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La présente invention se rapporte à un transformateur pour haute tension avec au moins deux enroulements ou galettes d'enroulement cylindriques disposés l'un dans l'autre, et avec un ou plusieurs écrans de matériau conducteur électrique dispo- sés entre les enroulements, pour la régulation de potentiel.
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Les écrans cylindriques conducteurs disposés entre les enroulements de transformateur ou des portions de ceux-ci servent d'une part à la répartition uniforme des tensions à choc sur toute la hauteur des enroulements et d'autre part à l'uniformisation du champ électrique dans l'isolant principal entre les enroulements.
De tels écrans constituent une partie du transformateur qui peut présenter des difficultés, en ce qui concerne les'champs électri- ques aux bords de l'écran et les courants de Foucault qui prennent naissance dans l'écran par suite du champ de fuite magnétique.
La présente invention vise à la création d'une construction d'écran, grâce à laquelle les phénomènes marginaux tout comme les pertes et la producteur de chaleur par courants de Foucault sont sensi- blement abaissés, sans que l'action de l'écran en ce qui concerne la régulation de potentiel ne soit diminuée.
L'invention réside dans le fait que l'écran ou au moins un des écrans est muni d'au moins deux couches conductrices, qui sont reliées électriquement entre elles et qui ensemble forment une surface écran ininterrom- pue pour la régulation de potentiel sous forme d'un cylindre avec des brides, brides qui sont constituées par des languettes sépa- rées les unes des autres par des fentes formées sur les couches; les languettes sont décalées de manière telle les unes par rapport aux autres que les fentes dans chaque couche sont recou- vertes entièrement par les languettes de l'autre couche ou des autres couches.
Grâce aux brides, les bords de l'écran sont dé- placés vers des endroits du transformateur moins actifs électri- quement, et plus particulièrement vers des endroits près des an- neaux de potentiel et là où le champ est le plus faible. La dou- ble exécution de la couche conductrice non seulement permet de donner aux brides et également à la surface cylindrique de l'é- cran la forme d'une surface ininterrompue appropriée pour la régulation du potentiel mais permet aussi de réduire la nais- sance de courants de Foucault dans l'écran.
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Lorsque les couches conductrices de l'écran sont réalisées en un métal bon conducteur, l'écran, tant sa partie cylindrique que les brides, peut de préférence, en vue de limiter les courants de Foucault qui y prennent naissance, être formé par des bandes métal- liques séparées les unes des autres par des fentes et reliées élec- triquement entre elles, bandes qui sont disposées suivant au moins deux couches séparées par une couche de matériau isolant et qui sont décalées de manière telle les unes par rapport aux autres que les/fentes entre les bandes d'une couche sont recouvertes entière- ment par les bandes de l'autre couche ou des autres couches.
Il est déjà connu de former un écran exclusivement cylindrique de bandes métalliques reliées entre elles; ou, ce qui revient au même, d'y prévoir des fentes-(voir la demande de brevet allemande publiée N A 6862/21d2, 49 du 20 février 1940). Lorsque, comme jusqu'à présent, un tel écran est formé par une ,seule couche, les courants de Foucault seront, il est vrai, limités par les fentes, mais en cas de tensions à choc des gradients de potentiel sont induits aux bords limitant les fentes, qui peuvent être dangereux et qui s'op- posent à une répartition favorable des tensions. En outre ces fen- tes diminuent l'action d'uniformisation du champ pour la fréquence de service.
Ces inconvénients ne se présentent pas toutefois lors- que, conformément à l'invention, les fentes sont recouvertes par les bandes d'autres couches avec interposition d'une mince couche d'isolant.
Lorsqu'on fait appel à deux ou plusieurs couches métalli- ques, comme celles divulguées dans la demande de brevet allemand précitée, les bandes métalliques de chaque couche conductrice se raccordant à au moins une bande longitudinale, il est recommandé de disposer les bandes longitudinales de chaque paire de couches conductrices successives de manière telle qu'elles se recouvrent mutuellement, et de prévoir entre les bandes longitudinales, à la place de matériau isolant, une bande de répartition de courant bonne conductrice.
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Les couches conductrices de l'écran peuvent également être constituées par du matériau résistant au point de vue électrique, par exemple du papier au graphite, de sorte que les pertes par courant de Foucault restent faibles. Dans ce cas l'exécution en forme de bandes des couches avec des fentes entre les bandes peut bien .souvent être négligée. Entre ces couches on.peut disposer une bande de répartition de courant en un matériau bon conducteur élec- trique, et éventuellement muni d'un certain nombre de languettes transversales, bande qui sert à répartir immédiatement les tensions à choc parmi les couches.
Pour obtenir un bon contact électrique entre cette bande de répartition de courant et les couches de ma- tériau résistant, ces dernières, dans la zone où elles sont en contact avec la bande, peuvent être localement recouvertes de métal appliqué par pulvérisation, par exemple de zinc.
-La bande de répartition de courant sera généralement en un métal un peu plus épais que les couches ,métalliques conductri- ces, qui forment l'écran. De ce fait, la bande ne se contractera pas ou se contractera difficilement avec les couches de matériau isolant lorsque l'intérieur du transformateur est séché ou mis sous pression axiale. Suivant l'invention la bande de répartition de courant peut à cet effet présenter aux deux bords longitudinaux des incisions disposées transversalement qui.sont superposées, de sorte que ces bords sont quelque peu élastiques en direction lon- gitudinale et peuvent ainsi s'adapter aux modifications de lon- gueur nécessaires.
Le dessin sert à illustrer l'invention.
La Fig. 1 représente schématiquement une coupe à travers deux enroulements de transformateur avec des écrans disposés entre ceux-ci, conformément? l'invention.
La Fig. 2 représente une partie de la bride d'un tel écran.
La Fig. 3 est une vue en développement d'une portion de la forme d'exécution d'écran suivant la Fig. 1 avec des couches métalliques.
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La Fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3.
La¯Fig. 5 est une portion d'une bande de répartition de courant.
La Fig. 6 représente en développcment Çunc coupe transver- sale d'un écran composé de deux couches de papier au graphite pour la régulation de potentiel, et
La Fig. 7 représente en développement une portion d'une des couches de l'écran suivant la Fig. 6 avec une bande de répar- tition de courant suivant la Fig. 5.
Les chiffres de référence 1 et 2 désignent deux enroule- ments de transformateur concentriques. Entre ces enroulements se trouve un corps isolant 3 composé de couches de.papier, qui est par exemple imprégné d'huile minérale. A l'intérieur de ce corps isolant, sur lequel sont formées de manière connue un certain nom- bre de brides 4, sont disposés deux écrans conducteurs électriques, qui comprennent chacun une partie cylindrique 5a, 5b et des brides 6a, 6b.
Les écrans 5a, 6a, 5b, 6b comprennent chacun au moins deux couches conductrices, dont les extrémités sont incisées longitudi- nalement et présentent des languettes 7, qui après avoir été re- pliées forment les bribes 6a et 6b. La Fig. 2 montre que les lan- guettes 7 d'une couche recouvrent les fentes 8 entre les languettes de l'autre couche, de sorte que l'écran et les brides forment une surface écran ininterrompue au point de vue régulation du potentiel.
Les Figs. 3-et 4 représentent en développement un écran qui comprend deux couches métalliques. Chaque couche métallique est constituée, aux extrémités, de languettes 10 formées par des inci- sions longitudinales 9, et, pour la portion comprise entre les extrémités, de bandes 12 séparées par des fentes transversales 11, les bandes 12 se raccordant à une bande longitudinale 13. Les cou- ches sont décalées de manière telle l'une par rapport à l'autre que les incisions 9 et les fentes 11 d'une couche.sont recouvertes
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respectivement par les languettes 10 et les bandes transver- sales 12 de l'autre couche. Entre les couches conductrices est . disposée une couche de papier isolant 14.
Cette couche de papier ne s'étend pas sur les bandes longitudinales 13, qui sont placées les unes sur les autres et qui sont reliées électriquement par l'intermédiaire d'une bande métallique de répartition de courant 15.
La bande de répartition de courant 15 peut être exécutée de la manière illustrée par la Fig. 5. Sur les deux bords longitudi- naux elle, présente des fentes transversales 16 superposées, qui rendent la bande élastique en sens longitudinal, de sorte que cette dernière peut participer aux contractions et aux dilatations du corps isolant 3. Cette bande peut, si nécessaire, être munie de languettes transversales, comme indiqué en pointillé.
Dans la forme de réalisation représentée par les Figs. 6 et 7, l'écran est composé de deux couches de papier au graphite 17, entre lesquelles est serrée une bande de répartition de courant 15 suivant la Fig. 5. Les couches de papier graphite présentent uniquement aux extrémités des incisions longitudinales 18 pour la formation de languettes 19, qui sont repliées pour former des bri- des. Ici également les languettes d'une couche sont décalées par rapport aux languettes de l'autre couche, après avoir été repliées.
Pour assurer un bon contact électrique. entre la bande de réparti- tion de courant 15 et les couches de papier graphite 17, ces cou- ches, dans 'la région de contact avec la bande, sont localement recouvertes de métal appliqué par pulvérisation, par exemple de zinc. Les points recouverts de zinc sont désignés par le chiffre de référence 20.
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The present invention relates to a transformer for high voltage with at least two windings or cylindrical winding plates arranged one inside the other, and with one or more screens of electrically conductive material arranged between the windings, for the potential regulation.
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The conductive cylindrical screens arranged between the transformer windings or portions thereof serve on the one hand for the uniform distribution of the impulse voltages over the entire height of the windings and on the other hand to standardize the electric field in the 'main insulation between the windings.
Such screens constitute a part of the transformer which can present difficulties, with regard to the electric fields at the edges of the screen and the eddy currents which arise in the screen as a result of the magnetic leakage field.
The present invention aims at creating a screen construction, whereby the marginal phenomena as well as the losses and the heat producer by eddy currents are significantly lowered, without the action of the screen in as regards the potential regulation is diminished.
The invention resides in the fact that the screen or at least one of the screens is provided with at least two conductive layers, which are electrically connected to each other and which together form an uninterrupted screen surface for the regulation of potential in the form of. of a cylinder with flanges, flanges which are constituted by tongues separated from each other by slits formed on the layers; the tabs are staggered with respect to each other that the slits in each layer are completely covered by the tabs of the other layer or layers.
Thanks to the flanges, the edges of the screen are moved towards places of the transformer less electrically active, and more particularly towards places near the potential rings and where the field is weakest. The double execution of the conductive layer not only makes it possible to give the flanges and also the cylindrical surface of the screen the form of an uninterrupted surface suitable for the regulation of the potential but also makes it possible to reduce the birth. eddy currents in the screen.
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When the conductive layers of the screen are made of a good conductive metal, the screen, both its cylindrical part and the flanges, may preferably, in order to limit the eddy currents which arise therein, be formed by bands metal separated from each other by slits and electrically connected to each other, bands which are arranged in at least two layers separated by a layer of insulating material and which are offset in such a way with respect to each other that the / slits between the bands of one layer are completely covered by the bands of the other layer or layers.
It is already known to form an exclusively cylindrical screen of metal strips interconnected; or, which amounts to the same, to provide slits therein (see published German patent application N A 6862 / 21d2, 49 of February 20, 1940). When, as until now, such a screen is formed by a single layer, the eddy currents will, it is true, be limited by the slits, but in the event of impulse voltages potential gradients are induced at the limiting edges. splits, which can be dangerous and which oppose a favorable distribution of the tensions. In addition, these windows reduce the field uniformity action for the operating frequency.
However, these drawbacks do not arise when, according to the invention, the slits are covered by the bands of other layers with the interposition of a thin layer of insulation.
When two or more metal layers are used, such as those disclosed in the aforementioned German patent application, the metal strips of each conductive layer connecting to at least one longitudinal strip, it is recommended to arrange the longitudinal strips of each pair of successive conductive layers in such a way that they overlap each other, and to provide between the longitudinal strips, instead of insulating material, a good conductive current distribution strip.
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The conductive layers of the screen can also be made from an electrically resistant material, for example graphite paper, so that eddy current losses remain low. In this case the striped execution of the layers with slits between the strips can well often be neglected. Between these layers, a current distribution strip can be placed in a material which is a good electric conductor, and optionally provided with a certain number of transverse tabs, which strip serves to immediately distribute the impact voltages among the layers.
To obtain good electrical contact between this current distribution strip and the layers of resistant material, the latter, in the area where they are in contact with the strip, can be locally covered with metal applied by spraying, for example zinc.
-The current distribution strip will generally be of a metal a little thicker than the conductive metallic layers which form the screen. Therefore, the tape will not contract or contract with difficulty with the layers of insulating material when the interior of the transformer is dried or axially pressurized. According to the invention, the current distribution strip can for this purpose have transversely arranged incisions at the two longitudinal edges which are superimposed, so that these edges are somewhat elastic in the longitudinal direction and can thus adapt to the modifications. length necessary.
The drawing serves to illustrate the invention.
Fig. 1 schematically shows a section through two transformer windings with screens disposed between them, in accordance with? invention.
Fig. 2 shows part of the flange of such a screen.
Fig. 3 is a developing view of a portion of the screen embodiment according to FIG. 1 with metallic layers.
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Fig. 4 is a section taken along the line IV-IV of FIG. 3.
LāFig. 5 is a portion of a current distribution strip.
Fig. 6 shows in development a cross section of a screen composed of two layers of graphite paper for the regulation of potential, and
Fig. 7 shows in development a portion of one of the layers of the screen according to FIG. 6 with a current distribution strip according to FIG. 5.
Reference numerals 1 and 2 denote two concentric transformer windings. Between these windings is an insulating body 3 composed of layers of paper, which is for example impregnated with mineral oil. Inside this insulating body, on which a certain number of flanges 4 are formed in a known manner, are arranged two electrically conductive screens, which each comprise a cylindrical part 5a, 5b and flanges 6a, 6b.
The screens 5a, 6a, 5b, 6b each comprise at least two conductive layers, the ends of which are incised longitudinally and have tongues 7, which, after having been folded, form the chips 6a and 6b. Fig. 2 shows that the tabs 7 of one layer overlap the slits 8 between the tabs of the other layer, so that the screen and the flanges form an uninterrupted screen surface from a potential regulation point of view.
Figs. 3-and 4 show in development a screen which comprises two metallic layers. Each metal layer consists, at the ends, of tongues 10 formed by longitudinal incisions 9, and, for the portion between the ends, of strips 12 separated by transverse slots 11, the strips 12 being connected to a longitudinal strip. 13. The layers are offset in such a way that the incisions 9 and the slits 11 of one layer are covered.
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respectively by the tongues 10 and the transverse bands 12 of the other layer. Between the conductive layers is. laid out a layer of insulating paper 14.
This layer of paper does not extend over the longitudinal strips 13, which are placed one on top of the other and which are electrically connected by means of a metal current distribution strip 15.
The current distribution band 15 can be made in the manner illustrated in FIG. 5. On the two longitudinal edges it has superimposed transverse slots 16, which make the band elastic in the longitudinal direction, so that the latter can participate in the contractions and expansions of the insulating body 3. This band can, if necessary , be provided with transverse tabs, as indicated in dotted lines.
In the embodiment shown in Figs. 6 and 7, the screen is composed of two layers of graphite paper 17, between which is clamped a current distribution strip 15 according to FIG. 5. The layers of graphite paper have only at the ends longitudinal incisions 18 for the formation of tabs 19, which are folded back to form bri- tices. Here also the tongues of one layer are offset with respect to the tongues of the other layer, after having been folded back.
To ensure good electrical contact. between the current distribution strip 15 and the graphite paper layers 17, these layers, in the region of contact with the strip, are locally coated with spray-applied metal, for example zinc. Zinc coated spots are designated by the reference numeral 20.