Brevet FR2140281A1 — publié le 19730119

La présente invention concerne les groupes transformateursredresseurs et vise en particulier à résoudre les problèmes d'évacuation des calories dues aux pertes par effet Joule dans les parties actives du transformateur et du redresseur. On sait qu'à l'heure actuelle, les transformateurs sont refroidis soit par convection naturelle ou forcée dans l'air, ce qui présente l'inconvénient essentiel de ne pas protéger le transformateur de la corrosion ; soit par convection naturelle ou forcée dans l'huile. Dans ce dernier cas, la cuve doit être constituée de façon à être capable de transmettre à l'atmosphère ambiante une partie suffisamment importante des calories qu'elle reçoit, la surface externe en contact avec l'atmosphère étant augmentée à cette fin grâce à des ailettes, à des ondulations, etc ... ce qui accroît sensiblement son encombrement. Une autre solution consiste à lui adjoindre des tubulures et / ou des radiateurs, dans lesquels l'huile circule naturellement ou par pompage au moyen d'un accélérateur. De tels agencements présentent toutefois l'inconvénient de nécessiter des quantités d'huile ou autre fluide équivalent très importantes, d'autres problèmes se posant par ailleurs compte-tenu notamment des normes de sécurité qui doivent être respectées et qui obligent en particulier à maintenir une pression d'huile supérieure à la pression de l'eau de refroidissement circulant dans le radiateur ou dans l'échangeur, ou bien à prévoir des réservoirs d'expansion ou des matelas de craz inertes destinés à empêcher la dégradation du fluide diélectrique, en l'occurence l'huile. L'évacuation des calories engendrées dans le redresseur est, en général, plus facile à résoudre et peut être réalisée par convection dans l'air ou par une circulation d'eau de refroidissement. Le but de l'invention est de réaliser un ensemble transformateur-redresseur dans lequel les divers inconvénients énoncés cidessus soient éliminés et, ce, de façon relativement simple et sans augmentation du prix de revient de l'appareil. Elle a pour objet un groupe comprenant un transformateur et un redresseur, dans lequel le redresseur comporte un support parcouru par un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que ledit support est monté sur la cuve du transformateur et est solidaire d'au moins un élément bon conducteur thermique, qui plonge dans le fluide diélectrique contenu dans ladite cuve. Suivant une autre caractéristique, des moyens sont prévus dans la cuve elle-même, pour assurer une circulation du fluide diélectrique, ces moyens pouvant être constitués par de simples éléments déflecteurs, guidant et améliorant la circulation par convection de ce fluide. Grâce à l'invention, les calories engendrées dans les parties actives du transformateur sont transmises au fluide diélectrique et aux éléments solidaires du support qui peut être le porte-diodes du redresseur, puis à ce porte-diodes, qui est lui-même refroidi énergiquément par une circulation de fluide approprié, par exemple par une circulation d'eau. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé, sur lequel la Fig. 1 est une vue en coupe verticale schématique d'un groupe transformateur-redresseur suivant l'invention, et la Fig. 2 est une vue partielle en coupe, suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1. La description d'un groupe suivant l'invention va être faite en se référant au dessin très schématique sur lequel le trans for- mateur est désigné par la référence 1, tandis que le redresseur est désigné, dans son ensemble, par la référence 2. Le transformateur est reçu dans une cuve 3 contenant un fluide diélectrique tel qu'une huile minérale. Cette cuve est fermée par un couvercle 4, sur lequel est monté le redresseur 2 constitué par un porte-diodes 5 en métal léger, pourvu de conduits 6 dans lesquels circule un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau. Les diodes 7 au silicium qui constituent le redresseur sont portées latéralement par le porte-diodes et sont connectées de toute façon convenable classique au transformateur proprement dit. Ces diverses connexions ne figurent pas sur le schéma car leur représentation n'ajouterait rien à la compréhension de l'invention proprement dite. Le porte-électrodes 5 réalisé en métal léger porte, à sa partie inférieure, au moins un élément 8, bon conducteur thermique, qui peut être soit fixé sur le porte-électrodes, soit de préférence venu de matière. Un tel élément, dit "hyperconvecteur", est réalisé en métal léger ou en cuivre, et comporte, dans l'exemple représenté (Fig. 2) plusieurs ailettes verticales 9, à peu près parallèles, disposées perpendiculairement à des éléments déflecteurs 10,11 aui favorisent la circulation de l'huile dans la cuve, suivant les flèches représentées au dessin. La forme choisie pour l'élément 8 fixé au porte-diodes du redresseur, n'est absolument pas limitative, étant entendu toutefois que cette forme est choisie pour faciliter la circulation par convection de l'huile dans la cuve. Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant : les calories engendrées dans la cuve 3 par la partie active du transformateur, sont transmises par conduction et convection dans le fluide diélectrique contenu dans cette cuve, puis aux ailettes de l'élément 8. De là, les calories sont transmises par conduction au portediodes, qui est lui-même refroidi efficacement par une circulation d'eau, cette circulation étant bien entendu prévue pour éliminer le surcroît de chaleur que représente l'apport des calories dégagées dans le transformateur. A titre indicatif, on indiquera simplement qu'un agencement conforme à l'invention permet de refroidir efficacement un transformateur de 10 KVA (10 volts - 1.000 Ampères) en n'utilisant que 50 litres d'huile environ, alors que dans un dispositif classique, une quantité environ dix fois supérieure serait nécessaire. L'économie réalisée est donc considérable, de même que le gain de place résultant d'une diminution des dimensions externes de la cuve. Bien entendu, de nombreuses variantes peuvent être apportées à la construction de ce dispositif, notamment quant à la forme de l'élément 8 et de sa liaison avec le redresseur. De préférence, cet élément est venu de matière avec le porte-diodes de ce redresseur. Etant donné que la cuve elle-même n'intervient que pour une faible part dans l'évacuation des calories produites dans le transformateur, il n'est pas indispensable de la réaliser en métal. Elle peut donc être réalisée en une matière plastique telle que polypropylène, polyester ou autre, ce qui présente un intérêt particulier lorsque le transformateur est utilisé en atmosphère agressive, car une telle cuve est pratiquement inattaquable. REVENDICATIONS 1. Groupe transformateur-redresseur comprenant un transformateur et un redresseur, caractérisé en ce que le redresseur com @orte un support bon conducteur thermique parcouru par un fluide de refroidissement, mont sur la cuve du transformateur, et muni d'au moins un élément bon conducteur thermique qui pénètre dans la cuve à travers une ouverture obturable de celle-ci et plonge dans le luide diélectrique contenu dans ladite cuve. 2. Groupe transformateur-redresseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prsvu dans la cuve des moyens pour assurer une circulation naturelle du fluide diélectrique. 3. Groupe transformateur-redresseur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des déflecteurs guidant et favorisant le déplacement, par convection, du fluide diélectrique. 4. Groupe transformateur-redresseur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément bon conducteur thermique comporte des ailettes à peu près parallèles entre elles et éventuellement perpendiculaires aux déflecteurs. 5. Groupe transformateur-redresseur comprenant un transformateur et un redresseur constitué de diodes montées sur un support qui ferme une ouverture de la cuve du transformateur et porte des ailettes plongeant dans le liquide diélectrique occupant la cuve, caractérisé en ce que ledit support est constitué par une pi ce massive unique solidaire d'un couvercle supérieur de cuve, pièce munie desdites ailettes venues de matière et dans laquelle sont ménagés des conduits de circulation d'un fluide hydraulique de refroidissement. 6. Groupe transformateur-redresseur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les diodes sont montées transversalement autconduits de part et d'autre de ladite pièce. 7. Groupe transformateur-redresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit support est en métal luger ou en cuivre. 8. Groupe trensfor-mateur-redresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractéris- en ce que le support est constitué d'une partie inférieure portant les ailettes et d'une partie sup"rieure plus troite, les conduits étant ménages dans cette partie suprieure qui porte latéralement les diodes de redressement du courant. 9. Group transformateur-redresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cuve est cons ti@@ée de façon à l'intervenir que pour une faible part dans l'évacu@tion des calories produites par le transformator. 10. Group transformateur-re@@@ss@ur suivant l'une quel@onque des reven@ications 1 à 9, caractérisé en ce que la @uve est r@@- lisée en pol propylène,polyester ou autre matière plastique @on- ven@ble.