Brevet FR2071971A1 — publié le 19710924

B9invention concerne un dispositif de refroidissement par canaux denroulements plats pour transforma teurs ou bobines d'arr8t permettant une meilleure évacuation de la chaleur produite par les pertes dans 1 enroulement0 On obtient unréglage efficace de l'écoulement du produit régrigérant dans les canaux de refroi dissement- axiaux et radiaux d'enroulements plats pour transforma teurs ou pour bobines d'arrêt, par exemple en disposant dans l'enrou lement deux canaux de refroidissement axiaux extérieurs qui sont fermés alternativement par des parois de séparation étanches.Le produit réfrigérant passe dans la partie d'enroulement dgun canal axial extérieur à travers quelques canaux de refroidissement radiaux dans le deuxième canal de refroidissement axial extérieur oW le sens d'écoulement du produit réfrigérant est inversé et le produit réfrigérant coule dans 1' autre partie de l'enroulement de la meme façon en sens opposé, de telle sorte qu'il change plusieurs fois de sens d'ecoulement le long de toute la hauteur de leenroum lement.Par ce balayage de L'enroulement, on obtient un refroidis sement très efficacesSs chacun des canaux axiaux extérieurs doit être dimensionné pour l'évacuation de toute la quantité de chaleur qui se produit par les pertes dans 1' enroulement. Ces canaux de refroidissement axiaux sont relativement larges9 ce qui est extrdm mement indésirable aux endroits soumis à la tension dans l'enrou- lement, et particulièrement à l'entrée de l'enroulement, car la différence de potentiel électrique appliquée à la largeur du canal de refroidissement axial peut provoquer un ionisation du produit réfrigérant, il peut également produire un percement d'isolstion dans le canal de refroidissement. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients ci dessus et concerne,à cet effet9 un dispositif de refroidissement du type ci-dessus caractéristisé en ce que les canaux de refroidissement axiaux, au nombre de trois, comprennent un canal axial intérieur concentrique à la section transversale de l'enroulement et deux canaux axiaux extérieurs à ses deux extré- mités ayant des parois de séparation, tandis que, dans les canaux axiaux extérieurs,scnt disposées des parois de séparation étanches qui sont opposées mutuellement dans un plan,alorsque, dans le ca nal axial intérieur les parois de séparation étanches sont toujours disposées en dehors de ce plan.La largeur des canaux axiaux peut être variable dans le sens longitudinal, la largeur du canal axial étant la plus large dans le plan des parois de séparation étanches des canaux axiaux extérieurs, la largeur des canaux exiaux extérieurs étant la plus grande dans le plan de la paroi de séparation étanche du canal axial intérieur a Dans les canaux axiaux extérieurs, on dispose des cylindres d'isolation supplementssires au point d'en trée de la tension dans l'enroulement entre les paroisse séparation étanches et la surface intérieure du cylindre d'isolation ex térieur et la surface extérieure du cylindre d'isolation intérieur. Les parois de séparation étanches peuvent également être formées comme anneaux de protection statiques. Par cette disposition des canaux de refroidissement, et des parois de séparation étanches disposées près de ces canas en liaison avec la largeur variable des-canaux axiaux, on obtient une meilleure répartition du produit réfrigérant dans les canaux radiaux, ce qui augmente lteffet de refroidissement. La largeur variable des canaux axiaux peut être obtenue avantageusement par la modification du nombre de tours du bobinage en galette, L'effet du cylindre d'iso- lation supplémentaire se manifeste dansa le changement de largeur des canaux axiaux, dans l'augmentation d'epa veur de l'isolation d'enroulement-extérieur par rapport à d'autres enroulements ou prises ou des autres parties du transformateur relié b la terre, telles que, par exemple, le réservoir, le circuit magné- tique, etc. On peut également relier avantageusement la fonction de la paroi de séparation étanche avec la fonction de l'anneau de protection statique. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels la figure 1 montre une section à travers l'enroulement dd transformateur avec trois canaux de re froidissement axiaux. - la figure 2 montre une section à travers l'enroulement du transformateur avec trois canaux axiaux, à savoir un canal axial intérieur et deux canaux extérieurs dis posés dans l'enroulement0 la figure 3 montre une section à travers l'enroulement du transformateur avec trois canaux axiaux et-avec une entrée de tension au milieu de la hauteur de l'enrou lement. la figure 4 montre une coupe par tielle à travers l'enroulement du transformateur analogue à celle de la figure 39 mais avec une autre disposition des parois de séparation étanches. Dans la figure 1, est représenté un enroulement de transformateur avec les canaux axiaux 1 et 39 dont le canal axial intérieur 3 est disposé suivant l'axe longitudinal de la section transversale de 1' enroulement et les deux canaux axiaux extérieurs 1 sont disposés sur ses deux côtés, à savoir entre la surface intérieure de l'enroulement 6 et la surface exté rieure du cylindre d'isolation intérieur 89 et 9d'autre part9 entre la surface extérieure de l'enroulement 6 et la surface intérieure du cylindre d'isolation extérieur 7.Dans les canaux axiaux exté rieurs 1 sont disposés des parois de séparation étanche 2 dont deux se font toujours face dans un plan horizontal a Dans le canal axial intérieur 3 se trouve les parois de séparation étanches 4 en dehors de ce plan. Le sens d'écoulement du produit réfrigérant est indiqué par des flèches. La figure 2 montre une coupe à travers un enroulement de transformateurs avec un canal axial intérieur 13 et deux canaux axiaux extérieurs 11j les trois canaux axiaux 11 et 13 étant réalisés dans l'enroulement 6 tes trois ca naux axiaux 11 et 13 possèdent une section variable dans le sens de la hauteur, le canal axial intérieur 13 présentant la section la plus grande dans le plan des parois de séparation étanches 2 des canaux axiaux extérieurs il et les canaux axiaux extérieurs 11 présentant la section la plus grande dans le plan des parois de séparation étanches 4 du canal axial intérieur 13 Au début et à la fin de lvenroulement 6, les parois de séparation étanches 2 des canaux axiaux extérieurs il sont réalisés comme anneaux de sé curité statiques 1 2e L'enroulement est place entre le cylindre d'isolation intérieur 8 et le cylindre d'isolation extérieur 7. Le sens d'écoulement du produit réfrigérant est indiqué par des flèches. La figure 3 montre une section à travers l'enroulement 6 d'un transformateur dont ventrée de tension 5 est dans le milieu de la hauteur de l'enroulement 69 comportant un canal axial intérieur 13 de section variable et des canaux axiaux extérieurs il qui présçntent également une lar geur de section transversale variable Cette largeur variable de la section transversale du canal est obtenue par l'insertion de cylindres d'isolation supplémentaire 9 à l'entrée de la tension 5 dans l'enroulement 6 et dans les anneaux de protection statiques 14 entre les parois de séparation étanches 2 des canaux axiaux extérieurs 11 et entre la surface extérieure du cylindre d'isola tion intérieur 8 et la surface intérieure du cylindre d'isolation extérieur 79 et, d'autre part, par le changement du nombre de tours dans le disque de l'enroulement 6. les parois de séparation étanches 2 du canal axial intérieur 13 sont réalises à l''extré- mité de l'enroulement 6 comme anneaux de protection statique 10 Le sens d'écoulement du produit réfrigérant est indiqué par des flèches Dans la figure 4, on a représenté une section partielle à travers l'enroulement 6 d'un transfo mateur qui présente des canaux axiaux extérieurs 11 ne possèdant des parois de séparation étanches 2 qu'à leur extrémité.Le milieu de la hauteur de l'enroulement 6 ne présente pas, dans oe cas de parois de séparation étanche 2, 4 (figure 1)e L'enroulement 6 est cependant muai d'un canal axial intérieur 13 avec des parois de séparation étanches 4e la section transversale variable des canaux axiaux9 11, 13, se trouve à l'extrémité de ltenroule- ment 6 et est réalisée dans les canaux axiaux extérieurs 11 par des cylindres d'isolation supplémentaires 9 entre les parois de séparation étanches 2 et la surface extérieure du cylindre dtiso- ration intérieur 8 et la surface intérieure du cylindre d'isola tion extérieur 79 et dans le canal axial intérieur 13 par le changement du nombre de tours du disque de l'enroulement. l'en roulement 6 possède une entrée de tension 5 au milieu de la hauteur de l'enroulement 6 ou se trouve des anneaux de sécurité statiques 140 flans tous les exemples représentés de la réalisation de l9invention, le produit réfrigérant passe dans l'enroulement 6 en sortant des deux canaux axiaux extérieurs 1, 11, à travers les canaux radiaux de l'enroulement 6* dans le canal axial intérieur 3, 13, où le courant du produit réfrigérant est inversé, dans le plan des parois de séparation étanches 2, dans les canaux axiaux 1, 11 et coule dans l'autre partie de l'enroulement 6, en sens oppose, en sortant du canas axial intérieur 3, 13, où le courant du produit réfrigérant est inversé dans le plan des parois de séparation étanches 2 dans les canaux axiaux 1, 11 et coule dans 1 'autre partie de l'enroulement 6 en sens opposé en sortant du canal axial intérieur 3, 13 et en passant par les canaux radiaux de l'enroulement 6 dans les canaux axiaux extérieurs 19 11 OÙ il est de nouveau inversé dans le plan des parois de séparation étanches 4 du caaal,axial intérieur 3, 13.Ceci se répète souvent le long de la hauteur de lBenrou lement, de sorte que le produit réfrigérant change plus souvent son sens d'écoulement. Sn appliquant l'invention, on obtient un refroidissement intensif de l'enroulement plat avec une très bonne isolation des parties de l'enroulement qui supposent la plus forte différence de potentiel, et en particulier à l'entrée de la tension. Eh appliquant un refroidissement intensif, on obtient une diminution de la masse de l'enroulement avec une réduction simultanée des distances d'isolation de 11 entrée de l'enroulement, en particulier dans le canal principal d'isolation. Un autre avantage consiste dans la réduction de la température maximale de l'enroulement par rapport è la température moyenne de l'enroulement, car la répartition de la températura le long de la hauteur de l'enroulement est plus uniforme par suite du refroidissement intensifsEn conséquence, une charge plus grande est possible, pour l'enroulement ainsi que pour tout le transformateur, dans le cas de sur- charges brèves, et un transformateur réalisé de cette façon convient pour une gamme d'utilisation plus étendue et possède également une durée de vie plus grande. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et re- présenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif de refroidissemen par canaux d'enroulement plats pour transformateurs9 dispositif C ractérisé en ce que les canaux de refroidissement axiaux9 au noir bre de trois, comprenant un canal axial intérieur concentrique à la section transversale de l'enroulement et deux canaux axiaux extérieurs à ses deux extrémités, ayant des parois de séparation9 tandis que, dans les canaux axiaux extérieurs, sont disposées des parois de séparation étanches qui sont opposées mutuellement dans un plan, alors que, dans le canal axial intérieur, les parois de séparation étanches sont toujours disposées en dehors de ce plan 20) Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des canaux axiaux peut être modifiée dans le sens longitudinal, la lar- geur du canal axial intérieur étant la plus grande dans le plan des parois de séparation étanches des canaux axiaux extérieurs, alors que la largeur des canaux axiaux extérieurs est la plus gran- de dans le plan des parois de séparation étanches du canal axial intérieur. 30) Dispositif de refroidissement suivant 11 une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérise - ce que, dans les canaux axiaux extérieurs9 sont disposés des cylinP dres d'isolation supplémentaires à l'endroit de l'entrée de la tension dans l'enroulement entre les parois de séparation étanches et la surface intérieure du cylindre d' isolation extérieur et 9 surface extérieure du cylindre d'isolation intérieur. 40) Dispositif de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérise en ce que les parois de séparation étanches sont réalisées coran anneaux de protection statiques.