EP0039901A1 - Electric shunt reactor and automatic machine for cutting laminations - Google Patents
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Abstract
Cette bobine d'inductance comprend un noyau magnétique formé d'un empilement vertical de tronçon de fer séparés par des entrefers. Les tronçons 8 comportent une pluralité de portions (1) d'on chacune est consitutée par une succession de tôles magnétiques 6, une première partie de ces tôles (12, 13) ayant toutes une longueur identique et une second partie (14) ayant une longueur régulièrement décroissant d'une tôle a l'autre, le sens de laminage (F1) des tôles étant perpendiculair à l'axe (7) de la bobine. Une machine automatique pour découper les tôles comportant un dispositif de réception des tôles coupées, a palette orientable, d'un angle correspondant à l'angle ou centre d'une portion 1 permet d'obtenir directement des portions 1 complètes empilées.This inductor comprises a magnetic core formed by a vertical stack of iron sections separated by air gaps. The sections 8 comprise a plurality of portions (1) each of which is constituted by a succession of magnetic sheets 6, a first part of these sheets (12, 13) all having an identical length and a second part (14) having a length regularly decreasing from one sheet to the other, the direction of rolling (F1) of the sheets being perpendicular to the axis (7) of the coil. An automatic machine for cutting the sheets comprising a device for receiving the cut sheets, with an adjustable pallet, of an angle corresponding to the angle or center of a portion 1 makes it possible to directly obtain complete stacked portions 1.
Description
La présente invention concerne une bobine d'inductance shunt.The present invention relates to a shunt inductor.
Il est connu d'uciliser des bobines d'inductance shunt pour compenser l'énergie réactive capacitive dans les longues lignes de transport d'énergie électrique généralement à haute tension, et pour augmenter la stabilité des réseaux.It is known to use shunt inductors to compensate for capacitive reactive energy in long lines of transport of electrical energy generally at high voltage, and to increase the stability of networks.
Il existe deux types de bobines d'inductance shunt : l'une dans l'air à manteau magnétique et l'autre à noyau de fer avec entrefers. Ce second type de bobine d'inductance est de plus en plus utilisé à cause des possibilités qu'elle offre aux utilisateurs au niveau de sa caractéristique de saturation. Un noyau d'une telle bobine est alors constitué par un empilement vertical de tronçons de fer séparés par des entrefers. Dans une réalisation connue, les tôles d'un tronçon sont disposées sensiblement radialement de façon à former vue de dessus un disque avec un trou central. Le disque est réalisé par portions. Une portion est constituée par une juxtaposition de tôles placées dans des plans verticaux de longueur dégradée par paquets de tôles. Une portion comporte généralement six à huit paquets réalisant des gradins. Dans cette réalisation connue, la direction de laminage des tôles est axiale, parallèle à la direction du champ magnétique principal.There are two types of shunt inductors: one in the air with a magnetic mantle and the other with an iron core with air gaps. This second type of inductor is used more and more because of the possibilities it offers to users in terms of its saturation characteristic. A core of such a coil is then formed by a vertical stack of sections of iron separated by air gaps. In a known embodiment, the sheets of a section are arranged substantially radially so as to form a top view of a disc with a central hole. The disc is produced in portions. A portion is constituted by a juxtaposition of sheets placed in vertical planes of degraded length by bundles of sheets. A portion generally comprises six to eight packages making steps. In this known embodiment, the rolling direction of the sheets is axial, parallel to the direction of the main magnetic field.
Dans une telle disposition, il est difficile d'obtenir un coefficient de remplissage, supérieur à 0,8 dans des conditions acceptables. D'autre part, étant donné le sens de laminage des tôles, il est nécessaire de disposer d'autant de rouleaux de tôles magnétiques de largeur différente qu'il y a de paquets de tôles de longueur différente dans une portion, ou bien alors on n'utilise qu'un seul rouleau ayant une largeur correspondant à la longueur du plus long paquet de tôles d'une portion mais alors cela nécessite, pour les paquets de moindre longueur, une découpe supplémentaire dans le sens perpendiculaire d'où plus de travail et de nombreuses chutes de tôles.In such an arrangement, it is difficult to obtain a filling coefficient, greater than 0.8 under acceptable conditions. On the other hand, given the direction of rolling of the sheets, it is necessary to have as many rolls of magnetic sheets of different width as there are packets of sheets of different length in a portion, or else only uses a single roll having a width corresponding to the length of the longest bundle of sheets of a portion but then this requires, for shorter bundles, an additional cut in the perpendicular direction hence more work and many falling sheets.
La présente invention a pour but d'améliorer le coefficient de remplissage, de faciliter la fabrication industrielle des noyaux et de conserver des pertes fer totales, dues aux flux magnétique principal et aux pertes supplémentaires dues aux franges entre fronçons (ou galettes) successifs, minimales.The object of the present invention is to improve the filling coefficient, to facilitate the industrial manufacture of cores and to keep total iron losses, due to the main magnetic flux and additional losses due to the fringes between successive, small, friezes (or wafers).
La présente invention a donc pour objet une bobine électrique d'inductance shunt pour lignes de transport d'énergie électrique comprenant un noyau magnétique autour duquel est placé en enroulement électrique, et un manteau magnétique pour la fermeture du circuit magnétique, ledit noyau magnétique comportant un empilement vertical de tronçons de fer, séparés les uns des autres par des entrefers, chaque tronçon se présentant sous la forme d'un disque avec un trou central, et étant constitué par une juxtaposition d'une pluralité de portions, chaque portion comportant une succession de tôles magnétiques situées dans des plans verticaux parallèles à l'axe de l'enroulement électrique, caractérisée en ce qu'une dite portion est formée d'un premier paquet de tôles de longeurs toutes identiques et d'un second paquet de tôles de longueurs régulièrement décroissantes d'une tôle à la suivante, et en ce que la direction de laminage des tôles est perpendiculaire à l'axe de la bobine.The present invention therefore relates to an electric shunt inductor for electric power transmission lines comprising a magnetic core around which is placed in electrical winding, and a magnetic jacket for closing the magnetic circuit, said magnetic core comprising a vertical stacking of sections of iron, separated from each other by air gaps, each section being in the form of a disc with a central hole, and being constituted by a juxtaposition of a plurality of portions, each portion comprising a succession of magnetic sheets located in vertical planes parallel to the axis of the electrical winding, characterized in that a said portion is formed of a first pack of sheets of identical lengths and of a second pack of sheets of length regularly decreasing from one sheet to the next, and in that the rolling direction of the sheets is perpendicular to the axis of the coil.
Selon une réalisation avantageuse de l'invention, ledit premier paquet de tôles est divisé en deux parts prenant en sandwich ledit second paquet de tôles.According to an advantageous embodiment of the invention, said first pack of sheets is divided into two parts sandwiching said second pack of sheets.
La fabrication industrielle de telles portions de tronçons est alors grandement facilitée puisqu'on n'a alors besoin que d'un seul rouleau de tôle de largeur correspondant à l'épaisseur des tronçons quitte à le refendre dans la longueur pour obtenir la bonne largeur. Une machine automatique programmée peut alors facilement couper les tôles à la longueur voulue et il n'y a aucune chute.The industrial manufacture of such portions of sections is then greatly facilitated since there is then only need for a single sheet roll of width corresponding to the thickness of the sections even if it has to be split lengthwise to obtain the correct width. A programmed automatic machine can then easily cut the sheets to the desired length and there is no fall.
Le coefficient de remplissage dans une telle disposition est supérieur ou égal à 0,94 ce qui est meilleur que tous les cas connus, et les pertes magnétiques totales qui sont dues aux pertes du flux principal et aux pertes du flux de fuite des franges entre tronçons successifs sont globalement très voisines. En effet si les pertes dues aux flux principal sont, dans la disposition selon l'invention, de l'ordre de deux fois et demi supérieures à celles dans la disposition connue citée ci-dessus, à cause du sens de laminage des tôles qui est dans l'invention, perpendiculaire à l'axe de la bobine, par contre, dans la disposition selon l'invention, les pertes dues aux franges sont négligeables. Au total les pertes ne sont pas supérieures.The filling coefficient in such an arrangement is greater than or equal to 0.94 which is better than all known cases, and the total magnetic losses which are due to the losses of the main flow and to the losses of the leakage flow of the fringes between sections successive are generally very close. In fact, if the losses due to the main flux are, in the arrangement according to the invention, of the order of two and a half times greater than those in the known arrangement cited above, because of the direction of rolling of the sheets which is in the invention, perpendicular to the axis of the coil, on the other hand, in the arrangement according to the invention, the losses due to the fringes are negligible. In total the losses are not greater.
Ainsi, l'intérêt de cette disposition demeure, même dans le cas de tôles magnétiques dont les cristaux sont orientés dans le sens du laminage bien que dans ce cas, la direction de l'inducteur soit perpendiculaire au sens préférentiel d'utilisation des tôles.Thus, the advantage of this arrangement remains, even in the case of magnetic sheets whose crystals are oriented in the direction of rolling although in this case, the direction of the inductor is perpendicular to the preferred direction of use of the sheets.
L'invention a aussi pour objet une machine automatique pour découper des tôles comportant des moyens d'amenée, sur la machine, d'une longueur de tôle réglable d'une façon continue et à volonté, une cisaille et un dispositif de réception des tôles coupées caractérisé en ce que le dispositif de réception des tôles coupées comprend une palette orientable d'un angle o( choisi à volonté autour d'un axe perpendiculaire au sens de déplacement de la tôle, des moyens d'abaissement du dispositif de réception et des moyens de déplacement du dispositif de réception vers l'aval par rapport au sens de déplacement de la tôle.The invention also relates to an automatic machine for cutting sheets comprising means for feeding, onto the machine, a length of sheet which can be adjusted continuously and at will, a shear and a device for receiving sheets. cut characterized in that the device for receiving the cut sheets comprises an adjustable palette of an angle o (chosen at will around an axis perpendicular to the direction of movement of the sheet, means for lowering the reception device and means for moving the receiving device downstream relative to the direction of movement of the sheet.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel :
- La figure 1 montre en vue de dessus une portion d'un tronçon de noyau magnétique d'une bobine d'inductance shunt selon l'art connu.
- La figure 2 montre un rouleau de tôle magnétique..
- La figure 3 montre en vue de dessus une portion d'un tronçon de noyau magnétique d'une bobine d'inductance shunt selon l'invention.
- La figure 4 montre la position des différentes portions dans un tronçon.
- Les figures 5 et 6 montrent en vue de dessus et de face un tronçon complet prêt à être imprégné.
- La figure 7 représente schématiquement une machine à découper les tôles. En se reportant à la figure 1 qui montre une portion d'un tronçon de noyau d'une bobine d'inductance shunt selon l'art connu, on voit qu'une
portion 1 est constituée par la juxtaposition de plusieurs paquets 2, 3, 4, 5 quatre en l'occurrence, detôles 6.
- Figure 1 shows a top view of a portion of a magnetic core section of a shunt inductor according to the prior art.
- Figure 2 shows a roll of magnetic sheet.
- Figure 3 shows a top view of a portion of a magnetic core section of a shunt inductor according to the invention.
- Figure 4 shows the position of the different portions in a section.
- Figures 5 and 6 show a top view and front view of a complete section ready to be impregnated.
- FIG. 7 schematically represents a machine for cutting sheets. Referring to FIG. 1 which shows a portion of a core section of a shunt inductor according to the prior art, it can be seen that a
portion 1 is formed by the juxtaposition of several packages 2, 3, 4, 5 four in this case,sheet metal 6.
Dans chaque paquet, les tôles ont la même longueur mais celle-ci est décroissante du paquet 2 au paquet 5. Les tôles 6 sent placées verticalement c'est-à-dire dans des plans parallèles à l'axe 7 de la bobine qui est aussi celui du tronçon 8. Cette portion 1 comporte ainsi des gradins et l'assemblage d'une pluralité de telles portions 1 pour former le tronçon complet 8 laisse des vides 9 et le coefficient de remplissage dépasse difficilement 0,8. Ces vides sont ensuite comblés lors de l'imprégnation par de la résine polymérisable.In each package, the sheets have the same length but this decreases from package 2 to package 5. The
Dans cette disposition connue, la direction de laminage des tôles est parallèle à l'axe 7 de la bobine et symbolisée par le signe repéré 10, or pour découper les tôles, on part de rouleaux tel que le rouleau 11 de la figure 2 dont la direction du laminage est celle indiquée sur cette figure 2 par la flèche F. Il est donc nécessaire pour chaque paquet 2, 3, 4 ou 5 d'utiliser un rouleau 11 dont la largeur L correspond à la longueur L du paquet considéré. On coupe alors des tôles sur une longueur e égale à l'épaisseur e. (figure 6) du tronçon 8. Si l'on veut n'utiliser qu'un seul rouleau de largeur unique on est alors obligé de prendre un rouleau de largeur correspondant à la longueur du paquet le plus long, à savoir le paquet 2 sur la figure 1 ; pour les paquets suivants 3, 4 et 5 il est alors nécessaire de couper dans le rouleau 11 des tôles sur une longueur e mais aussi dans le sens perpendiculaire à la direction longitudinale y de façon à obtenir des tôles correspondant à la longueur des paquets 3, 4 et 5. Outre la coupe supplémentaire nécessitée, cette dernière solution occasionne des chutes importantes. A cause donc de l'orientation des tôles 6 dans les portions 1 on est obligé de limiter le nombre de paquets constituant une portion 1 puisqu'il faut autant de rouleaux de largeurs différentes qu'il y a de paquets (la solution à rouleau de largeur unique étant exclue à cause des chutes et de la complication). On augmente donc la largeur des paquets de manière à obtenir un compromis raisonnable entre le nombre de paquets et le coefficient de remplissage. Dans l'esprit de l'homme de l'art, la disposition des tôles de telle sorte que le sens du laminage soit celui indiqué par le signe référencé 10 c'est-à-dire parallèle à l'axe 7 de la bobine est évident puisqu'il correspond au sens du flux principal de la bobine.In this known arrangement, the direction of rolling of the sheets is parallel to the
L'invention réside justement dans le fait, comme on le voit sur la figure 3, de disposer les tôles de telle sorte que leur sens de laminage soit, pour chaque tôle, perpendiculaire à l'axe 7 de la bobine soit dans le sens F1. On peut alors dégrader la longueur des tôles de l'une à la suivante et non plus par paquets et il suffit d'avoir un rouleau de tôle dont la largeur correspond cette fois-ci à l'épaisseur constante e, figure 6, du tronçon 1.The invention lies precisely in the fact, as seen in Figure 3, to arrange the sheets so that their direction of rolling is, for each sheet, perpendicular to the
La machine est programmée de manière à couper des largeurs de tôles variables.The machine is programmed to cut variable sheet widths.
Les essais ont montré que bien que le sens de laminage des tôles soit perpendiculaire au flux principal, les pertes totales sont sensiblement les mêmes et ceci grâce à la diminution considérable des pertes dans le flux de franges entre les différents tronçons 8. On a donc une fabrication beaucoup plus simple et un meilleur coefficient de remplissage, en conséquence à section utile de fer égale, le diamètre extérieur du tronçon est plus faible donc les masses de fer, de cuivre de l'enroulement et des isolants sont plus faibles.The tests have shown that although the direction of rolling of the sheets is perpendicular to the main flow, the total losses are substantially the same and this thanks to the considerable reduction in losses in the flow of fringes between the
La figure 3 montre une portion 1 d'un tronçon 8 réalisé selon l'invention. Cette portion est constituée de deux paquets 12 et 13 de tôles 6 ayant toutes une longueur identique.Figure 3 shows a
Ces deux paquets 12 et 13 prennent en sandwich un paquet de tôles 14 qui ont toutes des longueurs différentes.These two
La figure 4 montre la juxtaposition des différentes portions 1 dans le tronçon 8.FIG. 4 shows the juxtaposition of the
Les figures 5 et 6 montrent un tronçon complet prêt à l'imprégnation. Pour le maintien des tôles, on a placé à la périphérie externe et interne des cylindres 15 et 16 mécaniquement résistants et isolants et sur le dessus et le dessous une toile en tissus de verre 17 et 18.Figures 5 and 6 show a complete section ready for impregnation. To maintain the sheets, mechanically resistant and
Sur le dessus du tronçon, sont placés des séparateurs 19 de manière à réaliser un entrefer entre le tronçon et le suivant qui sera posé au-dessus. Ces séparateurs sont en ardoise.On the top of the section,
L'ensemble est alors placé dans un four dans lequel on réalise le vide, on verse alors goutte à goutte une résine d'imprégnation telle qu'une résine époxy polymérisable puis on exécute le traitement thermique pour la polymérisation.The assembly is then placed in an oven in which a vacuum is produced, an impregnating resin such as a polymerizable epoxy resin is then poured drop by drop, then the heat treatment for the polymerization is carried out.
La figure 7 montre ainsi une machine à découper les tôles comprenant un dispositif de réception des tôles coupées apte à constituer des paquets de tôles tel que le paquet de tôle 1 figure 3. La machine comprend essentiellement trois parties :
- - des moyens d'amenée de la tôle, non représentés, mais comprenant d'une manière classique une butée fixe, une butée mobile dont le déplacement est assuré par une vis mère, et une pince mobile se déplaçant entre les deux butées : la pince prend la tôle à la fin de sa course arrière limitée par la butée mobile, l'entraîne vers l'avant jusqu'à la butée fixe lâche la tôle après la coupe, l'écartement entre la butée fixe et mobile déterminant la longueur de tôle coupée.
- - la cisaille proprement dite comprenant un couteau mobile 20, une contre
lame fixe 21 et un dispositif de blocage de la tôle 22. - - un dispositif de réception 23
comportant un bâti 24 sur lequel est placée unepalette 25 orientable d'un angle o& ajustable à volonté autour d'unaxe 26 perpendiculaire au sens d'avancement de la tôle 27 grâce àun vérin 28.La palette 25 comporte des joues latérales 29 à écartement réglable. Un vérin 30 permet le déplacement vertical du bâti 24. On peut ainsi faire en sorte que la hauteur de chute de la tôle coupée soit constante. Enfin,un vérin 31 permet le déplacement vers l'aval du bâti 24 pour l'évacuation du paquet de tôles 32 coupées. Tous les mouvements : de lapalette 25, des vérins 28, 30, 31, du couteau 20, de l'amenée de la longueur de tôles, sont automatiques et programmés.
- - sheet feeding means, not shown, but comprising in a conventional manner a fixed stop, a movable stop whose movement is ensured by a lead screw, and a movable clamp moving between the two stops: the clamp takes the sheet at the end of its rear stroke limited by the movable stop, drives it forward until the fixed stop loose the sheet after cutting, the distance between the fixed and movable stop determining the length of sheet cut.
- the actual shears comprising a
movable knife 20, a fixedcounter blade 21 and a device for blocking thesheet 22. - - A
receiving device 23 comprising aframe 24 on which is placed apallet 25 which can be adjusted by an angle o & adjustable at will around anaxis 26 perpendicular to the direction of advancement of thesheet 27 by means of ajack 28. Thepallet 25 haslateral cheeks 29 with adjustable spacing. Ajack 30 allows the vertical movement of theframe 24. It is thus possible to ensure that the height of fall of the cut sheet is constant. Finally, ajack 31 allows the movement downstream of theframe 24 for the evacuation of the packet ofcut sheets 32. All movements: of thepallet 25, of the 28, 30, 31, of thejacks knife 20, of the supply of the length of the sheets, are automatic and programmed.
Pour réaliser un paquet de tôles tel que la portion 1 représentée sur la figure 3, on commence par régler la palette 25 en position horizontale, l'angle o/ étant égal à 0 et les tôles arrivant dans le sens de la flèche F2 (fig.1) on découpe d'abord les tôles du paquet 12 puis automatiquement, d'après le programme, le verin 28 assure la rotation de la palette 25 autour de son axe 26 d'un angle α égal à l'angle α de la portion 1 et l'on coupe alors le paquet de tôles 14 qui tombent alors horizontalement, la machine est également programmée pour augmenter pas à pas la longueur de chaque tôle. Le pas y est par exemple de 1,76mm pour des tôles de 35 centième de millimètre d'épaisseur g pour un angle α de 11°15' correspondant à trente deux portions 1 dans un tronçon 8. La formule du pas y est :
Sans changer l'angle α on découpe le paquet 13 de tôles de longueur identique. Pendant tout le temps du découpage le vérin 30 abaisse le bâti 24 d'une manière continue de manière à ce que la hauteur de chute des tôles coupées soit constante. Enfin, le vérin 31 pousse le bâti 24 vers la droite et l'on peut prendre le paquet de tôles 32.Without changing the angle α, the
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