobine et un champ magnétique remplit l'entrefer contenant l'induit, induisant une impulsion de tension dans celui-ci.
La forme du champ magnétique dépend de l'état de l'enroulement d'induit et surtout de la présence ou de l'absence de courts-circuits et, comme précédemment. cette condition est indiquée par l'amplitude de la tension inverse à laquelle le condensateur est chargé après décharge.
Des moyens peuvent être prévus pour faire tourner continuellement l'induite une série ininterrompue d'impulsions étant appliquée à la bobine.
De cette manière. tous les bobinages de l'induit peuvent être vérifiés par une série d'essais; chaque bobine est essayée quand elle se trouve près ou dans la position dans laquelle la tension maximum y est induite par le champ magnétiqueo
Le moyen de détection peut comprendre une lampe à laquelle la tension du condensateur est appliquée à travers un circuit d'écrétage de grille, de manière à supprimer le potentiel de charge du condensateuro En étudiant convenablement le moyen détecteur, on peut obtenir une indication visuelle de la présence ou de l'absence d'un court-circuit dans le bobinage.
Des moyens peuvent être inclus pour charger le condensateur à l'aide d'une source de courant alternatif, à travers un redresseur, et pour connecter ensuite le condensateur de façon qu'il se décharge dans le circuit de vérification. Le circuit de décharge du condensateur peut contenir un thyratron. De cette manière,,, le courant inverse peut circuler dans le sens voulu pour charger le condensateur en sens Inverse, sans que celui-ci puisse se décharger. Le thyratron peut être alimenté par la source de courant alternatif de charge du condensateur. Les opérations sont ainsi bien synchronisées,
Suivant un autre aspect de l'invention, on détecte les courtscircuits dans les bobinages au moyen d'appareils du type précité.
L'invention peut être mise en application de différentes façons; une forme d'exécution déterminée est décrite ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels g
La Figo 1 est un schéma d'un appareil conforme à l'invention appliqué au cas de vérification des induits de moteurs.
La Fig. 2 est un graphique de formes d'onde montrant certaines conditions de tension régnant dans l'appareilo
La Figo 3 représente une série d'étapes de transformation d'une partie d'une forme d'onde contenant de 1'information, et
La Figo 4 est un circuit représentant une modification à une partie de la Figo 1 connectée directement à un bobinage à vérifier.
L'appareil représenté à la Figo 1 sert à vérifier un induit de moteur. L'induit de moteur entier 1 à vérifier est inséré longitudinalement entre les pôles d'un noyau magnétique représenté ici sous la forme d'un inducteur de moteur ordinaire 2, l'arbre du moteur 3 reposant dans des blocs en V 4 et étant pris, à une extrémité, dans un accouplement d'entrai- nement 5 solidaire de l'extrémité de l'arbre 6 d'un moteur d'entraînement avec réducteur de vitesse 7. Le moteur d'entraînement avec réducteur de vi-
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tesse 7 est alimenté par une ligne à courant alternatif 60 cycles 8 comman- dée par un interrupteur principal bipolaire 9.
Un des conducteurs 10 ali- mentant le moteur 7 comprend un interrupteur 11. et l'autre conducteur 10 comprend un interrupteur normalement fermé 12 shunté par un interrupteur de démarrage normalement ouvert 13 à commande manuelle.
Quand on vérifie un induit,il faut généralement lui faire fai- re plusieurs tours complets., de manière à être certain que chaque conduc- teur soit soumis à plusieurs opérations de vérification. A cet effet, l'ar- bre du moteur entraîne un engrenage réducteur 14 portant une came 15 venant toucher un levier de commande 16 de l'interrupteur 12, de manière à ouvrir celui-ci après un nombre déterminé de révolutions complètes de l'arbre 6, trois par exempleo L'appareil est ainsi arrêté par l'interrupteur 12 qui déconnecte le moteur d'entraînement 7. Pour mettre l'appareil en marche., l'opérateur enfonce l'interrupteur 13 qui shunte l'interrupteur 12, jusqu'à ce que la came 15 se dégage du levier 16, après quoi on peut lâcher l'interrupteur 13.
L'inducteur 2 comporte un enroulement classique L dont une extrémité est mise à la terre et l'autre extrémité est reliée à un condensateur principal de charge et d'impulsion C shunté par une résistance élevée 18.
Un transformateur variable 20 est connecté à la ligne d'alimentation 8 et à l'enroulement primaire d'un transformateur de charge 21. L'enroulement secondaire du transformateur 21 a une extrémité mise à la terre et l'autre extrémité reliée à l'anode d'une diode 22. La cathode de la diode 22 est connectée au condensateur C et à l'anode d'un thyratron interrup- teur 23 dont la cathode est mise à la terreo
Un transformateur 24, dont l'enroulement primaire est connecté à la ligne d'alimentation 8, commahde l'allumage du thyratron 23.
L'enroulement secondaire du transformateur 24 a une prise médiane reliée, par une résistance de polarisation 8, à la terreo Une extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur 24 est connectée à l'anode d'une diode 25 dont la cathode est reliée à la terre par une résistance 26 et à la prise médiane par un condensateur de filtrage 27. La motié de 1'enroulement secondaire. avec la diode.,, produit un courant redressé allant de la terre, par la résistance de polarisation 28, à la prise médiane et filtré par le condensateur 270
L'autre extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur 24 est mise à la terre par un diviseur de tension comprenant une paire de résistances 30 et 29 dont le point commun est relié à la grille de commande du thyratron 23.
Le potentiel de grille du thyratron comprend une composante alternative due à cette seconde moitié de l'enroulement secondaire du transformateur 24 et superposée à la composante en courant continu circulant de la terre à la prise médianeo Ceci est représenté par l'onde sinusoïdale 32. à la Figo 2. dont l'axe de symétrie est négatif par rapport à la terre.
La tension de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur 21. appliquée à la diode 22. est représentée par l'onde sinusoïdale 33. à la Fig.2, dont l'axe de symétrie se trouve au potentiel de terreo L'arrangement doit être tel que le thyratron ne puisse être rendu conducteur pendant que la diode 22 est conductrice, sinon ces deux éléments constitueraient un courtcircuit aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur 21.
A cet effetle déphasage de la tension appliquée à la grille du thyratron doit être suffisant pour maintenir la grille en-dessous de la tension critique de grille pour la tension anodique de thyratron appliquée, notamment la tension du condensateur, jusqu'après le moment où l'anode de la diode 22 est rendue négative et la diode 22 non conductriceo Les transformateurs 21 et 24 doivent être connectés de façon que leurs sorties soient déphasées en-
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tre elles de 1800. Les valeurs des résistances et du condensateur 27 associés à la diode 25 sont choisies de façon que la tension de grille de thyra- tron atteigne sa valeur critique environ un huitième de cycle après que 1a diode 22,est devenue non conductrice,
Le laps de temps entre la valeur de pointe de l'onde de tension 33. quand le condensateur C est chargé à sa valeur positive maximum, et le moment où la diode 22 devient non-conductrice., est un temps d'attente pendant lequel la tension du condensateur est indi- quée par la forme d'onde 34 de la Figo 2. c'est-à-dire que le condensateur garde sa charge positive maximum quand la diode 22 devient non conductrice.
Quand la tension de grille du thyratron atteint sa valeur critique et rend le thyratron conducteur, le condensateur C se décharge avec une extrême rapidité dans le thyratron et la bobine L. c'est-à-dire que le condensateur la bobine L et le thyratron 23 constituent un circuit fermé,
Celui-ci contient aussi l'induit à vérifier à cause du couplage magnétique avec la bobineo La bobine L et l'induit 1 constituent en fait un transformateur soumis à une impulsion extrêmement rapide de tension élevée au moment de la décharge du condensateuro La décharge du condensateur dans la bobine L crée un champ magnétique qui entoure l'induit à vérifier et induit une impulsion de haute tension dans les conducteurs de l'induit qui coupent les lignes de force de ce champo L'impulsion de tension induite dans les conducteurs de l'induit soumet l'isolant de l'induit à une
contrain- te et vérifie sa qualitéo Si l'induit est en court-circuit par contact métal sur métal ou par piqûre de l'isolante le courant résultant déforme le champ magnétique établi par la bobine Lo Après décharge du condensateur C. le champ magnétique induit par la décharge dans la bobine L disparait, tendant à maintenir la circulation du courant dans le sens de la décharge originale, ce qui provoque une charge inverse du condensateur Co Si l'induit vérifié est normal, la tension inverse aux bornes du condensateur C se présente sous la forme de l'excursion négative 35 de la forme d'onde 34o Si l'induit vérifié est en court-circuit... l'excursion négative de la forme d'onde 34 sera plus grande ou plus petite que l'excursion 35.
comme représenté par les parties de forme d'onde en pointillé 36 et 37. En générale un court-circuit simple dans un induit produit une excursion comme en 36. tandis qu'un court-circuit multiple peut produire une excursion comme en 37. Comme le thyratron 23 ne peut conduire le courant dans le sens voulu pour enlever la tension inverse emmagasinée par le condensateur C. celui-ci garde cette tension jusqu'à ce que l'anode de la diode 22 devienne plus positive que sa cathode connectée à C. au début d'une nouvelle période de charge.
A la fin de la période d'impulsion extrêmement courte.,, le courant est interrompu et le thyratron se désionise se préparant à la période d'impulsion suivanteo La polarisation de grille du thyratmn 23 est bien endessous de la tension d'allumage,, au moment où la diode 22 redevient conduc- triceo La tension inverse aux bornes de C donne le réduit de la vérification de l'induit dont l'état est signalé à l'obturateur.
Le courant de charge du condensateur G qui traverse la diode 22. traverse aussi la bobine L. mais la vitesse de variation de ce courant est trop faible pour affecter notablement l'induit 1.
Le transformateur 20 est réglé de façon que la charge établie sur le condensateur 0 produise, dans les conducteurs d'induit, une impulsion de tension suffisante pour solliciter l'isolant des conducteurs d'induit à un degré correspondant à un coefficient de sécurité en rapport avecla construction et la tension de survice nominale de l'induito Les impulsions de tension sont de très courte durée comparativement aux intervalles entre impulsions successives; par exemple dans le cas de soixante impulsions par seconde.. chaque impulsion de tension a une durée de l'ordre de quelques centaines de microsecondes.
La période pendant laquelle une tension inverse apparaît aux bornes du condensateur C. est comparativement longue, comme les parties 35, 36 ou 37 de la forme d'onde 34 le montrento
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Si l'appareil à impulsions est alimenté en courant à 60 cycles.,, il y a soixante cycles de vérification par seconde.
L'induit à vérifier ac- complit environ soixante révolutions par minute soit une révolution par se- condeo Si l'induit vérifié fait trois tours complets avant que la came 15 ne coupe le moteur 7, il reçoit environ cent quatre vingt impulsions et on est assuré ainsi que chaque conducteur de 1?induit est soumis à plusieurs impulsions quand il est inductivement couplé au maximum à l'inducteur 20
Les valeurs précitées sont données à titre d'exemple seulement d'autres fréquences d'impulsions de velification et d'autres vitesses de rotation d'induit pouvant être utilisées,, si on le désireo
S'il y a court-circuit dans un bobinage soumis à vérification, le champ magnétique entourant le bobinage est anormal et produit une va- riation de la tension inverse aux bornes du condensateur C.
par rapport à la tension inverse due à un bobinage normalo Le condensateur C. la bobine L et le noyau magnétique 2 constituent donc en partie un moyen de détection des variations,produites par un court-circuit dans un bobinage vérifié,, La durée de la variation de champ est extrêmement brève., mais la tension inverse du condensateur se maintient pendant un temps relativement long, ce qui facilite le fonctionnement d'un système détecteur et indicateur qui mesure et reproduit l'amplitude de la tension inverseo
L'amplitude de la tension inverse aux bornes du condensateur c est détectée et reproduite par un appareil de mesure à indication visuelle, au moyen d'un mécanisme qui sera décrit maintenanto La ligne reliant le condensateur C à la cathode de la diode 22.
est connectée à la grille d'une triode 40. par l'intermédiaire des résistances 41 et 42 reliées en série et dont le point ccmmun est mis à la terre par une résistance variable 43. La cathode de la triode amplificatrice 40 est mise . la terre,,, et son anode est reliée, par une résistance de charge 44. à une source convenable de tension anodique positive fixe B+o Les résistances 41.
42 et 43 sont soumises à la tension de charge du condensateur de la diode 22 pendant la charge et aussi pendant le temps de repos représenté par le palier horizontal positif de la forme d'onde 34o La valeur élevée de ces résistances empêche toute décharge notable du condensateur C pendant le temps de reposo L'amplificateur 40 travaille sans polarisation statique et est saturéo La forme de la tension d'entrée appliquée par le condensateur C à la résistance 41 est représentée par la forme d'onde 34 de la Figo 3. qui est une réplique de la forme d'onde 34 de la Figo 2.
En 36 et 37 sont représentées les excursions de tension négative anormales indiquant un état anormal de l'induito
La chute de tension dans les résistances 41 et 42 due au courant de grille circulant durant les excursions positives de l'onde de tension 34 a pour effet., en substance, d'éliminer l'excursion positive sans signification de la forme d'onde 34 de la polarisation de grille; c'est-à-dire que l'excursion positive de la forme d'onde 34 est écrêtée par courant de grilleo Le diviseur de tension constitué par les résistances 41 et 43 est utilisé pour réguler l'intensité du signal appliqué à la grille de la triode 40;
en d'autres mots,, la tension d'entrée effective sur la grille de la triode 40 est représentée par la forme d'onde 46 de la Figo 3. qui consiste, en substance, en la partie négative de la forme d'onde 34.
Quand la grille de la triode devient négative. le courant anodi- que décroît et la tension anodique augmente.. ce qui donne la forme d'onde de sortie 47 de la Figo 3. La forme d'onde 47 et les suivantes de la Figo3 sont tirées de la forme d'onde 34 et ont des valeurs de pointe variables indiquant les conditions d'un induit; ces valeurs de pointe portent les références 35, 36 et 37 et doivent être prises comparativement à l'excursion négative variable de la forme d'onde 34.
L'anode de la triode 40 est connectée, par un condensateur 48. à la cathode d'une diode 49 dont l'anode est mise à la terreo La cathode de la diode 49 est reliée, par une résistance 51. à la grille d'une triode 52. et par une résistance 53 à la terreo L'effet du condensateur 48. de la
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diode 49 es de la résistance 53 est de rapporter la forme d'onde 47 à la terre, de sorte que l'entrée appliquée à la résistance 51 et à la grille de la triode 52 est représentée par la forme d'onde 55 de la Fig. 3. Toute excursion négative de la feme d'onde produite aux bornes du condensateur 48. est mise à la terre par la diode 49.
Les excursions positives de la forme d'onde 47 apparaissent aux bornes de la résistance 53. de manière à. appliquera à la grille de la triode 52. un signal positif représenté par la farme d'onde 55 de la Fig. 3.
L'anode de la triode 52 est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance variable 57. à un milliampèremètre 58. La cathode de la triode 52 est reliée à une résistance variable 59 dont une extrémité est mise à la terre et l'autre extrémité est reliée à une résistance 60. La résistance 60 et le milliampèremètre 58 sont connectés à la source de tension anodique B+o Le diviseur de tension constitué par les résistances 59 et 60 reliées en sérier polarise la triode 52 bien en-dessous du cutt-offo La valeur de cette polarisation est réglée par la résistance variable 59 en fonction de l'intensité de signal d'entrée appliqué à la grille de la triode déterminée par un essai de vérification déterminé.
Le procédé utilisé consiste à polariser la triode 52 en-dessous de la tension minimum produite par tout défaut possible dans un induit vérifié. Dans ces conditions.,, un induit subissant une vérification.;, fait varier la polarisation de grille de la triode 52 et donne des courants anodiques variableso
Ces courants anodiques sont représentés par la forme d'onde 61 de la Figo 3. si par exemple, l'aiguille du milliampèremètre 58 va à fond d'échelle pour un courant anodique d'un milliampère dans la triode 52, on polarise celle-ci. par exemple de façon qu'un bobinage d'essai normal donne une déviation d'environ 0,5 milliampère,, représentée par le trait plein 35 de la forme d'onde 610 Une pièce court-circuitée produisant une tension inverse anormalement élevée sur le condensateur principal C.
fera dévier l'aiguille du milliampèremètre 58. en substanceà fond d'échelle comme représenté par le trait en pointillé 36 de la forme d'onde 61. Une pièce court-circuitée donnant une tension inverse,, sur le condensateur C. inférieure à la normaleprovoquera une déviation de l'aiguille du milliampèremètre 58 inférieure à 0,5 milliampère, comme représenté par le trait en pointillé 37 de la forme d'onde 610
Il ressort de ce qui précède que l'appareil de l'invention permet à un induit normal ou acceptable de produire une certaine déviation fixe de l'aiguille du milliampèremètre 58. tandis qu'un court-circuit produit une déviation plus grande ou plus petite du milliampèremètre 580
L'expérience a montré qu'il y a.
en pratiquepour chaque type d'induite une plage relativement étroite du milliampèremètre correspondant à l'état normal ou acceptable de l'induit considérée Une déviation de l'aiguille du milliampèremètre en dehors de cette plage normale indique divers types de courts-circuits qui justifient le rebut de l'induit soumis à vérificationo
En outre, l'induit vérifié accomplit une ou plusieurs révolutions complètes pendant le cycle d'essai et le bobinage court-circuité passe d'une position où il coupe le flux engendré à une position où il est parallèle aux lignes de force.
Par conséquent, l'aiguille du milliampèremètre monte et descende attirant l'attention sur le défaut constatée
L'invention a été décrite dans son application à un problème particulier., notamment la vérification d'un induit à noyau de fer composé d'un grand nombre de bobines,, qui peut donc facilement être le lieu d'un ou de plusieurs types de courts-circuits. La Fig. 4 représenté une autre forme d'exécution de l'invention prévue pour vérifier une simple bobine de tout genre.
Comme cette forme d'exécution est semblable.,, en tous pointsà celle de la Figo 1. sauf en ce qui concerne la manipulation de la bobine à
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vérifier, seules les connexions de condensateur et de bobine sont représen- téeso Les parties communes aux Figso 1 et 4 portent les mêmesréférences sur les deux figures
La bobine 73 à vérifier est connectée à des bornes 70 et 71 per- mettant de connecter et déconnecter la bobine rapidemento La borne 70 est reliée au condensateur C' et la borne 71 est mise à la terre. L'appareil est ensuite excité pendant un court moment.,, de manière à obtenir une dévia- tion lisible au milliampèremètre.
Les impulsions de décharge du condensa- teur C' produisent un champ magnétique autour de la bobine 73. et la cessa- tion du champ produit une charge inverse sur le condensateur C'. La ten- sion inverse de ce dernier est appliquée à la résistance 41' et à l'appa.- reil détecteur.. de manière à alimenter le milliampèremètre qui signale un court-circuit par une déviation anormale de 1'aiguille. comme dans le dispo- sitif de la Figo 1.
Dans chaque forme d'exécution de l'invention le bobinage ou enroulement à vérifier est soumis à des impulsions de courte durée et de haute tension et le champ magnétique du bobinage ou enroulement à vérifier est utilisé pour charger un condensateur à une tension qui se maintient pendant un temps notable., et qui est ensuite mesurée et reproduiteo L'ampli- tude de la tension indique si le bobinage ou enroulement a un court-circuit
REVENDICATIONS.
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1.- Appareil de vérification pour la détection de courts-circuits dans les bobinagas. caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions de tension appliquées au bobinage à vérifier et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse due à l'extra-courant de rupture.
2.- Appareil de vérification pour la détection de courts-circuits dans les bobinages.,, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de charge d'un condensateur,, un moyen pour décharger le condensateur dans un circuit de vérification contenant, ou couplé au bobinage à vérifier,,, et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse à laquelle le condensateur se charge à cause de l'extra-courant de rupture.