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Circuit magnétique triphasé La présente invention a pour objet un circuit magnétique triphasé pour transformateur, bobine d'induction, etc.
On a déjà proposé des circuits magnétiques triphasés comprenant trois noyaux disposés à 1200 avec les culasses en étoile ou en triangle.
Parmi les circuits magnétiques avec culasse triangulaire, on emploie fréquemment, par exemple, ceux formés avec trois circuits monophasés, qui sont montés ensemble pour constituer le circuit complet triphasé.
Cependant, ces circuits présentent de graves défauts parce que le passage des flux des noyaux dans les culasses des circuits monophasés ne se fait pas facilement et provoque un accroissement important des pertes. En plus, la proportion d'harmoniques, trois dans le courant à vide, est très forte.
L'invention a pour but de fournir un circuit magnétique triphasé ne présentant pas ces inconvé- nients et dans lequel les surfaces de passage des flux entre les parties constituant les noyaux et les culasses sont grandes, de sorte que la réluctance du circuit est minimum.
L'invention a pour objet un circuit magnétique triphasé pour transformateur, bobine d'induction, etc., comportant trois noyaux parallèles intercon- nectés par deux culasses triangulaires, lesdits noyaux et culasses étant formés par des tôles coudées, empilées et imbriquées en ligne, caractérisé par le fait que chacun des noyaux est constitué par deux paquets de tôles distincts, les tôles des deux paquets de chaque noyau formant entre elles un angle dièdre obtus dont l'ouverture est dirigée vers l'intérieur des triangles,
l'un des paquets de chaque noyau étant connecté à un paquet de l'un des deux autres noyaux par deux éléments de culasses supérieur et inférieur, et l'autre paquet étant connecté de la même façon à un paquet du noyau restant, l'ensemble des trois noyaux et des éléments de culasses qui les relient formant trois cadres sensiblement rectangulaires, les tôles des éléments de culasses supérieur et inférieur de chaque cadre étant imbriquées angulairement avec les tôles des éléments de culasses correspondants des deux autres cadres.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du circuit magnétique selon l'invention.
Les fig. 1 à 3 sont des vues en perspective montrant comment les tôles élémentaires d'un circuit magnétique sont imbriquées angulairement.
La fig. 4 est une coupe d'un noyau du circuit magnétique.
La fig. 5 est une vue en perspective montrant les enroulements disposés sur les noyaux d'un circuit magnétique triphasé.
La fig. 6 est une vue en perspective montrant l'imbrication angulaire des tôles de deux éléments de culasses.
La fig. 7 est une vue en perspective d'un circuit magnétique triphasé portant des enroulements. Les fig. 1 à 3 montrent l'assemblage d'une première série de trois tôles 1, 2 et 3 coudées à 90 , pour constituer un circuit magnétique dont les culasses sont triangulaires, avec une deuxième série de trois tôles coudées 4, 5 et 6 qui sont disposées sur les premières et se croisent avec elles (assem-
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blage imbriqué) pour former un triangle sensiblement équilatéral.
Les régions d'échange de flux entre les parties constituant les noyaux et les éléments de culasse sont figurées en 7, 8 et 9. Les parties d'extrémité des tôles des éléments de culasse se recouvrent mutuellement en 10, 11 et 12. La tôle coudée 13, qui fait partie d'une troisième série, est disposée sur la tôle 7 parallèlement à la tôle 1. Les tôles étant pliées avec un petit rayon de courbure, la longueur de la partie pliée est faible. Il s'ensuit que le pliage peut être fait après le recuit des tôles sans augmentation sensible des pertes totales du circuit.
Le recuit s'effectuera donc sur les tôles plates, ce qui est plus intéressant. Néanmoins, il y a toujours la possibilité d'effectuer un recuit après pliage des tôles.
Les tôles non représentées sur la fig. 3, qui s'ajouteront à celles représentées, seront elles aussi disposées de préférence de manière qu'une tôle d'un paquet alterne régulièrement avec une tôle d'un autre paquet. Mais on pourrait aussi disposer les tôles autrement sous la seule condition qu'elles soient imbriquées, c'est-à-dire que deux tôles au moins de chaque paquet comprennent entre elles au moins une tôle de l'autre paquet.
Comme il est représenté à la fig. 4, chaque noyau est constitué par deux paquets de tôles séparés par une plaque isolante 23, chaque paquet comportant un groupe de tôles 24 qui s'appuie par la tranche des tôles sur la plaque isolante 23 et des groupes de tôles 25 de plus faible largeur. En 26 est représentée une pièce isolante de préférence en bois.
Les fig. 5, 6 et 7 représentent trois circuits magnétiques réalisés chacun d'une façon différente. La fig. 5 illustre le montage d'un circuit magnétique triphasé à l'aide de tôles pliées en forme de L. On imbrique d'abord les tôles des éléments de la culasse inférieure en laissant les parties des tôles destinées à former les éléments de la culasse supérieure dans le prolongement des noyaux. On place ensuite des bobines 14, 15 et 16 sur les noyaux et finalement on replie les extrémités supérieures des tôles en réalisant leur imbrication, les tôles étant rabattues dans un plan perpendiculaire à l'axe de chaque noyau.
La fig. 6 illustre le montage d'un circuit magnétique triphasé à l'aide de tôles pliées à l'avance en forme de U. Dans ce circuit, les extrémités des tôles se recouvrent dans les noyaux. Les tôles supérieures 27, 29 et 31 sont disposées bout à bout avec les tôles inférieures 28, 30, 32.
La fig. 7 illustre également le montage d'un circuit magnétique triphasé constitué par des tôles pliées à l'avance en forme de U, mais dont les extrémités se recouvrent dans les culasses. On monte séparément chaque noyau avec les parties des éléments de culasses correspondants. Puis on bobine les enroulements directement sur les noyaux. Les trois parties du circuit sont ensuite assemblées de manière que les extrémités des tôles des éléments de culasses se recouvrent. C'est-à-dire : 17 avec 18, 19 avec 20 et 21 avec 22 pour les éléments de la culasse supérieure et de la même manière pour les éléments de la culasse inférieure. On obtient finalement un circuit magnétique triphasé dont les culasses sont triangulaires.
Les noyaux sont ainsi constitués chacun par deux paquets de tôles disposés parallèlement et entourés par les bobines des enroulements. Les tôles des deux paquets présentent une arête commune qui forme entrefer sur toute la hauteur du noyau. Les tôles de deux paquets d'un même noyau sont disposées sensiblement suivant un angle de 120,).
Dans les circuits magnétiques décrits, les culasses inférieure et supérieure revêtent chacune la forme d'un triangle. Dans les formes d'exécution représentées, ce triangle est d'ailleurs équilatéral, ce qui présente divers avantages connus, mais on peut donner éventuellement aux culasses la forme d'un triangle quelconque.
Les régions d'échange de flux entre les trois branches du circuit magnétique sont disposées aux extrémités de chaque noyau aux endroits où les tôles sont imbriquées, c'est-à-dire à la limite des noyaux et des culasses. Cette disposition présente l'avantage de procurer de grandes surfaces d'échange de flux avec une faible réluctance.
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Three-phase magnetic circuit The present invention relates to a three-phase magnetic circuit for a transformer, induction coil, etc.
Three-phase magnetic circuits have already been proposed comprising three cores arranged at 1200 with the yokes in a star or delta.
Among the magnetic circuits with triangular yoke, one frequently employs, for example, those formed with three single-phase circuits, which are assembled together to constitute the complete three-phase circuit.
However, these circuits have serious defects because the passage of the fluxes of the cores in the yokes of single-phase circuits is not easily done and causes a significant increase in losses. In addition, the proportion of harmonics, three in the no-load current, is very high.
The object of the invention is to provide a three-phase magnetic circuit which does not have these drawbacks and in which the flow surfaces between the parts constituting the cores and the yokes are large, so that the reluctance of the circuit is minimum.
The subject of the invention is a three-phase magnetic circuit for a transformer, induction coil, etc., comprising three parallel cores interconnected by two triangular yokes, said cores and yokes being formed by bent sheets, stacked and nested in line, characterized by the fact that each of the cores is formed by two packages of separate sheets, the sheets of the two packages of each core forming between them an obtuse dihedral angle, the opening of which is directed towards the interior of the triangles,
one of the bundles of each core being connected to a bundle of one of the other two cores by two upper and lower yoke members, and the other bundle being connected in the same way to a bundle of the remaining core, the set of three cores and cylinder head elements which connect them forming three substantially rectangular frames, the sheets of the upper and lower cylinder head elements of each frame being angularly nested with the sheets of the corresponding cylinder head elements of the other two frames.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the magnetic circuit according to the invention.
Figs. 1 to 3 are perspective views showing how the elementary sheets of a magnetic circuit are angularly nested.
Fig. 4 is a section of a core of the magnetic circuit.
Fig. 5 is a perspective view showing the windings arranged on the cores of a three-phase magnetic circuit.
Fig. 6 is a perspective view showing the angular interlocking of the sheets of two cylinder head elements.
Fig. 7 is a perspective view of a three-phase magnetic circuit carrying windings. Figs. 1 to 3 show the assembly of a first series of three plates 1, 2 and 3 bent at 90, to constitute a magnetic circuit whose yokes are triangular, with a second series of three bent plates 4, 5 and 6 which are arranged on the first and intersect with them (assem-
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nested) to form a substantially equilateral triangle.
The flux exchange regions between the parts constituting the cores and the cylinder head elements are shown at 7, 8 and 9. The end parts of the plates of the cylinder head elements overlap each other at 10, 11 and 12. The sheet metal elbow 13, which is part of a third series, is arranged on the sheet 7 parallel to the sheet 1. The sheets being bent with a small radius of curvature, the length of the bent part is small. It follows that the bending can be done after the annealing of the sheets without appreciable increase in the total losses of the circuit.
The annealing will therefore be carried out on the flat sheets, which is more interesting. However, there is always the possibility of carrying out annealing after bending the sheets.
The sheets not shown in FIG. 3, which will be added to those shown, will also preferably be arranged so that a sheet of one package alternates regularly with a sheet of another package. However, the sheets could also be arranged differently under the sole condition that they are nested, that is to say that at least two sheets of each package include between them at least one sheet of the other package.
As shown in fig. 4, each core is formed by two packets of sheets separated by an insulating plate 23, each pack comprising a group of sheets 24 which rests by the edge of the sheets on the insulating plate 23 and groups of sheets 25 of smaller width . At 26 is shown an insulating part preferably made of wood.
Figs. 5, 6 and 7 represent three magnetic circuits each made in a different way. Fig. 5 illustrates the assembly of a three-phase magnetic circuit using sheets folded in the shape of L. We first interlock the sheets of the elements of the lower yoke, leaving the parts of the sheets intended to form the elements of the upper yoke in the extension of the nuclei. Coils 14, 15 and 16 are then placed on the cores and finally the upper ends of the sheets are folded over by carrying out their nesting, the sheets being folded down in a plane perpendicular to the axis of each core.
Fig. 6 illustrates the assembly of a three-phase magnetic circuit using sheets bent in advance in the shape of a U. In this circuit, the ends of the sheets overlap in the cores. The upper plates 27, 29 and 31 are arranged end to end with the lower plates 28, 30, 32.
Fig. 7 also illustrates the assembly of a three-phase magnetic circuit consisting of sheets bent in advance in the shape of a U, but the ends of which overlap in the yokes. Each core is mounted separately with the parts of the corresponding cylinder head elements. Then the windings are wound directly onto the cores. The three parts of the circuit are then assembled so that the ends of the sheets of the cylinder head elements overlap. That is to say: 17 with 18, 19 with 20 and 21 with 22 for the elements of the upper cylinder head and in the same way for the elements of the lower cylinder head. We finally obtain a three-phase magnetic circuit whose yokes are triangular.
The cores are thus each formed by two packets of sheets arranged in parallel and surrounded by the coils of the windings. The sheets of the two packages have a common edge which forms an air gap over the entire height of the core. The sheets of two packages of the same core are arranged substantially at an angle of 120,).
In the magnetic circuits described, the lower and upper yokes each take the shape of a triangle. In the embodiments shown, this triangle is moreover equilateral, which has various known advantages, but the yokes can optionally be given the shape of any triangle.
The flux exchange regions between the three branches of the magnetic circuit are arranged at the ends of each core at the places where the sheets are nested, that is to say at the limit of the cores and the yokes. This arrangement has the advantage of providing large flux exchange surfaces with low reluctance.