Brevet FR2177848A1 — publié le 19731109

La présente invention concerne un transformateur refroidi par air, comportant une isolation sèche, en particulier une isolation en matière synthétique, ainsi qu'une ventilation artificielle et dont les enroulements sont ventilés par un courant d'air accéléré de manière forcée au moyen de ventilateurs. Dans le cas de grands transformateurs remplis de liquide, il est connu de prévoir un nombre relativement élevé de ventilateurs axiaux qui assurent la ventilation des éléments de refroidissement du transformateur, c'est-à-dire en général les radiateurs, nervures, radiateurs à tuyaux plats, faisceaux de tubes ou ondulations profondes, destinés à accroître la surface de refroidissement de la cuve de transformateur et qui, montés sur cette dernière, sont parcourus par le fluide de re froidissement . Dans le cas de transformateurs dans l'air, qui sont utilisés par exemple en tant que transformateurs de distribution présentant une puissance relativement faible, une ventilation n'est jusqu'ici pas prévue habituellement. les dimensions de ces transformateurs sont choisies par les entreprises responsables de l'alimentation d'énergie, en fonction de la charge de pointe, en tenant compte des courbes de surcharge connues et, en cas d'augmentation de la puissance nécessaire, ils sont échangés contre un type de transformateur plus important. D'une part, un tel échange contre un type de transformateur plus important présente fréquemment des difficultés sur le plan de l'encombrement et, d'autre part, la puissance de points est dans la plupart des cas limitée à quelques heures de la journée seulement, par exemple dans le cas de l'alimentation en énergie de chemins de fer urbains et tramways qui circulent à une plus grande fréquence aux heures de pointe et entrassent de ce fait un plus grand besoin d'énergie qui est loin d'être atteint au cours du restant de la journée de façon que, dans de nombreux cas, la charge de pointe nécessaire peut entre assurée par une ventilation artificielle des transformateurs dans l'air utilisés aux postes du réseau, sans que pour autant le transformateur ne subisse un vieillissement thermique accéléré. Dans le cas de transformateurs se trouvant déjà en service, l'échange contre un plus grand type de transformateur peut ne pas être nécessaire, ai l'on installe ultérieurement une ventilation artificielle ou forcée qui est ensuite mise en action de préférence lors des heures de forte charge de la courbe journalière de charge; cette mise en action peut se faire automatiquement par l'intermédiaire d'une sonde de température qui explore la température des enroulements, la température de l'air évacué ou celle d'une image thermique de l'enroulement. Une ventilation artificielle remplissant de manière optimale les conditions énoncées ci-dessus pour un transformateur refroidi par air comportant une isolation sèche, en particulier une isolation en matière synthétique, est obtenue suivant l'invention en disposant au-dessous des cOtés frontaux des enroulements, de part et d'autre du noyau, des ventilateurs tangentiels (souffleries à écoulement transversal) s'étendant parallèlement aux culasses du noyau. En comparaison des ventilateurs axiaux jusqu'ici couramment utilisés pour les transformateurs, les ventilateurs tangentiels (souffleries à écoulement transversal) présentent notamment les avantages suivants. Leur forme allongée et le courant d'air étendu en longueur ainsi produit s'adaptent idéalement à la forme allongée et étroite d'un transformateur de façon que l'on puisse renoncer à prévoir des dispositifs de guidage d'air qui sont toujours nécessaires dans le cas de ventilateurs axiaux.Des ventilateurs tangentiels fonctionnent avec un bruit sensiblement réduit par rapport aux ventilateurs axiaux, ce quileur permet d'être utilisés sans inconvénient également sur des transformateurs qui, pour des raisons quelconques, par exemple du fait qu'on les installe dans des immeubles d'habitation ou à bureaux, sont appelés à fonctionner dans des conditions relativement silencieuses. Un transformateur isolé par la matière synthétique comprend à l'heure actuelle en général des enroulements coulés en place dans un bloc compact de résine coulée, les enroulements basse tension et haute tension étant par exemple logés dans des éléments de résine coulée en forme d'enveloppes cylindriques ou les deux enroulements étant coulés dans une enveloppe cylindrique de résine coulée commune à paroi épaisse.Dans ces enveloppes cylindriques en résine coulée, il est prévu des canaux de refroidissement axiaux qui, en cas d'autorefroidissement, sont ventilés par la poussée thermique ascensionnelle ou, en cas de ventilation artificielle, sont parcourus par un courant d'air forcé. l'accélération donnée au débit d'air dans ces canaux au moyen d'un ventilateur tangentiel disposé au-dessous des cotés frontaux de l'enroulement permet d'augmenter considérablement l'évacuation de chaleur et d'accroStre ainsi la capacité de charge du transformateur. Les ventilateurs tangentiels peuvent être fixés à la tdle presse-culasses inférieure du noyau ou au châssis du transformateur, ou bien peuvent être assujettis, indépendamment du transformateur, au sol, à des parties de l'enveloppe, au båti ou à un dispositif analogue. On peut également disposer, sur chaque cOté longitudinal du transformateur, un ventilateur s'étendant sur toute la longueur du transformateur ou de la tdle presse-culasses, mais il est aussi possible de prévoir des ventilateurs élémentaires assemblés suivant le principe modulaire de façon à s'étendre sur toute la longueur. Cela a pour avantage que, pour les transformateurs de différentes dimensions, il suffit de garder en stock un nombre limité de ventilateurs de longueurs différentes pour les assembler, en fonction des besoins, jus qu'à obtention de la longueur de transformateur nécessaire. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation du petit côté d'un transformateur à trois colonnes présentant un noyau dégagé 1 dont les colonnes sont entourées des enroulements 2 coulés en place dans la résine synthétique et dont les culasses sont maintenues en haut et en bas par les tales presse-culasses 3. Le noyau est placé sur un châssis 4 muni le plus souvent de roulettes. Sur le côté droit, le ventilateur tangentiel 5 prévu suivant l'invention est monté sur la t81e presse-culasses 3 de manière à souffler l'air sur le cOté frontal inférieur de lten- roulement 2. Sur le côté gauche, le ventilateur tangentiel 5 est fixé par exemple au chEssis 4. Si les éléments à enroulement 2 possèdent, comme prévu dans le cadre de la présente invention, des canaux de refroidissement axiaux, il est clair que le courant d'air indiqué par les flèches 7 est dirigé directement sur une grande partie des canaux de refroidissement axiaux et passe par ceux-ci. La fig. 2 est une élévation latérale du m8me transformateur à trois colonnes sur chacune desquelles se trouvent les enroulements basse tension et haute tension complémentaires d'une phase. Suivant cette figure, le ventilateur tangentiel s'étendant sur toute la longueur de la tble presse-culasses 3 est constitué en réalité par deux ventilateurs 5 et 6 qui, montés en série, balaient d'un courant d'air toute la longueur du transformateur. La fig. 3 représente, en vue de dessous, deux ventilateurs commandés-par un moteur commun, Comme déjà indiqué, le fait de prévoir suivant l'invention des ventilateurs tangentiels a surtout pour but de faire face à la charge de pointe des trånsformateurs. I1 est cependant souhaitable que les ventilateurs tangentiels n'entrent en action qu'au cours de ces périodes de charge de pointe.Cela peut se réaliser par exemple au moyen d'un organe de mesure agissant en fonction du courant ou de la température. Etant donné que les ventilateurs tangentiels prévus suivant la présente invention ne nécessitent pas de dispositif de guidage d'air ni de tales ou caissons d'aération, etc., un refroidissement suffisant du transformateur au cours des autres périodes, à faible charge, de la journée est assuré de manière satisfaisante par convexion. Le fait de disposer des ventilateurs tangentiels con formément à la présente invention a encore pour avantage qu'ils peuvent, sans précaution particulière ni disposition spéciale sur le plan de la construction, être installés ultérieurement sur tout transformateur en service pour accroître sa capacité de charge ae pointe; du fait de l'absence de tales de guidage d'air et de caissons 'aération, il n'est pas non plus nécessaire de tenir compte de l'isolation de l'enroulement haute -tension, l'isolation nécessaire étant toujours assurée par des intervalles d'air suffisants. Dans des cas particuliers, il peut entre avantageux, pour des raisons d'isolation, de réaliser des parties essentielles du vesitllateur tangentiel, par exemple l'enveloppe, le carter de moteur et le dispositif de fixation, en matière synthétique (isolant à base de chlorure de polyvinyle). REVEDICTI0NS 1 - Transformateur à sec refroidi par air, comportant une isolation sèche, en particulier une isolation en matière synthétique, et une ventilation artificielle, caractérisé en ce qu'il est prévu au-dessous des cOtés frontaux inférieurs des enroulements, de part et d'autre du noyau, des ventilateurs tangentiels (souffleries à écoulement transversal) 5, 6 s'étendant parallèlement aux culasses 1 du noyau. 2 - Transformateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant d'air des ventilateurs tangentiels 5, 6 est dirigé dans les canaux de refroidissement de ltenrou- lement 2. 3 - Transformateur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un seul ventilateur tangentiel s'étendant sur toute la longueur des culasses du transformateur. 4 - Transformateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs ventilateurs tangentiels 5, 6 montés en série et échelonnés suivant le principe modulaire sur la longueur du transformateur. 5 - Transformateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que deux ventilateurs 5, 6 montés en série sont commandés par un moteur commun 8. 6 - Transformateur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ventilateur tangentiel ou les ventilateurs tangentiels 5, 6 est ou sont fixé(s) à la tble presseculasses inférieure 3. 7 - Transformateur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ou les ventilateurs tangentiels 5, 6 est ou sont fixé(s) sur le chassies 4 du transformateur. 8 - Transformateur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ou les ventilateurs tangentiels entre(nt) automatiquement en action en cas de dépassement d'une charge déterminée du transformateur. 9 - Transformateur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la mise en action du ventilateur tangentiel s'effectue en fonction d'une sonde de température. 10 - Transformateur suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les ventilateurs tangentiels sont installés ultérieurement sur des transformateurs déjà en service afin d'accroître leur capacité de charge de pointe.