FR2483678A1 - Dielectric liquid cooled transformer - uses dielectric liquid sprayed over coils where it vapourises and flows through grooves in coil to allow penetration - Google Patents
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Abstract
Description
Appareil électrique d'induction.Electric induction device.
La présente invention se rapporte d'une manière génerale à des appareils électriques d'induction à refroidissement-par évaporation, et elle concerne plus particulierement des appareils d'induction à refroidissement par évaporation tels que les transformateurs. The present invention relates generally to electric evaporative-cooling induction devices, and it relates more particularly to evaporative-cooled induction devices such as transformers.
L'utilisation d'un milieu gazeux ou vaporeux s'est averee être une alternative viable à l'huile comme milieu diélectrique de refroidissement utilisé dans les transformateurs ainsi que dans d'autres appareils électriques exigeant un milieu diélectrique. Le facteur limitatif d'une utilisation largement repandue d'un milieu de refroidissement gazeux ou vaporeux est de nature économique, c'est-à-dire que, à refroidissement équivalent, le coût de l'huile ne représente qu'une fraction du coût des autres solutions connues utilisant l'évaporation. The use of a gaseous or vaporous medium has been found to be a viable alternative to oil as the dielectric cooling medium used in transformers as well as in other electrical devices requiring a dielectric medium. The limiting factor of a widely used use of a gaseous or vaporous cooling medium is of an economic nature, that is to say that, with equivalent cooling, the cost of the oil represents only a fraction of the cost. other known solutions using evaporation.
La mise au point de conducteurs isolés et gains de poudre a constitué, dans l'industrie des transformateurs, un progrès récent qui a permis de réduire la quantité de diélectrique liquide cofiteux necessaire à un transformateur à refroidissement par evaporation. La mise au point de cette technique d'isolation a permis de réduire de plusieurs centièmes de millimètres l'épaisseur de l'isolation requise pour les conducteurs constituant les enroulements, par rapport aux normes classiques, ce qui a permis de reduire les dimensions des enroulements et, en consequence, les dimensions correspondantes du transformateur et le volume du milieu diélectrique liquide de refroidissement par évaporation.Cependant, ce pro cedé d'isolation soulève une difficulté du fait que la gaine isolante très uniforme qui recouvre la surface, qui est normalement le résultat souhaitable de cette nouvelle technique d'isolation, ne permet pas au diélectrique fluide de passer entre les spires contiguës d'un enroulement formé de conducteurs ainsi isolés. The development of insulated conductors and powder gains has constituted, in the transformer industry, a recent progress which has made it possible to reduce the quantity of liquid dielectric cofiteux necessary for a transformer with evaporative cooling. The development of this insulation technique has made it possible to reduce the thickness of the insulation required for the conductors making up the windings by several hundredths of a millimeter, compared to conventional standards, which has made it possible to reduce the dimensions of the windings. and, consequently, the corresponding dimensions of the transformer and the volume of the evaporative coolant dielectric medium. However, this insulation process raises a difficulty because the very uniform insulating sheath which covers the surface, which is normally the desirable result of this new insulation technique, does not allow the fluid dielectric to pass between the contiguous turns of a winding formed of conductors thus isolated.
Les techniques utilisées dans l'art antérieur pour fournir des passages avec entretoises appropriees entre les spires des enroulements utilisés dans les transformateurs à bain d'huile, ne sont pas appropriées, pour plusieurs raisons, aux transformateurs à refroidissement par évaporation utilisant une isolation au moyen d'une gaine de poudre. Tout d'abord, les différences entre les constantes diélectriques d'un milieu gazeux ou vaporeux et celles des barrières d'huile classiques, modifient fortement la répartition des contraintes de sorte que des structures d'isolation ne peuvent être utilises efficacement.Ensuite, les passages nécessaires réalisés par les entretoises massives ont pour conséquence des dimensions radiales plus importantes de l'enroulement, nécessitant donc une quantité plus grande de diélectrique liquide, vaporisable et coûteux, et des dimensions accrues du transformateur lui-même. Enfin, l'introduction d'entretoises entre les spires de l'enroulement au-del d'un optimum, réduit la résistance de l'enroulement aux courts-circuits
En conséquence, il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un enroulement isolé, gaine de poudre, et avec des passages incorporées pour constituer un trajet approprié qui permettrait à un diélectrique fluide de se répandre et s'écouler entre les faces de l'enroulement sans que des entretoises massives soient utilisées.The techniques used in the prior art to provide passages with suitable spacers between the turns of the windings used in oil bath transformers are not suitable, for several reasons, for evaporative cooling transformers using insulation by means a powder sheath. First of all, the differences between the dielectric constants of a gaseous or vapor medium and those of conventional oil barriers, strongly modify the distribution of the stresses so that isolation structures cannot be used effectively. necessary passages made by the massive spacers result in larger radial dimensions of the winding, therefore requiring a larger amount of liquid, vaporizable and expensive dielectric, and increased dimensions of the transformer itself. Finally, the introduction of spacers between the turns of the winding beyond an optimum, reduces the resistance of the winding to short circuits
Consequently, it would be desirable to be able to have an insulated winding, powder sheath, and with incorporated passages to constitute an appropriate path which would allow a fluid dielectric to spread and flow between the faces of the winding without that massive spacers be used.
En résumé, la présente invention se rapporte a un appareil électrique perfectionné d'induction a refroidissement par évaporation, qui comporte un enroulement dont le conducteur présente- sur -sa surface des ondulations prédéterminées formant des espaces libres entre certaines des parties contiguës des faces/spires pour permettre la circulation d'un dié- lectrique liquide vaporisable d'isolement et de refroidissement. Ces ondulations de surface peuvent se présenter sous la forme de rainures ou de bossages transversaux en matière isolante, disposés a intervalles prédéterminés sur l'un des côtés d'un conducteur métallique allongé. In summary, the present invention relates to an improved electrical apparatus for induction with evaporative cooling, which comprises a winding whose conductor has - on-its surface predetermined undulations forming free spaces between some of the contiguous parts of the faces / turns to allow the circulation of a vaporizable liquid dielectric for isolation and cooling. These surface undulations may be in the form of grooves or transverse bosses of insulating material, arranged at predetermined intervals on one side of an elongated metallic conductor.
La présente invention décrit également un procédé et un appareil pour former des rainures espacées avec précision et pour mesurer l'ecarte- ment entre les rainures ainsi formees sur la surface d'un conducteur métallique allongé et se deplacant d'une manière continue, pendant sa fabrication. Le procéde comprend le stade d'isolation du conducteur- rainuré afin de produire un conducteur isolé, massif et homogène, présentant des rainures formées sur au moins une face et à intervalles prédéterminés. The present invention also describes a method and apparatus for forming precisely spaced grooves and for measuring the spacing between the grooves thus formed on the surface of an elongated and continuously moving metal conductor during its manufacturing. The method comprises the step of isolating the grooved conductor in order to produce an insulated, solid and homogeneous conductor, having grooves formed on at least one face and at predetermined intervals.
La présente invention sera bien comprise a la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels
- la figure 1 est une vue partielle en élévation de l'appareil électrique à refroidissement par évaporation qui peut etre construit suivant la présente invention;
- la figure 2 est une vue en plan d'une branche de l'assemblage d'enroulements caracteristiques de l'appareil représenté la figure 1;
- la figure 3 est une vue en plan d'un conducteur massif isolé et rainuré, formé suivant la présente invention;
- la figure 4 est une vue de profil du conducteur représenté a la figure 3;
- la figure 5 est une vue en coupe, suivant le plan de coupe V-V, du conducteur représenté à la figure 3;;
- la figure 6 est une vue en coupe, suivant le plan de coupe
VI-VI, du conducteur représenté à la figure 3;
la figure 7A est une vue schématique en élévation de l'appareil pour former des rainures espacées avec precision sur la surface d'un conducteur métallique allongé et en déplacement continu, et pour isoler ce conducteur rainuré suivant la présente invention;
- la figure 7a est une vue en plan d'un moyen de détection utilisé dans un exemple de realisation-de la présente invention;
- la figure 7c est une vue de coté d'une plaquette de coupe à surface concave, utilise dans l'appareil représente à la figure 7A; et
- la figure 8 est une vue schématique en élévation de l'appareil pour produire des protubérances ou bossages dans un revêtement solide d'isolation uniforme sur la face latérale d'une bande métallique allongée d'enroulement.The present invention will be clearly understood on reading the following description made in relation to the attached drawings, in which
- Figure 1 is a partial elevational view of the evaporative cooling electrical apparatus which can be constructed according to the present invention;
- Figure 2 is a plan view of a branch of the winding assembly characteristic of the apparatus shown in Figure 1;
- Figure 3 is a plan view of a solid insulated and grooved conductor formed according to the present invention;
- Figure 4 is a side view of the conductor shown in Figure 3;
- Figure 5 is a sectional view, along the cutting plane VV, of the conductor shown in Figure 3 ;;
- Figure 6 is a sectional view along the section plane
VI-VI, of the conductor shown in Figure 3;
FIG. 7A is a schematic elevation view of the apparatus for forming precisely spaced grooves on the surface of an elongated metal conductor and in continuous movement, and for isolating this grooved conductor according to the present invention;
- Figure 7a is a plan view of a detection means used in an exemplary embodiment of the present invention;
- Figure 7c is a side view of a cutting insert with a concave surface, used in the apparatus shown in Figure 7A; and
- Figure 8 is a schematic elevational view of the apparatus for producing protuberances or bosses in a solid coating of uniform insulation on the side face of an elongated metal winding strip.
On se reportera maintenant aux dessins et en particulier à la figure 1 qui représente schématiquement un transformateur triphasé de puissance du type gaz ou vapeur. Ce- transformateur comprend une cuve 12 entourant un assemblage 14 d'enroulements à noyau magnétique décrit plus loin, et contenant un diélectrique liquide 16 tel que C2 CL4, C8 F16 O ou analogue, qui est vaporisable dans la gamme normale des températures de fonctionnement de l'assemblage 14 d'enroulements à noyau magnétique. Le diélectrique liquide 16 est réparti sur l'assemblage 14 d'enroulements a noyau magnétique par n'emporte quels moyens appropriés tels qu'une pompe 18 et un tuyau 20.En plus des vapeurs du diélectrique liquide 16,la cuve 12 peut contenir un gaz non condensable, tel que SF69 pour assurer llisola- tion pendant le démarrage du transformateur. Reference will now be made to the drawings and in particular to FIG. 1 which schematically represents a three-phase power transformer of the gas or vapor type. This transformer comprises a tank 12 surrounding an assembly 14 of windings with a magnetic core described below, and containing a liquid dielectric 16 such as C2 CL4, C8 F16 O or the like, which is vaporizable in the normal range of operating temperatures of the assembly 14 of magnetic core windings. The liquid dielectric 16 is distributed over the assembly 14 of magnetic core windings by any suitable means such as a pump 18 and a pipe 20. In addition to the vapors of the liquid dielectric 16, the tank 12 may contain a non-condensable gas, such as SF69 to ensure insulation during transformer start-up.
L'assemblage 14 d'enroulements comprend un noyau magnétique 22 et trois groupes d'enroulements 24, un pour chaque phase de la source de puissance (non représentée) à laquelle est connecté le transformateur. Les enroulements 24 comprennent plusieurs couches axialement contiguës telles que la couche 26. Comme le represente la figure 2 chaque couche se compose de plusieurs spires radialement contiguës telles que les spires 32 et 34 qui présentent des faces 36, 38, 40 eut 42 en contact les unes avec les autres. The assembly 14 of windings comprises a magnetic core 22 and three groups of windings 24, one for each phase of the power source (not shown) to which the transformer is connected. The windings 24 comprise several axially contiguous layers such as the layer 26. As shown in FIG. 2, each layer consists of several radially contiguous turns such as the turns 32 and 34 which have faces 36, 38, 40 and 42 in contact with the with each other.
Dans l'art antérieur, ces spires étaient isoléespar un enveloppement de papier cellulosique. Les spires enveloppées de papier présentaient immanquablement assez d'irregularités entre leurs faces en contact pour permettre au diélectriques liquide de s'écouler entre elles et, par conse quent, déposer sur l'enroulement une pellicule uniforme qui s'évaporait et refroidissait l'enroulement. Les techniques récentes de formation de gaines de poudre ont permis de former,sur la surface des conducteurs des enroulements, des dépôts isolants solides et uniformes de 0,05 à 0,10 mm environ d'épaisseur, ce qui a rendu possible une réduction des dimensions radiales des enroulements.Cependant, lorsque le conducteur a été isolé à l'aide de ce procéde nouveau d'isolation par une gaine de poudre, les faces des spires forment entre elles des joints lisses qui ne laissent au dielectrique liquide aucun passage pour circuler à travers l'enroulement. In the prior art, these turns were isolated by a wrapping of cellulose paper. The turns wrapped in paper inevitably had enough irregularities between their contacting surfaces to allow the liquid dielectrics to flow between them and, consequently, deposit on the winding a uniform film which evaporated and cooled the winding. . Recent powder sheathing techniques have made it possible to form, on the surface of the conductors of the windings, solid and uniform insulating deposits of about 0.05 to 0.10 mm in thickness, which has made it possible to reduce the radial dimensions of the windings. However, when the conductor has been isolated using this new method of insulation by a powder sheath, the faces of the turns form smooth joints between them which do not allow the liquid dielectric any passage to circulate through the winding.
Il est très souhaitable que le diélectrique liquide d'isolation et de refroidissement puisse se répandre uniformément à l'intérieur de l'enroulement afin de deposer une pellicule liquide sur les faces des spires de l'enroulement en vue de remplir ensuite des fonctions d'évaporation, de refroidissement et d'isolation. Deux solutions differentes ont eté envisagées pour réaliser cet objet. La premiere a consisté a utiliser des entretoises massives isolantes pour former des passages de réfrigérant à travers l'enroulement, analogues aux passages d'huile utilisés dans les transformateurs à bain d'huile. Cette solution s'est révélée peu satisfaisante pour diverses raisons.Les entretoises augmentent les dimensions radiales de l'enroulement, annulant le gain d'espace obtenu par l'isolation au moyen d'une gaine de poudre. Ensuite, les entretoises massives diminuent la haute résistance de l'enroulement aux courts-circuits. L'inconvenient le plus important est cependant que les differences entre les constantes diélectriques d'un milieu gazeux ou vaporeux et celles des barrières massives classiques d'isolation (entretoises massives d'isolation), modifient fortement la répartition des contraintes. La constante dielectrique d'un gaz ou d'une vapeur est très voisine de "un-", tandis que la constante diélectrique des matières isolantes massives classiques est comprise entre "quatre" et "six".Une matière à constante diélectrique élevée qui est introduite dans un champ diélectrique non uniforme ou fortement contraint présent dans un diélectrique gazeux, peut provoquer de très faibles tensions de seuil par effet corona et de faibles ruptures dielectriques, comparativement au cas ou on n'utilise pas d'entretoises massives. Ainsi, certaines dispositions d'entretoises de support d'enroulements, telles que celles qui sont utilises dans les appareils à bain liquide, sont inappro priees aux applications qui font appel aux gaz ou aux vapeurs à cause de l'introduction d'entretoises à constante diélectrique élevée dans des champs non uniformes présents dans un diélectrique d'isolation ayant une constante diélectrique voisine de "un". It is very desirable that the liquid insulating and cooling dielectric can spread uniformly inside the winding in order to deposit a liquid film on the faces of the turns of the winding in order to then fulfill the functions of evaporation, cooling and insulation. Two different solutions have been considered to achieve this object. The first was to use massive insulating spacers to form coolant passages through the winding, similar to the oil passages used in oil bath transformers. This solution has proved unsatisfactory for various reasons. The spacers increase the radial dimensions of the winding, canceling the space gain obtained by the insulation by means of a powder sheath. Then, the massive spacers decrease the high resistance of the winding to short circuits. The most important drawback, however, is that the differences between the dielectric constants of a gaseous or vaporous medium and those of conventional massive isolation barriers (massive isolation spacers) greatly modify the distribution of stresses. The dielectric constant of a gas or vapor is very close to "one-", while the dielectric constant of conventional solid insulating materials is between "four" and "six". A material with a high dielectric constant which is introduced into a non-uniform or highly constrained dielectric field present in a gaseous dielectric, can cause very low threshold voltages by corona effect and low dielectric breakdowns, compared to the case where no massive spacers are used. Thus, certain arrangements of winding support spacers, such as those used in liquid bath apparatus, are unsuitable for applications that use gases or vapors because of the introduction of constant spacers high dielectric in non-uniform fields present in an insulating dielectric having a dielectric constant close to "one".
La solution la plus simple et la plus souhaitable consistait a n'utiliser aucune entretoise, si possible, et à former, sur les faces isolées par un revêtement de poudre, des irrégularités de surface d'un certain type pour constituer des passages permettant la circulation d'un réfrigérant liquide a travers l'enroulement. La difficulté résidait dans la meilleure manière de former des irrégularités sur une surface qui, du fait du procédé d'isolation par un revêtement de poudre, se caractérise par l'uniformité de son revêtement. Deux procédés ont eté utilisés pour creer des irregularités de surface dans un conducteur allonge revêtu uni formément d'une couche homogène solide d'isolant électrique. The simplest and most desirable solution consisted in using no spacer, if possible, and in forming, on the faces insulated by a powder coating, surface irregularities of a certain type to constitute passages allowing circulation. liquid coolant through the winding. The difficulty lay in the best way to form irregularities on a surface which, due to the method of insulation by a powder coating, is characterized by the uniformity of its coating. Two methods have been used to create surface irregularities in an elongated conductor coated plainly with a homogeneous solid layer of electrical insulation.
Le premier procédé estillustré aux figures 1, 3 a 6. Des creux transversaux, qui se presentent sous la forme de rainures également espacees telles que les rainures 48, ont été formés sur la surface du conducteur avant le depôt isolant d'un revêtement de poudre. Les rainures 48 ont, par exemple, une largeur de 6,35 mm et elles ont eté formées sur l'une des plus grandes faces laterales 52 du conducteur allongé 50 de section rectangulaire. Ces rainures ont éte formées, par exemple, avec une profondeur de 0,152 mm et, après le dépôt isolant d'un revêtement de poudre, la profondeur restante des rainures etait de 0,152 mm.La profondeur choisie des rainures 48 est basée sur la considération suivante : le rapport de la profondeur des rainures 48 à la section droite du conducteur métallique 50 doit être choisi pour que le conducteur 50 puisse être parcouru par le courant de régime prédéterminé nécessaire au fonctionnement de l'enroulement envi sagé. Lorsque le conducteur isole 50 comportant les rainures ainsi formées, a été enroulé autour d'une bobine pour constituer un enroulement analogue aux enroulements 24, le diélectrique liquide s'est tres bien ecoule dans les passages formés par les rainures.En réglant l'espacement, la profondeur et l'angle (bien que les figures 3 et 4 représentent les rainures 48 disposees a 90" par rapport a l'axe longitudinal du conducteur 50, les rainures peuvent être formées a -la surface du conducteur suivant n'importe quel angle transversal prédéterminé) d'orientatlon des rainures ainsi formees dans le conducteur 50, on peut régler le débit du diélectrique liquide. The first process is illustrated in FIGS. 1, 3 to 6. Transverse recesses, which are in the form of equally spaced grooves such as grooves 48, have been formed on the surface of the conductor before the insulating deposit of a powder coating . The grooves 48 have, for example, a width of 6.35 mm and they have been formed on one of the largest lateral faces 52 of the elongated conductor 50 of rectangular section. These grooves were formed, for example, with a depth of 0.152 mm and, after the insulating deposition of a powder coating, the remaining depth of the grooves was 0.152 mm. The chosen depth of grooves 48 is based on the following consideration : the ratio of the depth of the grooves 48 to the cross section of the metallic conductor 50 must be chosen so that the conductor 50 can be traversed by the predetermined speed current necessary for the operation of the envisioned winding. When the insulating conductor 50 comprising the grooves thus formed, has been wound around a coil to form a winding similar to the windings 24, the liquid dielectric has flowed very well in the passages formed by the grooves. By adjusting the spacing , the depth and the angle (although Figures 3 and 4 show the grooves 48 arranged 90 "from the longitudinal axis of the conductor 50, the grooves can be formed on the surface of the conductor according to any predetermined transverse angle) of orientation of the grooves thus formed in the conductor 50, the flow rate of the liquid dielectric can be adjusted.
On remarquera que les rainures 48 illustrées aux figures 3 et 4 se présentent sous la forme d'un sablier. Bien que cette forme ne soit pas nécessaire a la mise en oeuvre des la présente invention (par exemple des rainures droites , en variante, ont un fonctionnement satisfaisant), elles illustrent un exemple préféré de réalisation de la présente invention.Les rainures 48 en sablier constituent des passages en forme de sablier entre certaines parties contiguës des faces 52 des spires lorsque le conducteur 50 est bobiné pour former un enroulement, augmentant de ce fait le débit du diélectrique liquide a travers les passages en forme de sablier tout en fournissant, par I'intermédiaire des espaces 56 en forme de baril creés entre les rainures 48 en sablier, une surface de valeur suffisante sur la face 52 du conducteur 50 pour résister complètement aux efforts, de compression dus à l'enroulement serré du conducteur. Les figures 5 et 6 illustrent respectivement des vues en coupe des espaces 56 en forme de baril et des rainures 48 en sablier, et ces figures représentent en élévation la forme inédite de cette structure. Note that the grooves 48 illustrated in Figures 3 and 4 are in the form of an hourglass. Although this shape is not necessary for the implementation of the present invention (for example straight grooves, as a variant, have satisfactory operation), they illustrate a preferred embodiment of the present invention. The hourglass grooves 48 constitute hourglass-shaped passages between certain contiguous parts of the faces 52 of the turns when the conductor 50 is wound to form a winding, thereby increasing the flow rate of the liquid dielectric through the hourglass-shaped passages while providing, by I intermediary of the barrel-shaped spaces 56 created between the hourglass grooves 48, a surface of sufficient value on the face 52 of the conductor 50 to completely resist the compressive forces due to the tight winding of the conductor. Figures 5 and 6 respectively illustrate sectional views of the barrel-shaped spaces 56 and the hourglass grooves 48, and these figures show in elevation the original shape of this structure.
Bien qu'on ait des rainures droites et des rainures en sablier, la presente invention ne se limite à aucune forme particulière de rainure; elle comprend, au contraire, toutes les formes de rainures. La forme, l'angle et les dimensions de la rainure, ainsi que la forme et les dimensions du conducteur, peuvent être modifiés sans que l'on s'écarte des enseignements de la présente invention. Although there are straight grooves and hourglass grooves, the present invention is not limited to any particular form of groove; on the contrary, it includes all forms of grooves. The shape, angle and dimensions of the groove, as well as the shape and dimensions of the conductor, can be changed without departing from the teachings of the present invention.
L'appareil pour former des rainures espacées avec précision sur la surface d'un conducteur métallique allongé et en déplacement continu, tel que le conducteur 50, est représenté schématiquement a la figure 7A. The apparatus for forming precisely spaced grooves on the surface of an elongated and continuously moving metal conductor, such as conductor 50, is shown schematically in Figure 7A.
L'appareil à rainurer 60 comprend un socle 62 supportant un moyen 64, tel que l'appareil de coupe représente, pour rainurer la surface d'un conducteur métallique allongé et en déplacement continu; un moyen 66, tel que le moyen de réglage du positionnement, pour modifier la profondeur de la coupe effectuée par le moyen 64 à rainurer; et un moyen de soutien 68, tel que l'enclume de support représentée, pour supporter le conducteur métallique allongé et en déplacement continu. Le moyen 64à rainurer pourrait egalement être un dispositif de coupe à rayon laser, un appareil approprié d'estampage ou tout autre moyen pour former une rainure sur le conducteur métallique allongé et en déplacement continu.Le moyen de soutien 68 pourrait également être une surface horizontale de support, une serie de rouleaux parallèles ou tout autre moyen pour supporter le conducteur metallique allongé et en déplacement continu pendant l'opération de rainurage.The grooving apparatus 60 comprises a base 62 supporting means 64, such as the cutting apparatus represents, for grooving the surface of an elongated metallic conductor and in continuous movement; means 66, such as the positioning adjusting means, for modifying the depth of the cut made by the means 64 to be grooved; and support means 68, such as the support anvil shown, for supporting the elongated metal conductor in continuous movement. The grooving means 64 could also be a laser beam cutting device, a suitable stamping device or any other means for forming a groove on the elongated and continuously moving metallic conductor. The support means 68 could also be a horizontal surface support, a series of parallel rollers or any other means to support the elongated metal conductor and in continuous movement during the grooving operation.
L'appareil à rainurer 60 comprend un moyen pour faire varier la fréquence de fonctionnement du moyen 64 à rainurer, tel qu'une courroie 70 et un moteur 72 d'entraînement combinés à un régulateur de vitesse du moteur tel qu'il est représenté par la référence générale 74. En faisant varier la fréquence de fonctionnement, on peut régler le moyen 64 a rainurer de maniere a former les rainures à des intervalles prédéterminés sur la surface d'un conducteur métallique allongé et en déplacement continu tel que le conducteur 50.The grooving apparatus 60 includes means for varying the operating frequency of the grooving means 64, such as a belt 70 and a drive motor 72 combined with an engine speed regulator as shown by the general reference 74. By varying the operating frequency, the grooving means 64 can be adjusted so as to form the grooves at predetermined intervals on the surface of an elongated metallic conductor in continuous movement such as the conductor 50.
L'appareil a rainurer 60 comprend également un moyen 76 pour mesurer l'intervalle entre les rainures formées sur la surface du conducteur métallique allongé et en déplacement continu 60. Le moyen 76 de mesure comprend un moyen 78 de détection, une lampe à effet stroboscopique 80 électriquement connectée à un moyen 78 de détection auquel elle est sensible, et une échelle 82 des intervalles. La lampe à effet stro-bosco- pique 80 est disposée sur le socle 62 d'un côté et au-dessus du conducteur en déplacement tandis que l'échelle 82 des intervalles est placée de l'autre côté.Le moyen 78 de détection détecte la formation de chaque rainure par le moyen 64 a rainurer et il peut être constitué d'un dispositif magnétique électrique ou mécanique de détection ou de toute autre disposition pour detecter l'emplacement de chaque rainure formée par le moyen 64 à rainurer. Une disposition prévue pour le moyen 78 de détection est représentée schématiquement à la figure 7B; dans cette disposition, une came excentree 82" est montée pour tourner avec la tête 84 de coupe.Un dispositif créant des points mécaniques de contact 86 est monte de telle sorte que le bras 88 du levier des points de contact est pousse par un ressort vers la came excentrée 82' pour établir un contact momentané avec cette dernière. Lors de la rotation de la came excentrée 82i avec la tête 84 de coupe, les points mécaniques de contact 86 ouvrent et ferment mo mentanément, à chaque rotation de la tête 84 de coupe, le circuit electri que alimentant la lampe à effet stroboscopique 80 amenant celle-ci à cli- gnoter et a éclairer momentanément l'échelle 82 des intervalles et une partie prédéterriinée du conducteur allongé et en déplacement continu 50 flou- vellement rainuré, lorsque le moyen 78 de détection détecte la formation de chaque rainure. Une image fixe momentanée du conducteur en déplacement 50 est obtenue a l'endroit de l'échelle 82 des intervalles9 permettant donc à un opérateur de comparer l'intervalle entre les rainures avec l'échelle des intervalles, et de régler la fréquence de fonctionnement du moyen 64 pour former les rainures à un intervalle prédéterminé sur la sur face 52 du conducteur allongé en déplacement 50. The grooving apparatus 60 also includes means 76 for measuring the interval between the grooves formed on the surface of the elongated and continuously moving metallic conductor 60. The measurement means 76 includes detection means 78, a strobe lamp 80 electrically connected to a detection means 78 to which it is sensitive, and a scale 82 of intervals. The stroboscopic effect lamp 80 is placed on the base 62 on one side and above the moving conductor while the scale 82 of the intervals is placed on the other side. The detection means 78 detects the formation of each groove by the means 64 to be grooved and it may consist of a magnetic electrical or mechanical detection device or of any other arrangement for detecting the location of each groove formed by the means 64 to be grooved. An arrangement provided for the detection means 78 is shown diagrammatically in FIG. 7B; in this arrangement, an eccentric cam 82 "is mounted to rotate with the cutting head 84. A device creating mechanical contact points 86 is mounted so that the arm 88 of the contact point lever is pushed by a spring towards the eccentric cam 82 ′ to establish momentary contact with the latter. When the eccentric cam 82i rotates with the cutting head 84, the mechanical contact points 86 open and close momentarily, with each rotation of the head 84 of cut, the electric circuit supplying the stroboscopic lamp 80 causing it to flash and momentarily illuminate the scale 82 of the intervals and a predetermined portion of the elongated conductor and in continuous movement 50 flutively grooved, when the detection means 78 detects the formation of each groove. A momentary fixed image of the moving conductor 50 is obtained at the location of the scale 82 of the intervals 9 thus allowing an operator to compare the interval between the grooves with the scale of intervals, and adjust the operating frequency of the means 64 to form the grooves at a predetermined interval on the surface 52 of the elongated conductor in movement 50.
Afin de donner aux rainures 48 de la surface 52 du conducteur 50 (voir figures 3 et 4) la forme d'un sablier décrite ci-dessus, la tête 84 de coupe comprend une plaquette de coupe 90 à surface concave comme le représente la figure 7C. Les extrémités de la surface concave 92 de la plaquette de coupe 90 sont en contact avec les extremites dela surface 52 du conducteur en déplacement continu 50 plus tôt, plus longtemps et plus pro fondément que la partie médiane de la surface concave 92 de la plaquette de coupe et, de ce fait, elles forment des rainures en sablier telles que les rainures 48. In order to give the grooves 48 of the surface 52 of the conductor 50 (see Figures 3 and 4) the shape of an hourglass described above, the cutting head 84 comprises a cutting insert 90 with a concave surface as shown in the figure 7C. The ends of the concave surface 92 of the cutting insert 90 are in contact with the ends of the surface 52 of the continuously moving conductor 50 earlier, longer and more deeply than the middle part of the concave surface 92 of the cutting insert. cut and, therefore, they form hourglass grooves such as grooves 48.
Un opérateur peut mesurer l'intervalle effectif entre les rainures formées, en comparant l'intervalle des rainures sur l'image momentanee avec l'intervalle desire sur l'échelle 82 des intervalles et en faisant varier la fréquence de fonctionnement du moyen 64 à rainurer, par exemple en faisant varier la vitesse angulaire de la tête 84 de coupe (voir figure 7B) grâce à un réglage de la vitesse du moteur 72, afin de former, sur la surface 52 du conducteur en déplacement 50, les rainures à un intervalle désiré. An operator can measure the effective interval between the grooves formed, by comparing the interval of the grooves on the momentary image with the desired interval on the scale 82 of the intervals and by varying the operating frequency of the means 64 to be grooved. , for example by varying the angular speed of the cutting head 84 (see FIG. 7B) by adjusting the speed of the motor 72, in order to form, on the surface 52 of the moving conductor 50, the grooves at an interval longed for.
Après avoir formé les rainures à un intervalle désiré sur la surface 52, on fait passer le conducteur 50 dans un moyen, de référence génerale 110, pour revêtir electrostatiquement ce conducteur d'une poudre. After having formed the grooves at a desired interval on the surface 52, the conductor 50 is passed through a means, of general reference 110, to electrostatically coat this conductor with a powder.
Le moyen 110 comprend un moyen 112 pour chauffer le conducteur 50 à une température prédéterminée pour constituer une couche uniforme homogène d'isolant solide. L'appareil et la manière de déposer electrostatiquement à- la périphérie d'un conducteur allonge, en déplacement continu et de section transversale rectangulaire, tel qu'un conducteur 50, une couche uniforme de poudre solide polymérique de résine finement divisee, fondue à chaud et durcie, sans solvants, sont décrits dans le brevet américain nO 4 051 809.Fondamentalement, une couche uniforme de poudre polymérique de résine finement divisée, fondue à chaud et durcie,sans solvants,telle qu'une poudre de résine êpoxy, est déposée électrostatiquement a la péri phérie du conducteur rainuré 50 par un moyen 110 de dépôt électrostatique de poudre et le conducteur rainuré 50 uniformément revêtu est chauffé à une température prédéterminée dans le moyen 112 de chauffage. Une température de 500 "C par exemple est appropriée pour fondre les particules de l'isolant sous forme de poudre et pour former un revêtement uniforme et homogène d'isolant solide.Le conducteur rainuré 50 ainsi isolé se carac- térise par son revêtement uniforme et homogène d'isolant, c'est-a-dire que l'épaisseur de l'isolant dans les rainures est la même que l'epaisseur de l'isolant sur le reste de la périphérie du conducteur 50.The means 110 includes means 112 for heating the conductor 50 to a predetermined temperature to form a uniform homogeneous layer of solid insulation. The apparatus and the manner of electrostatically depositing on the periphery of an elongate conductor, in continuous displacement and of rectangular cross section, such as a conductor 50, a uniform layer of polymeric solid powder of finely divided resin, hot melted and cured, solvent-free, are described in U.S. Patent No. 4,051,809. Basically, a uniform layer of finely divided resin polymer powder, hot melted and cured, solvent-free, such as epoxy resin powder, is deposited. electrostatically on the periphery of the grooved conductor 50 by means 110 of electrostatic powder deposition and the grooved conductor 50 uniformly coated is heated to a predetermined temperature in the heating means 112. A temperature of 500 ° C., for example, is suitable for melting the particles of the insulation in powder form and for forming a uniform and homogeneous coating of solid insulation. The grooved conductor 50 thus isolated is characterized by its uniform coating and homogeneous insulation, that is to say that the thickness of the insulation in the grooves is the same as the thickness of the insulation on the rest of the periphery of the conductor 50.
Un deuxième procéde utilise en variante pour créer des irrégula- rites à la surface d'un conducteur allongé tel qu'un conducteur 50 comportant un revêtement uniforme, homogène et solide d'isolant électrique tel qu'on l'a décrit ci-dessus, consiste à former, à des intervalles predeterminés, des bossages ou protubérances dans la matière isolante elle-même. A second method uses, as a variant, to create irregularities on the surface of an elongated conductor such as a conductor 50 comprising a uniform, homogeneous and solid coating of electrical insulator as described above, consists in forming, at predetermined intervals, bosses or protuberances in the insulating material itself.
L'appareil pour mettre en oeuvre ce procédé est représenté à la figure 8.The apparatus for implementing this method is shown in FIG. 8.
Un bâton 120 formé de poudre isolante comprimée alimente en continu un moyen 122 pour couper de petits morceaux d'isolant comprimé et faire tomber ces morceaux sur la surface 52 du conducteur allongé- en déplacement continu.50 que l'on fait ensuite passer dans un moyen pour le revêtir électrostatiquement d'une poudre et le chauffer comme on l'a décrit cidessus. De cette maniere, les petits morceaux d'isolant comprimé enpoudre et le revêtement uniforme de particules en poudre du même isolant fondent pour former un revêtement uniforme et homogène d'isolant solide présentant a des intervalles prédéterminés des bossages ou protubérances de la matière isolante, de manière à former des irrégularités à la surface du conducteur isolé.A stick 120 formed of compressed insulating powder continuously feeds a means 122 for cutting small pieces of compressed insulation and dropping these pieces on the surface 52 of the elongated conductor in continuous movement.50 which is then passed through a means for electrostatically coating it with a powder and heating it as described above. In this way, the small pieces of powdered compressed insulation and the uniform coating of powdered particles of the same insulation melt to form a uniform and homogeneous coating of solid insulation having at predetermined intervals bosses or protuberances of the insulating material, so as to form irregularities on the surface of the insulated conductor.
En conclusion, la présente invention décrit un appareil électrique d'induction à refroidissement par évaporation de type perfectionnég dont l'enroulement est constitué d'un conducteur métallique allongé présentant des protubérances formées à sa surface de manière à ménager des passages entre certaines parties contiguës des faces des spires, afin de permettre l'écoulement d'un liquide diélectrique vaporisable à travers l'enroulement.Bien que la présente invention ait été mise au point pour résoudre des difficultés relatives à l'industrie des transformateurs, on doit bien se rendre compte que la présente invention ne se limite pas au domaine des transformateurs mais qu'elle est applicable également à tous les appareils d'induction a refroidissement par évaporation, dans les- quels il est souhaitable que le fini uniforme d'un conducteur isolé par un revêtement de poudre se combine avec des protubérances sur la surface des spires isolées des enroulements d'induction, de manière à ménager des passages qui permettent l'écoulement d'un diélectrique liquide vaporisable à travers les enroulements. In conclusion, the present invention describes an improved evaporative-cooling electric induction device, the winding of which consists of an elongated metallic conductor having protuberances formed on its surface so as to provide passages between certain contiguous parts of the sides of the turns, to allow the flow of a vaporizable dielectric liquid through the winding. Although the present invention has been developed to solve difficulties relating to the transformer industry, it must be appreciated that the present invention is not limited to the field of transformers but that it is also applicable to all induction devices with evaporative cooling, in which it is desirable that the uniform finish of a conductor insulated by a coating powder combines with protuberances on the surface of the turns isolated from the induction windings, so as to spare d es passages which allow the flow of a vaporizable liquid dielectric through the windings.
L'appréciation de certaines des valeurs de mesure indiquées cidessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. The appreciation of some of the measurement values indicated above must take into account the fact that they come from the conversion of Anglo-Saxon units into metric units.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa tison qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront a l'homme de l'art. The present invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described, it is on the contrary liable to variants and modifications which will appear to those skilled in the art.
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