COURANTS ALTERNATIFS POLYPHASÉS EN COURANTS ALTERNATIFS POLYPHASÉS

Transformateurs diphasés. — L’emploi des courants diphasés est beaucoup moins fréquent que celui des courants triphasés, et cela justifie la rareté de transformateurs spéciaux établis pour ces courants. En pratique, la transformation de courants diphasés en courants diphasés s'obtient par deux transformateurs à courants alternatifs simples (dits monophasés) alimentés l’un par le circuit sinus et l’autre par le circuit cosinus. On pourrait cependant réaliser un transformateur diphasé unique avec trois noyaux magnétiques reliés par deux traverses. Les noyaux extrêmes recevraient chacun l’un des deux bobinages, et le noyau du milieu sans bobinage serviraitde retour commun aux deux Ilux magnétiques. L’emploi de deux transformateurs distincts est tout aussi avantageux, plus symétrique et n’exige pas une construction spéciale; aussi ne construit-on pas, en général, de transformateurs diphasés d’une forme spéciale.

Transformateurs triphasés. — La transformation des courants alternatifs triphasés en courants alternatifs triphasés peut s’obtenir en employant trois transformateurs à courants alternatifs simples dont les primaires sont convenablement couplés entre eux, en étoile ou en triangle, en Y ou en A, en enroulement ouvert ou en enroulement fermé. Cette solution, la plus simple, est cependant la plus coûteuse et la plus encombrante ; aussi préfère-t-on, en général, établir des transformateurs spéciaux constitués, en principe, par trois noyaux magnétiques à axes parallèles réunis par deux culasses. Ces trois axes vont tantôt dans un même plan, tantôt disposés aux trois sommets d’un triangle équilatéral. La première solution est moins encombrante, la seconde est plus symétrique : elles jouissent actuellement d’une égale faveur, comme on pourra s’en convaincre par la description de quelques appareils exposés et pris pour types.

Transformateurs à courants triphasés Schneider et C"'. — La série courante de ces appareils comporte 11 types différents correspondant à des puissances allant de 'i à 100 kilowatts.

Les trois noyaux bobinés sont verticaux et de section carrée à angles abattus ; vus en plan, ils correspondent aux trois sommets d’un triangle équilatéral par raison de symétrie. Les culasses réunissant magnétiquement les extrémités des noyaux sont constituées par des paquets de tôles assemblés et pliés en forme de V. Après introduction des enroulements primaire et secondaire, les culasses sont serrées contre les noyaux entre deux plateaux en fonte dont l’un, celui inférieur, est muni de pieds et sert de socle au transformateur; une tige centrale, servant également au serrage, est terminée à sa parti 1 supérieure par un anneau de levage au moyen duquel on peut déplacer l’appareil.

Les enroulements primaire et secondaire sont composés, soit de bobines superposées et appartenant alternativement aux deux circu !s. soit de bobines concentriques, le secondaire étant alors à l’intérieur du primaire. Dans h s deux ras, un jeu suffisant est laissé entre les enroulements et les royaux pour la ventilation.

Los enroulements primaires sont, en général, bobinés avec du fil de cuivre déliante conductibilité, tandis (pie les enroulements secondaires sont constitués au moyen de ruban de cuivre utilisant mieux l'espace qui leur e;t réservé. Les isilnvml j sont tels que les appareils puissent supporter sans danger une Puis on double de la tension norma’e.

Les bornes primaires et secondaires sont fixées sur les cala '-ses inférieures, au-dessous des bobines, avec interposition d'isolateurs en porcelaine. Le transformateur est complètement entouré par une tôle perforée fixée aux plateaux en fonte et dans laquelle sont pratiquées trois portes pour la visite et l’accès des bornes ; ces portes sont fermées pendant le fonctionnement de l’appareil.

Le rendement de ces transformateurs est d’environ 0,975 pour la pleine charge ; la variation de la différence de potentiel aux bornes entre la marche à vide et la pleine charge sur circuit non inductif est d’environ 1,5 pour 100.

L’ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITIOiN

La figure 21 se rapporte à un transformateur triphasé de 50 kilovolts-ampères avec bobines primaires et secondaires superposées et alternées. Les résultats d'essai qui suivent ont trait à un transformateur du même type et de même puissance, mais à bobines concentriques.

Résultats d'essais effectues sur un transformateur de 50 kilovolts-ampères. — En charge normale, le primaire prend une intensité de 9,6 ampères sous une différence de potentiel de

3 000 volts composés; le secondaire fournit une intensité de 260 ampères sous une différence de potentiel d’environ 111 volts composés ; la fréquence est de 50 périodes par seconde; le rapport de transformation est égal à 27.

La hauteur d’un noyau est de 720 mm ; le côté de la section carrée d’un noyau est de 141 mm, si l’on néglige l’abatage des angles. La hauteur d'une culasse est de 190 mm comptée verticalement ; les axes des trois noyaux se trouvent sur une circonférence de 400 mm de diamètre.

L’enroulement secondaire intérieur est composé par un noyau d’une seule bobine de 27 spires d’un conducteur constitué par 3 rubans de cuivre rouge en parallèle, chaque ruban ayant 46 mm de largeur et 2,3 mm d'épaisseur.

Ternies de marche en heu rca

Fio. 22. — Transformateur à courants triphasés de 50 kilovoltsampères. Elévation de température des tôles (e,) et des bobines («/,) en fonction du temps.

L’enroulement primaire extérieur comprend, par noyau, 5 bobines ayant ensemble 730 spires d’un fil guipé de 3,9 mm de diamètre nu.

Les densités de courant sont de 0,8 ampère par mma, tant pour le primaire que pour le secondaire ; l'induction maxima dans les noyaux est de 6 200 gauss.

Essai à 7 000 volts. — La tension de 7 000 volts efficaces était obtenue à l'aide d'un transformateur auxiliaire et mesurée directement au voltmètre électrostatique de lord Kelvin. Cette tension de 7 000 volts fut appliquée successivement, à raison de vingt minutes par opération : 1° entre le secondaire et la masse ; 2° entre le secondaire et le primaire ; 3° entre le primaire et la masse.

On ne put observer aucune effluve appréciable.

Mesure des résistances primaire et secondaire . — Le primaire et le secondaire étant groupés en éfoile, on trouva, comme moyenne, au pont de Wlieatstone, 1,86 ohm pour deux branches de l'étoile primaire à la température ordinaire, soit 0,93 ohm par branche. Pour le secondaire, on fit passer un courant continu, et le quotient de la chute de tension observée

TRANSFORMATEURS INSTANTANES OU IMMEDIATS

par l'intensité donna 0,003 ohm pour deux branches de l’étoile, soit 0,0015 ohm par branche.

Les mesures de résistances effectuées à chaud de la même façon ont donné par branche : 1,25 ohm pour le primaire et 0,00178 ohm pour le secondaire.

Elévation de température. — La courbe ci-dessus {ftrj. 22) donne la progression des élévations de température au-dessus de celle ambiante pour les enroulements et les tôles, à différents moments d’une marche consécutive d’une quinzaine d'heures à pleine charge.

Mesure d'isolement à chaud. — Un galvanomètre Deprez-d’Arsonval, non shunté, monté en circuit avec une pile et une résistance de 1 mégohm, donnait une déviation de 150 divisions, lue sur son échelle; on n’obtint aucune déviation sensible en remplaçant le mégohm successivement parles trois résistances d’isolement à mesurer : primaire-fer, secondaire-fer et primairesecondaire.

Self-induction. — Le secondaire étant en court-circuit, on applique aux bornes du primaire une différence de potentiel progressivement croissante. Des lectures faites simultanément à l'électrodynamomètre, au wattmètre et au voltmètre ont donné pour le primaire:

Ampères — . 9,0 4,9

Volts . „ . 155 77

Watts . 1069 »

Dépense à vide. — Le secondaire étant traversé seul par un courant d'une fréquence de 50 périodes par seconde de manière à obtenir 111 volts aux bornes, on a relevé:

Volts . m

Ampères . 8,5

Watts . 698

En mettant la formule de Steinmetz sous la forme :

-77 = 7) fBmax1’" watts par kg,

(P, puissance en wats ; M, masse en kilogrammes), la dépense précédente de 098 watts correspond à :

ri = 0,0023.

Rendement. — Connaissant les résistances à chaud des enroulements et la perte à vide, on trouve aisément par le calcul le rendement aux différentes charges pour cos y = 1 :

A pleine charge (50 000 watts) . 0,972

A demi-charge (25 000 watts) . 0,963

A quart de charge (12 500 watts) . 0,943

Chute de tension. — La chute ohmique dans le primaire est :

1,25 X 6,6 X v/i = 20,78 volts,

soit 0,693 pour 100 de 3 000 volts ; celle dans le secondaire est :

0,00178 X 260 X v;3 = 0,802 volt, soit 0,722 pour 100 de 111 volts.

Le pourcentage total relatif à la perte ohmique est donc de 1,415 pour 100.

La force électromotrice de self-induction pour la pleine charge ayant été trouvée égale

(155 xx ioO\

— „ ^ — - ) de la différence de potentiel primaire, le diagramme de

Kapp conduit à une chute de tension relative de 1,548 pour 100 pour la marche en charge non inductive par rapport à la marche h vide.

Transformateur triphasé Ganz et C"\ — Pour alimenter les moteurs du pont roulant exposé par la maison Ganz et Cie, de Budapest, on avait installé un transformateur triphasé d'une puissance de 30 kilovolts-ampères, qui transforme la tension de la génératrice de 2 200 volts à

220 volts. Ce transformateur se compose de trois colonnes de section carrée en tôle de fer, dont les extrémités sont magnétiquement reliées par deux culasses (pg. 23).

Les bobines primaires et secondaires sont alternativement disposées sur les colonnes de chaque noyau et fixées par quelques tôles saillantes des pièces finales. Les tôles sont reliées entre elles et les transformateurs sur leur support par quatre boulons et des entretoises. Le montage sur deux flasques en tôle en forme d’anneau a pour but de faciliter le transport de l’appareil par simple roulement. Le poids du transformateur est de 800 kg-.

Fio. 23.1 — Transformateur triphasé de 30 kilowatts de la maison Ganz et O. de Budapest.

Transformateurs Grammont (système J.-L. Routin). — La section des noyaux d’un transformateur doit être simple, et d’une cons- Iruction facile. Elle doit permettre de fixer d’une manière invariable, par rapport au noyau, la position de la bobine intérieure, tout en ménageant de larges cheminées pour la ventilation. Elle doit enfin, pour une bonne utilisation du cuivre, présenter un périmètre de bobinage aussi réduit que possible. Les bobines circulaires doivent être préférées en raison de la commodité du bobinage, et aussi pour la résistance plus grande que cette forme donne aux tubes de support; mais on doit écarter immédiatement la solution théorique qui conduit à la forme circulaire pour les noyaux magnétiques. Elle présente, en effet, des difficultés de construction presque insurmontables. On doit également écarter, pour la même raison, les solutions qui exigent un grand nombre de bandes de tôles de largeurs différentes. M. Routin choisi la croix régulière inscrite dans un cercle, en déterminant les dimensions des bras de telle façon que sa section soit maxima. La section ainsi déterminée jouit de propriétés spéciales exposées par M. Routin dans un mémoire présenté au Congrès international d' Electricité de 1!)00 (Voir le Rapport du Congrès).

Ainsi que le représente la figure 24, la carcasse magnétique se compose, en principe, de deux parties distinctes, l’une a en forme de E. l’autre b en forme de |. Le montage de a est indiqué figure 24, qui représente respectivement deux couches successives.

T H AN S FORMATEURS INSTANTANÉS O IJ IMMÉDIATS

Les avantages de cette disposition consistent en ce qu’elle ne comporte que trois joints à dresser. Il en résulte une économie dans la main-d'œuvre, une amélioration du courant de magnétisation, un montage plus commode et plus solide, et un fonctionnement plus silencieux.

Les bobines à haute tension sont constituées par plusieurs bobines isolées superposées et sont extérieures aux bobines à basse tension roulées en hélice avec un ruban de cuivre de section rectangulaire (firj. 2fi).

Transformateur triphasé des ateliers d’Oerlikon. — Ces transformateurs sont analogues,

Fm. 20. — Transformateur triphasé des ateliers d’Oerlikon. Type de 100 kilowatts.

comme construction et disposition, aux transformateurs à courants alternatifs simples

Fio. 27. — Transformateur riphasé des ateliers d'Oerlikon. (Vue latéra e montrant es coupe-circuits

et les interrupteurs.)

Transformateurs triphasés de la Compagnie internationale d’Électricité, de Liège. — Ces

transformateurs, dont la puissance variait entre 3 et 20 kw, sont du type représenté figure 28. Voici les données relatives de l’appareil de 20 kw.