CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT

A vide. — Gourant primaire en ampères . 0,18

Facteur de puissance . 0,44

Puissance dépensée en watts . :K)()

En charrie normctle non inductive. — Perte à vide, en watts . 300

— en charge dans le primaire. 280

— — secondaire. 180

Perte totale . 760

Rendement à pleine charge, en pour 100 . 90

Chute de tension relative en charge, en pour 100 .

Coupe longitudinale.

Fin. 28. — Transformateur triphasé de 20 kilovolts-ampères de la Compagnie internationale d'Électricité de Liège.

Transformateurs de la Société industrielle d’Électricité, procédés Westinghouse. — Ces

appareils, isolés à l’huile, se construisent pour des puissances de 10 à 500 kw et des tensions atteignant jusqu’à 20 000 volts. Les enroulements primaires et secondaires sont tous deux répartis en bobines plates, composées d’un grand nombre de couches de fils de peu de tours chacune, chaque bobine étant isolée séparément. Cette construction présente les avantages suivants :

1° Répartition#de la tension totale entre plusieurs bobines, ce qui réduit proportionnellement la différence de potentiel entre les extrémités de chaque bobine;

2° Répartition de la tension de chaque bobine entre un grand nombre de couches, ce qui réduit la force électromotrice enlre deux couches adjacentes ;

3° Possibilité d’écarter les bobines les unes des autres à leur partie extérieure, et d’offrir ainsi une grande surface de refroidissement par l’huile, d’où rayonnement facile et isolation plus parfaite des bobines entre elles. — Ce détail de construction a une importance capitale, et il est particulier aux transformateurs Westinghouse;

L'ÉLECTniCITÉ A L’EXPOSITION

4° Le réglage du transformateur est fortement amélioré ;

5° Les bobines peuvent être connectées en tension, ou en parallèle, d'où il résulte une grande latitude dans lps tensions )

6° En cas d’accident à l’une des bobines, celle-ci peut être facilement remplacée par une autre, sans que le transformateur doive revenir à l’usine.

Les bornes sont montées sur une plaque de marbre, celles de la haute tension à une extrémité, celle de la basse tension à l’autre extrémité du transformateur. Les fils de connexion sont passés dans des manchons isolants, et aboutissent directement aux bornes [fig. 29).

TRANSFORMATEURS INSTANTANÉS OU IMMÉDIATS 4-20

L'huile étant reconnue aujourd'hui comme possédant les plus grandes qualités au point de vue de l’isolement pour hautes tensions, son emploi s'impose dans les transformateurs à haute tension. Ce sont ses quai ités diverses et aussi sa conductibilité thermique assurant un facile abaissement de température qui ont conduit à adopter l'isolement par bain d'huile dans tous les grands transformateurs Westinghouse à haute tension.

Le refroidissement des transformateurs est obtenu automatiquement, par des moyens naturels, sans insufflation d'air et sans circulation d’eau au sein de l’huile.

Pour les puissances comprises entre 10 et 100 kw, les transformateurs sont placés dans des cuisses en fonte pleines d’huile et dont les parois, munies d’ailettes en saillie à l'extérieur, présentent une surface considérable exposée à l'air servant à dissiper la chaleur dégagée dans le transformateur; l’huile agit comme conducteur de la chaleur enlre le transformateur et sa caisse.

Pour les transformateurs plus puissants, de 100 à 500 kw, la caisse en fonte est remplacée par un autre dispositif en deux parties : la caisse proprement dite, en forte tôle de fer contenant l’huile, et- un cadre extérieur en fer cornière supportant la caisse. Les parois de la caisse sont fortement ondulées, offrant ainsi une grande surface de rayonnement et de convection (/?>/. 30).

Transformateurs de la Société anonyme d’Électricité, ci-devant Lahmeyer. — Ces transformateurs, du type à noyau, consistent en trois colonnes verticales, de section approximativement

Fie. 31. — Transformateur Lahmeyer, vue d'ensemble. Fiu. 32. — Transformateur Lahmeyer,

élévation et plan.

ronde, serrées entre deux blocs terminaux fermant le circuit magnétique (/îfj. 31 et 32). Les colonnes, ainsi que les blocs, sont formées par l'assemblage de plaques très minces en tôle de

fer, séparées par des couches isolantes. Chaque noyau est enveloppé par les bobinages primaire et secondaire sandwichés.

Dans les transformateurs à forte intensité de courant, les spirales secondaires sont formées d’un très large ruban de cuivre roulé sur un manchon en micanite recouvert d'un cylindre isolant, qui rend impossible un court-circuit entre les deux bobinages. L’enroulement primaire des types plus puissants est divisé en plusieurs bobines complètement indépendantes, isolées l une de l’autre et disposées de manière qu'entre les deux extrémités d’une bobine la tension ne dépasse pas 300 à 400 volts. Avec cet arrangement, on est à l'abri des courts-circuits entre les spirales primaires, et on obtient une grande sûreté de travail, même avec les tensions

les plus élevées de la technique moderne. En outre, on a l’avantage de pouvoir changer et réparer aisément toute bobine endommagée sans être obligé de défaire toute la spiralé. Les transformateurs sont, en général, calculés pour 50 périodes par seconde. La puissance et le rendement indiqués sont pour une charge non inductive; dans les débits mixtes, la diminution du rendement dépend de la partie inductive.

Transformateurs-régulateurs. — Dans une installation de commutatrices, il est souvent nécessaire que la tension du courant continu puisse être réglée dans de grandes limites. Ce réglage est généralement obtenu par une variation correspondante de la tension du courant alternatif d'alinvntation. Chaque fois que ce réglage est demandé, les transformateurs sont susceptibles d'un changement de rapport entre les spires primaires et secondaires. On obtient ce résultat en faisant différentes prises qui aboutissent aux touches d'un cadran de réglage disposé de telle manière que la tension puisse varier graduellement en passant d'une prise à l’autre.

La figure 33 représente le régulateur de la Société industrielle d'électricité, procédés Westinghouse.

Fig. 33. — Régulateur pour le contrôle de la tension sur une commutatrice de 250 kw.

Transformateurs hexaphasés. — Les transports d’énergie se font généralement parcourants triphasés; mais, lorsque le courant triphasé doit être transformé en courant continu par une commutatrice, il y a avantage à le transformer en courant hexaphasé.

L’emploi du courant à six phases au lieu du courant triphasé a l'avantage d’augmenter considérablement la puissance d’une commutatrice de dimensions données; à échauffement égal, un induit donné peut p: ire 10U kw s’il est alimenté en courant triphasé, et 145 kw

s’il est alimenté en courant à six phases. Le courant alternatif pénètre dans l’induit par un nombre de connexions double, et la perte par effet Joule est sensiblement diminuée de ce fait; de plus, les spires de Fenroulement étant parcourues par une intensité variable suivant leur position relativement aux connexions alternatives, la chaleur dégagée est mieux répartie sur l’ensemble de l’enroulement.

Les transformateurs alimentés à courant triphasé dans leur circuit primaire permettent

TRANSFORMATEURS INSTANTANÉS 01 IMMÉDIATS

d'obtenir sans difficulté le courant à six phases. Plusieurs couplages du secondaire donnent le résultat voulu et s’appliquent, en général, à tous les transformateurs triphasés.

Celui qui assure la plus grande simplicité dans la construction des transformateurs et dans leurs connexions est celui présenté par la Société alsacienne de Constructions mécaniques. Dans ce montage, les primaires sont en triangle et les extrémités des secondaires reliées simplement, sans autres connexions, à deux bagues de la commutatrice. Cette solution donne au démarrage une légère difficulté*, on la supprime complètement par 1 emploi, entre tiansformateur et commutatrice, d'un interrupteur triple qui, pendant les périodes d'arrêt, isole électriquement la commutatrice du réseau. L’emploi du courant reste, dans ces conditions, d une extrême simplicité.

Survolteur triphasé de la Société alsacienne de Constructions mécaniques. — Cet appareil permet de faire varier une tension triphasée quand cette tension est fournie constante par une station centrale ou inversement ; il permet de maintenir aux extrémités d'une ligne une tension constante lorsque la tension de la génératrice est variable, ou lorsqu'il faut compenser les chutes de tension produites par le passage du courant à travers les câbles.

Cet appareil est encore tout indiqué lorsque l’on emploie des commutatrices et qu’il s’agit de varier la tension continue, comme c’est le cas pour une charge d'accumulateurs, par exemple, où la tension à la fin de la charge doit être de 30 pour 100 plus élevée qu au commencement.

Fig. 35. — Survolteur triphasé équilibré.

Dans certaines installations, on emploie des bobines de self-induction pour obtenir des variations de tension. Mais ces bobines sont loin de remplir le but avec un courant variable. Ainsi une bobine de self-induction, qui permet de régler la tension de 100 pour 100, par exemple avec le courant normal, ne réglera plus que de 5 pour 100 à demi-charge et n’aura plus aucun effet à vide. De plus, avec les bobines de self-induction, le réglage n'est obtenu qu'au prix d'un décalage qui peut devenir très élevé, si les variations de tension sont un peu importantes. Un survolteur permet, au contraire, de régler la tension, quelle que soit l’intensité, sans introduire aucun décalage, et de régler dans une proportion quelconque. Cet appareil ressemble à un moteur asynchrone triphasé, bobiné, mais dans lequel l'enroulement intérieur joue le rôle d'inducteur et reste immobile pour chacune des positions de réglage. Le survolteur constitue ainsi un transformateur triphasé à induction mutuelle variable. Le réglage de cette induction mutuelle est obtenu par le simple déplacement de la partie mobile, déplacement qui peut être fait à la main ou par un petit moteur commandant par vis sans fin une roue dentée fixée sur l'arbre du survolteur.

Les enroulements de la partie fixe F [fi(j. 3o) sont intercalés en série dans les 3 lignes triphasées. L'enroulement de la partie mobile est branché sur la ligne et produit ainsi un champ tournant qui induit dans la partie fixe F une tension e constante, mais qui, selon les positions respectives des enroulements, se trouve décalée sur la tension principale.

Cet appareil présente quelques inconvénients. En effet, comme les enroulements sont

parcourus par du courant, l'arbre est soumis à un couple, et il faut mettre un frein pour l'empêcher de tourner, et, pour déplacer la partie M dans le sens opposé au couple, il faut développer un effort assez grand. Cet appareil produit également un décalage variable entre la tension E et la tension résultante.

Ces deux inconvénients sont complètement supprimés dans la disposition adoptée par la Société alsacienne des Constructions mécaniques , et qui consiste à monter deux survolteurs sur le même arbre. Les enroulements fixes F sont en série ; mais les deux enroulements mobiles M sont disposés de façon à ce que le sens de rotation du champ soit inversé dans l'un des moteurs.

L’un des moteurs tendant à tourner à gauche, l'autre à droite, l'arbre est simplement soumis à un effort de torsion, mais n'a plus aucune tendance à tourner, et la partie mobile M peut être déplacée très facilement.

De plus, on voit que si AO (fxg. 35) représente la tension de la ligne, les tensions résultantes se trouvent toutes dans la direction de la ligne AO. Le décalage est ainsi évité.

Pour régler une tension constante, ce survolteur peut être rendu automatique par l'adjonction d'un relais monté à l'endroit où la tension doit être constante. Ce relais actionne un inverseur qui donne un contact tel qu'il fait tourner le moteur soit à droite, soit à gauche, suivant le résultat à obtenir.

Régulateurs d’induction de la Compagnie française Thomson-Houston. — Ces appareils jouant le même rôle et fonctionnent sur le même principe que les survolteurs triphasés décrits

ci-dessus.

Le primaire et le secondaire des régulateurs sont munis d’enroulements « distribués » ou, en d’autres termes, semblables à ceux des moteurs d’induction, et ils peuvent être établis pour n’importe quel nombre de phases. On les construit couramment pour des circuits alternatifs simples ou à deux, trois ou six phases, mais ils sont tous basés sur le même principe.

La construction du régulateur d'induction ressemble beaucoup à celle des moteurs d’induction : les circuits inducteurs en cuivre sont d’abord obtenus à la forme, puis isolés avec beaucoup de soin et placés dans des rainures pratiquées dans les noyaux.

L’enroulement primaire se place sur le noyau mobile; dans le cas d’un régulateur triphasé, il est disposé en triangle ou en étoile; les enroulements secondaires sont placés sur le noyau fixe, et ne sont pas reliés entre eux, mais insérés respectivement dans les branches correspondantes de la ligne.

Les connexions, depuis les bornes jusqu'à l'enroulement primaire, sont faites en câbles ilexibles, et n’offrent pas de contacts à frotteurs. Le déplacement angulaire maximum est de 90° pour les machines à 4 pôles, de 60° pour les machines à 6 pôles, ce qui permet d’assurer les connexions au moyen de fils flexibles, au lieu de contacts à frottements.

Le noyau mobile et l’enroulement sont montés sur un arbre vertical dont l’extrémité supérieure émerge du couvercle. A cet arbre, est adopté un secteur denté qui engrène avec une vis sans fin portée par l’arbre de commande.

Tout en offrant un rendement un peu plus élevé que celui des moteurs d’induction d'égale

Fig. 36. — Régulateur triphasé de potentiel à induction, commandé à la main.

TRANSFORMATEURS INSTANTANÉS OU IMMEDIATS

puissance, le régulateur n’a pas de pièces mobiles qui lui assurent la même circulation d’air. On y supplée en les refroidissant par l’huile jusqu’à la puissance de 8 kilowatts.

La figure 36 représente un régulateur triphasé de cette puissance, à 23 périodes, à refroidissement par l’huile. Les nervures extérieures ont pour but d’augmenter la surface rayonnante dans des proportions suffisantes pour maintenir une basse température, lorsque le régulateur fonctionne à pleine charge. Un refroidissement artificiel peut être obtenu par l’emploi d’air sous pression, ou au moyen de serpentins à circulation d’eau froide.

Km. 37. — Régulateur rie potentiel refroidi par l’huile avec conmiande par moteur.

Dans les stations centrales, où il existe des transformateurs à circulation d’air, cette méthode de refroidissement est recommandée, aucun matériel de ventilation séparé n’étant nécessaire, et le régulateur pouvant recevoir l’air de la même source que les transformateurs.

La ligure 37 représente un régulateur refroidi par insufflation d’air sous pression. L’air froid entre par une ouverture ménagée dans la base, et l’air chaud est évacué par le couvercle. Ce genre de régulateur est pourvu d’une trappe de fond, qui sert à régler le débit d’air nécessaire au refroidissement.

Les régulateurs à eau sont préférables dans les stations ne renfermant pas de transformateurs à air, et ayant une source d’eau froide. Le récipient renferme une quantité d’huile isolante suffisante pour couvrir les enroulements et les tuyaux de circulation de l’eau, disposés à la partie supérieure.

Poids et rendements des transformateurs à courants alternatifs. — Nous ne pouvons décrire en détail tous les transformateurs — d’ailleurs fort nombreux — qui figuraient à l’Exposition. Nous avons surtout fait connaître ceux pour lesquels nous disposions de données de construction ou de données expérimentales. On aura une idée de l’état de perfection auquel sont arrivés les transformateurs modernes en jetant un coup d'œil sur le tableau de la page 34, qui fournit, en

fonction de la puissance, les poids et les rendements à pleine charge non inductive de quelques types de fabrication courante. Ces chiffres nous ont été communiqués par les constructeurs.

POIDS (en kg) et rendements a pleine charge non inductive (en POUR 100)