FR2787625A1 - Transformer electromagnetic protection element having lower circular section with central hole and upper circular enclosing section with varnished inner/outer face area and outer soldered wire connection. - Google Patents
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Abstract
Description
l L'invention se rapporte à un élément de transformateur ainsi qu'à unThe invention relates to a transformer element as well as to a
transformateur comprenant ledit élément. transformer comprising said element.
L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication dudit élément. The invention also relates to a method of manufacturing said element.
Les transformateurs sont des appareils statiques à induction électromagnétique, qui transforment un système de tension et de courant alternatif en un ou plusieurs autres systèmes de tension et de courant de même Transformers are static electromagnetic induction devices, which transform an alternating voltage and current system into one or more other voltage and current systems similarly
fréquence, mais généralement de valeur différente. frequency, but generally of different value.
Un transformateur n'a pas de caractéristique idéale; la perméabilité A transformer does not have an ideal characteristic; permeability
magnétique du matériau utilisé n'étant pas infinie, il existe un cycle d'hysteresis. magnetic of the material used is not infinite, there is a cycle of hysteresis.
La non linéarité de la courbe B-H du matériau, la self de fuite, la capacité parasite etc.. sont causes de parasites électromagnétiques et par conséquent à The non-linearity of the B-H curve of the material, the leakage self, the stray capacitance, etc., are the cause of electromagnetic interference and therefore
l'origine d'harmoniques élevées qui s'additionnent au courant en ligne. the origin of high harmonics which add to the line current.
Ainsi, le courant est transformé en un train d'impulsions. Thus, the current is transformed into a train of pulses.
Ces perturbations électromagnétiques, en particulier la capacité parasite, sont réduites, dans l'état de la technique, par l'action d'un écran entre les enroulements. Est également connu dans l'état de la technique que l'adjonction d'un écran électrostatique entre primaire et secondaire, relié à la masse de l'équipement électronique et à la terre, permet de mieux séparer l'utilisateur (correspondant These electromagnetic disturbances, in particular the stray capacitance, are reduced, in the prior art, by the action of a screen between the windings. It is also known in the state of the art that the addition of an electrostatic screen between primary and secondary, connected to the ground of the electronic equipment and to the ground, makes it possible to better separate the user (corresponding
au secondaire) de la source haute tension (correspondant au primaire). at the secondary) of the high voltage source (corresponding to the primary).
Ceci est important dans la mesure o, dans certaines circonstances, le courant This is important since, under certain circumstances, the current
électrique, même à basse tension, peut être la source d'accidents graves. electric, even at low voltage, can be the source of serious accidents.
-- TT..- TT ..
Le document FR-2-664 088 décrit un transformateur symétrique, pour équipement de transmission, comprenant un primaire, un secondaire et un écran électromagnétique intégré entre le primaire et le secondaire dont il est The document FR-2-664 088 describes a symmetrical transformer, for transmission equipment, comprising a primary, a secondary and an electromagnetic screen integrated between the primary and the secondary of which it is
galvaniquement isolé.galvanically isolated.
Le primaire du transformateur est scindé en deux enroulements concentriques interconnectés entre lesquels le secondaire est monté en sandwich et l'écran électromagnétique est scindé en deux éléments interconnectés respectivement The transformer primary is split into two interconnected concentric windings between which the secondary is sandwiched and the electromagnetic screen is split into two interconnected elements respectively
insérés entre l'un des enroulements concentriques du primaire et le secondaire. inserted between one of the concentric windings of the primary and the secondary.
Le document FR-2-683 671 décrit un appareil à induction fixe comportant des noyaux dans lesquels des circuits magnétiques sont créés, un premier bobinage encerclant les noyaux et le second bobinage encerclant également Document FR-2-683 671 describes a fixed induction device comprising cores in which magnetic circuits are created, a first coil encircling the cores and the second coil also encircling
les noyaux.the kernels.
L'appareil comporte également des premiers écrans électrostatiques disposés entre le premier bobinage et le second bobinage et des seconds écrans électrostatiques disposés entre les noyaux et les premiers et seconds bobinage et couvrant toutes les surfaces des noyaux qui font face au premier et second The apparatus also includes first electrostatic screens disposed between the first coil and the second coil and second electrostatic screens disposed between the cores and the first and second coils and covering all the surfaces of the cores which face the first and second
bobinage.winding.
Le document FR-1-538 339 décrit des écrans électrostatiques notamment pour The document FR-1-538 339 describes electrostatic screens in particular for
transformateurs toroïdaux.toroidal transformers.
Le document FR-2-226 734 décrit un transformateur pourvu d'écrans magnétiques. Le document FR-2-412 922 décrit un transformateur comprenant un enroulement primaire ayant deux bornes, un enroulement secondaire ayant deux bornes et un noyau magnétique combiné à l'enroulement primaire et à l'enroulement secondaire, le transformateur comprenant un écran statique placé entre le primaire et le secondaire, de sorte à limiter les rayonnements gênants. Le document FR-2-389 209 décrit un transformateur pourvu d'écrans électrostatiques entre ses enroulements, écrans constitués par une spirale plate couverte de fil conducteur verni enroulé autour de la carcasse du transformateur. Le document FR-2-399 108 décrit un transformateur comprenant un écran électrostatique entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire, une Document FR-2-226 734 describes a transformer provided with magnetic screens. Document FR-2-412 922 describes a transformer comprising a primary winding having two terminals, a secondary winding having two terminals and a magnetic core combined with the primary winding and the secondary winding, the transformer comprising a static screen placed between primary and secondary, so as to limit bothersome radiation. Document FR-2-389 209 describes a transformer provided with electrostatic screens between its windings, screens constituted by a flat spiral covered with varnished conductive wire wound around the carcass of the transformer. Document FR-2-399 108 describes a transformer comprising an electrostatic screen between the primary winding and the secondary winding, a
extrémité de l'écran étant relié au potentiel de masse, du côté du primaire. end of the screen being connected to the ground potential, on the primary side.
Le document FR-2-468 965 décrit une structure de blindage contre les interférences électromagnétiques comprenant des pellicules minces formant des couches alternées de métaux ayant une conductivité relativement élevée et de métaux ayant une conductivité relativement basse de manière à combiner les effets de la réflexion et de l'absorption afin de maximiser l'atténuation Document FR-2-468 965 describes an electromagnetic interference shielding structure comprising thin films forming alternating layers of metals having relatively high conductivity and metals having relatively low conductivity so as to combine the effects of reflection and absorption to maximize the attenuation
produite par la structure.produced by the structure.
La structure de transformateur objet de la présente invention permet de réduire de manière importante la capacité parasite et assure une protection renforcée The transformer structure which is the subject of the present invention makes it possible to significantly reduce the stray capacitance and provides reinforced protection.
de l'utilisateur pour des tensions diélectriques élevées. of the user for high dielectric voltages.
A cette fin, I'invention se rapporte, selon un premier aspect à un élément de protection électromagnétique, destiné à être associé à un transformateur comprenant, en combinaison: - une coquille inférieure pourvue d'un trou traversant sur sa paroi de fond une jupe annulaire s'étendant en saillie depuis ladite paroi de fond; - une coquille supérieure pourvu d'un trou traversant sur sa paroi de fond une jupe annulaire s'étendant en saillie depuis ladite paroi de fond; - la coquille supérieure étant emboîtable, sur une partie de la hauteur de sa jupe annulaire sur la coquille inférieure; - des vernissages sur chacune des deux faces des parois de fond des coquilles autour des trous traversant un fil soudé à la coquille supérieure, au voisinage de son bord libre inférieur, To this end, the invention relates, according to a first aspect to an electromagnetic protection element, intended to be associated with a transformer comprising, in combination: - a lower shell provided with a hole passing through a skirt on its bottom wall annular extending from said bottom wall; - An upper shell provided with a hole traversing on its bottom wall an annular skirt projecting from said bottom wall; - The upper shell being nestable, over part of the height of its annular skirt on the lower shell; varnishes on each of the two faces of the bottom walls of the shells around the holes passing through a wire welded to the upper shell, in the vicinity of its lower free edge,
de sorte que la soudure relie électriquement les deux coquilles. so that the weld electrically connects the two shells.
Les trous traversants sont sensiblement de même diamètre et placés au regard lI'un de l'autre lorsque les coquilles sont emboîtées. Les coquilles sont de symétrie de révolution autour d'un axe central par rapport The through holes are of substantially the same diameter and placed facing one another when the shells are fitted. The shells are of symmetry of revolution around a central axis relative to
aux trous traversants.through holes.
Les coquilles sont élaborées en un matériau choisi parmi le groupe comprenant The shells are made from a material chosen from the group comprising
le cuivre, les alliages de cuivre.copper, copper alloys.
L'invention se rapporte, selon un deuxième aspect, à un transformateur pourvu d'un élément de protection électromagnétique tel que défini ci-dessus, le The invention relates, according to a second aspect, to a transformer provided with an electromagnetic protection element as defined above, the
bobinage était inséré entre les coquilles. coil was inserted between the shells.
L'invention se rapporte, selon un troisième aspect, à un procédé de fabrication d'un élément de protection tel que défini ci-dessus, le procédé comprenant les étapes de: - mise en forme par pressage, estampage, matriçage d'une coquille supérieure; - mise en forme par pressage, estampage, matriçage d'une coquille inférieure; à partir d'une bande de matériau conducteur tel que cuivre ou un alliage de The invention relates, according to a third aspect, to a method of manufacturing a protective element as defined above, the method comprising the steps of: - shaping by pressing, stamping, stamping of a shell superior; - shaping by pressing, stamping, stamping of a lower shell; from a strip of conductive material such as copper or an alloy of
cuivre.copper.
Le procédé comprend un étape de perçage des trous traversants The method includes a step of drilling through holes
postérieurement au formage des coquilles. after the formation of the shells.
Dans un autre mode de réalisation, les trous traversants sont percés avant la In another embodiment, the through holes are drilled before the
mise en forme des coquilles.shaping of shells.
Dans un autre mode de réalisation, le perçage et le formage des coquilles sont In another embodiment, the drilling and the forming of the shells are
sensiblement simultanés.substantially simultaneous.
Le procédé comprend les étapes ultérieures de vernissage sur le champ des trous traversants et autour desdits trous sur chaque face de la paroi de fond The method comprises the subsequent stages of varnishing on the field of the through holes and around said holes on each face of the bottom wall.
des coquilles.shells.
Le vernissage est effectué sur un secteur annulaire autour des trous traversants. Le diamètre du secteur annulaire est de l'ordre de deux fois le diamètre des The varnishing is carried out on an annular sector around the through holes. The diameter of the annular sector is of the order of twice the diameter of the
trous traversants.through holes.
Le procédé comprend une étape de soudure d'un fil sur la coquille supérieure, au voisinage de son bord libre inférieur, de sorte à relier électriquement les The method comprises a step of welding a wire on the upper shell, in the vicinity of its lower free edge, so as to electrically connect the
deux coquilles.two shells.
D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la Other aspects and advantages of the invention will become apparent during the course of the
description suivante d'un mode de réalisation, description qui va être faite en se following description of an embodiment, description which will be made in
référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une coquille supérieure de l'élément de transformateur selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus de la coquille inférieure de l'élément de transformateur selon l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective des deux coquilles supérieure et inférieure après assemblage; - la figure 4 est un schéma du procédé d'assemblage des coquilles supérieure referring to the appended drawings in which: - Figure 1 is a perspective view of an upper shell of the transformer element according to the invention; - Figure 2 is a top view of the lower shell of the transformer element according to the invention; - Figure 3 is a perspective view of the two upper and lower shells after assembly; - Figure 4 is a diagram of the upper shell assembly process
et inférieure.and lower.
Dans la suite du texte, les dimensions sont données à titre purement indicatif. In the following text, the dimensions are given for information only.
Les coquilles inférieure 1 et supérieure 2 peuvent être réalisées en cuivre ou The lower 1 and upper 2 shells can be made of copper or
alliage de cuivre recuit.annealed copper alloy.
La coquille inférieure 1, dans un mode de réalisation indicatif, à une hauteur de mm environ, un diamètre interne à sa base D1 de 14,6 mm plus ou moins 0,2 The lower shell 1, in an indicative embodiment, at a height of approximately mm, an internal diameter at its base D1 of 14.6 mm more or less 0.2
mm et un diamètre interne supérieur D'l de 15 mm environ. mm and a greater internal diameter D'l of approximately 15 mm.
La coquille supérieure 2, dans ledit mode de réalisation, a alors une hauteur de mm environ, un diamètre interne à sa base D2 de 14 mm plus ou moins 0,2 The upper shell 2, in said embodiment, then has a height of approximately mm, an internal diameter at its base D2 of 14 mm more or less 0.2
mm et un diamètre interne supérieur D'2 de 14,6 mm. mm and an upper internal diameter D'2 of 14.6 mm.
La coquille supérieure 2 comporte un trou 3 central dans sa paroi de fond 4. The upper shell 2 has a central hole 3 in its bottom wall 4.
Le trou 3 a un diamètre de l'ordre de 3,5 mm dans le mode de réalisation The hole 3 has a diameter of the order of 3.5 mm in the embodiment
indicatif considéré ci-dessus.indicative considered above.
Un vernissage 5 du trou 3 est réalisé sur la face interne 6 et la face externe 7 A varnishing 5 of the hole 3 is carried out on the internal face 6 and the external face 7
de la paroi de fond 4 de la coquille supérieure 2. of the bottom wall 4 of the upper shell 2.
Le vernissage 5 forme un anneau de diamètre extérieur de l'ordre de 7 mm The varnishing 5 forms a ring with an outside diameter of the order of 7 mm
dans la réalisation considérée.in the realization considered.
Le vernissage est également effectué sur le champs 8 du trou 3. The varnishing is also carried out on the field 8 of the hole 3.
De même, la coquille inférieure 1 comporte un trou 3' central dans sa paroi de fond 4', ce trou 3' ayant sensiblement le même diamètre que le trou 3 et Similarly, the lower shell 1 has a hole 3 'central in its bottom wall 4', this hole 3 'having substantially the same diameter as the hole 3 and
comportant un vernissage 5' analogue au vernissage 5. comprising a varnishing 5 'similar to varnishing 5.
L'on décrit maintenant le procédé ou fabrication et l'assemblage des coquilles We now describe the process or manufacturing and assembly of the shells
supérieure et inférieure.upper and lower.
L'on découpe, tout d'abord, un bloc rectangulaire 10 de feuilles de matière We first cut a rectangular block 10 of sheets of material
conductrice telle que du cuivre recuit, par exemple. conductive such as annealed copper, for example.
Cette découpe peut être réalisée à la scie à ruban, par jet d'eau, par laser, par This cutting can be carried out with a band saw, by water jet, by laser, by
électroérosion ou tout autre procédé équivalent. EDM or any equivalent process.
Dans ce bloc rectangulaire 10, on découpe des paquets carrés 11, de In this rectangular block 10, square packets 11 are cut, of
dimensions 26mm X 26 mm X 5 mm, dans la réalisation considérée. dimensions 26mm X 26 mm X 5 mm, in the embodiment under consideration.
On découpe, par ailleurs, dans une deuxième matière telle que l'aluminium, des carrés 12, de dimensions 26 mm X 26 mm X 5mm, dans la réalisation considérée. Les paquets carrés 11 sont mis en presse sur un tour entre deux carrés 12 et l'ensemble est diminué au tour jusqu'à obtenir une rondelle, de diamètre de Furthermore, squares 12, of dimensions 26 mm X 26 mm X 5mm, are cut from a second material such as aluminum, in the embodiment under consideration. The square packets 11 are pressed on a lathe between two squares 12 and the assembly is reduced in lathe until a washer, of diameter of
l'ordre de 22 mm dans la réalisation considérée. of the order of 22 mm in the embodiment considered.
La coquille inférieure 1 est par ailleurs mise en forme par pressage, estampage, The lower shell 1 is moreover shaped by pressing, stamping,
formage ou tout autre procédé équivalent. forming or any other equivalent process.
De même, la coquille supérieure 2 est mise en forme par pressage, estampage, Likewise, the upper shell 2 is shaped by pressing, stamping,
formage ou tout autre procédé équivalent. forming or any other equivalent process.
Les vernissages 5, 5' sont effectués sur les deux faces 6, 6', 7, 7' des parois de fond 4, 4' des coquilles supérieure et inférieure, ainsi que sur les champs 8, 8' The varnishings 5, 5 'are carried out on the two faces 6, 6', 7, 7 'of the bottom walls 4, 4' of the upper and lower shells, as well as on the fields 8, 8 '
des trous 3, 3'.holes 3, 3 '.
Les deux coquilles sont alors placées sur le bobinage et un fil 13 est soudé sur la coquille supérieure, au voisinage de sons bord libre inférieur, de sorte que la The two shells are then placed on the winding and a wire 13 is welded to the upper shell, in the vicinity of its lower free edge, so that the
soudure relie électriquement les deux coquilles. solder electrically connects the two shells.
L'utilisation d'un écran pour transformateur tel que décrit ci-dessus a permis de réduire la capacité parasite et de protéger l'utilisateur (correspondant au The use of a transformer screen as described above made it possible to reduce the parasitic capacity and to protect the user (corresponding to the
secondaire) d'une tension diélectrique élevée. secondary) of a high dielectric voltage.
Des capacités parasites de l'ordre de 1,7 pF et une protection efficace de l'utilisateur pour une tension diélectrique de l'ordre de 300 VAC ont pu être obtenues pour des transformateurs de ligne type 86F9691 et 86F9692 (IBM) Parasitic capacitances of the order of 1.7 pF and effective user protection for a dielectric voltage of the order of 300 VAC have been obtained for line transformers type 86F9691 and 86F9692 (IBM)
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FR9816042A FR2787625B1 (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | ELECTROMAGNETIC PROTECTION ELEMENT FOR TRANSFORMERS AND METHOD OF MANUFACTURING THIS ELEMENT |
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FR2787625A1 true FR2787625A1 (en) | 2000-06-23 |
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