Brevet FR2275053A1 — publié le 19760109

La présente invention concerne le domaine de production de l'énergie électrique et itexploitation de grands réseaux électriques et, plus spécialement, les compensateurs synchrones avec refroidissement cryogénique. Les compensateurs synchrones avec refroidissement cryogénique peuvent être utilisés corme générateurs de puissance réactive dans des installations énergétiques, destinées à assurer le régime optimal de la tension des réseaux électriques par régulation de la tension et du facteur de puissance (cors +). Les compensateurs synchrones utilisés actuellement dans ce but sont des installations assez importantes et ont un poids et un encombrement considérables. Les pertes de l'énergie électrique dans ces machines atteignent des centaines et des milliers de kilowatts. On connait des machines électriques, dans lesquelles les enroulements sont refroidis jusqu'à des températures très basses. Le refroidissement des enroulements, réalisés en métaux chimiquement purs ou en matériaux supra-conducteurs, jusqu'à des températures très basses, permet d'augmenter notablement les densités du courant dans ceux-ci, sans augmenter les pertes dans le conducteur, du fait que la résistance des supra-conducteurs vis-à-vis du courant continu aux températures t-rès basses est nulle et que la résistance des conducteurs en métaux purs se trouve réduite de quelques ordres. L'augmentation de la densité du courant dans les enroulements et de l'intensité du champ magnétique dans l'entrefer permet d'accroitre la puissance unitaire de la machine, sans augmenter son encombrement et sans diminuer son rendement. On connaît la conception d'un générateur synchrone tel que notamment décrit dans le brevet, Etats-Unis, no 3242418, 1962, cI .322-28. Ce générateur comporte un rotor avec enroulement d'excitation et un stator avec enroulement d'induit, entourant coaxialement le rotor à une faible distance de celui-ci, l'enroulement d'excitation et l'enroulement d'induit étant fabriqués à partir d'un matériau supra-conducteur. Le rotor du générateur comporte un arbre monté sur des roulements et pouvant tourner dans ceuxci. Sur l'arbre sont fixés rigidement une série de rayons en ailette. Les bobines de l'enroulement d'excitation sont enroulées étroitement autour de ces rayons. Ces bobines sont fixées à l'ai de d'une virole annulaire fabriquée à partir d'un alliage, caractérisé par une grande résistance aux basses températures, par exemple TL. 4A1. 3Mo-IV. Le stator comprend un caxre cylindrique, pourvu de rainures longitudinales intérieures, dans lesquelles est posé l'enroulement d'induit.Le cadre de stator repose par les ailettes sur un écran de flux magnétique entourant le stator et réalisé en tôle supra-conductrice. L'écran s'appuie à son tour au moyen des ailettes sur le corps de machine renfermé dans un isolateur thermique approprié du type cryogène. Le refroidissement de l'enroulement d'excitation et de l'enroulement d'induit supra-conducteurs et le maintien de ces enroulements aux températures inférieur 5 -à la température critique du supra-conducteur, à partir duquel sont fabriqués ces enroulements, se réalisent principalement à l'aide d'hélium gazeux porté à une température suffisamment basse. L'agent frigorigène, sortant du liquéfacteur d'hélium, est dirigé par un tube traversant l'isolateur thermique dans une enceinte située entre le corps et l'écran.Ayant passé cette enceinte vers la gauche (draprès le dessin), l'agent frigorigène change de direction, et passe vers la droite, par des trous pratiqués sur la face de l'écran, dans l'enceinte à l'intérieur de l'écran. Ensuite, le flux de l'agent frigorigène se répartit en trois courants concentriques, en passant à travers des canaux du rotor entre les bobines de l'enroulement d'excitation et l'arbre, à travers le jeu entre le rotor et le stator et à travers l'enceinte entre la surface extérieure du cadre de rotor et l'écran. Puis, l'agent frigorigène est réuni, de nouveau, en un courant unique et ramené par un tube, entourant concentriquement le tube d'amenée de l'agent frigorigène, dans le liquéfacteur d'hélium.Outre ses avantages, ce générateur présente quelques inconvénients et notamment : transmission excessive de la chaleur dans la zone froide ; présence des joints d'étanchéité aux endroits de la sortie de l'arbre depuis le corps du générateur, qui sont nécessaires pour éviter les fuites de l'agent frigorigène et qui compliquent la construction et nuisent à la fiabilité de fonctionnement du générateur ; présence de contacts glissants dans le circuit électrique du rotor qui également nuisent à la fiabilité de fonctionnement du générateur. L'inconvénient le plus important est le développement excessif de chaleur, qui est provoqué par les sources extérieures et intérieures et qui réduit notablement le rendement total de l'installation générateur-liquéfacteur d'hélium. La source principale,du dégagement extérieur de la chaleur, est l'arbre de générateur qui doit être, compte tenu de la résistance mécanique, assez massif, car il transmet au rotor toute la puissance du générateur. La source principale du dégagementintérieur de chaleur est kfrot- tement qui a lieu au cours de la rotation du rotor dans l'agent frigorigène. Une autre source, de dégagement intérieur de chaleur, est constituée par des courants tourbillonnaires engendrés par le champ magnétique variable dans les pièces métalliques du rotor et du stator. Pour diminuer les courants tourbillonnaires, on a proposé de réaliser les rayons du rotor et de la virole sous forme d'un jeu de tôles métalliques minces, isolées entre elles. Ce procédé réduit notablement la production de chaleur due aux courants tourbillonnaires, mais n'élimine pas complètement cette source de chaleur. L'on propose de mettre au point un compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique qui, tout en présentant les avantages de la machine envisagée avec refroidissement cryogénique, soit exempt des inconvénients propres à la construction de la machine susmentionnée. En même temps, on a pris en considération le fait que le compensateur synchrone fonctionne comme un générateur de puSEance réactive, c'est-à-dire sans charge sur l'arbre. Un autre but de l'invention consiste à créer un compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique, qui n'a pas de contacts glissants dans les circuits électriques. Le but plus général de la présente invention est la création d'un compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique, à grande efficacité, fiable et de construction simple. Ces problèmes sont résolus par le fait que, dans le compensateur synchrone comportant un enroulement d'induit immobile et un rotor avec enroulement d'excitation tournant, placé sur celui-ci, les enroulements indiqués étant réalisés en matériau su-a-conducteur et étant enfermés dans un cryostat fixe, conformément à l'invention, le rotor avec enroulement d'excitation, ur l'arbre duquel sont montés un moteur de démarrage et une génératrice excitatrice, t renfermé, à l'irtr5tur du cryostat, dans une enveloppe immobile étanche qui empêche la nétratior. du liquide cryogène vers la partie tournante de la machine. Il est important que l'enroulement d'induit exécuté sous forme des groupes de bobines séparés,soit disposé directement sur la surface extérieure de l'enveloppe étanche indiquée, qui joue le rôle d'une carcasse pour l'enroulement d'induit. Il est avantageux de monter l'arbre de rotor sur des paliers, à l'intérieur de l'enveloppe étanche, tout l'ensemble étant fixé en position verticale dans le cryostat. Il est souhaitable d'alimenter l'enroulement d'excitation en courant continu à partir du rotor de la génératrice excitatrice au moyen des supra-conducteurs. Il est avantageux en outre de remplir en hélium gazeux l'enceinte à l'intérieur de l'enveloppe étanche et d'enduire à l'azote liquide les parois extérieures de l'enveloppe. Il faut prendre-en en considération que les autres buts et avantages de la présente invention, outre les avantages indiqués, seront explicités ci-après, lors de la description d'un mode de réalisation de l'ensemble et de l'examen des dessins, sur lesquels la figure 1 montre la coupe longitudinale du compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique, conformément à l'invention la figure 2, la coupe de la figure 1, suivant la ligne II II ; la figure 3, la coupe de la figure 1, suivant la ligne III III. Le compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique et une machine synchrone surexcitée à pôles saillants fonctionnant en moteur, sans charge sur l'arbre, et servant à engendrer la puissance réactive dans les réseaux électriques. Comme montré sur la figure 1, le compensateur synchrone, réalisé conformément à la présente invention, comporte un stator 1 et un rotor 2 monté avec possibilité de rotation sur un arbre 3. Le stator 1 possède un enroulement d'induit 4, fixé sur la surface extérieure d'un bâti cylindrique 5, qui entoure coaxialement le rotor 2 à une faible distance. Le rotor 2 comprend un enroulement d'excitation 6 fixé sur une carcasse cylindrique 7 calée rigidement sur l'arbre 3 et tournant conjointement avec c:elui.* L'arbre 3 est monté sur des roulements 8 et 9. Sur le même arbre avec le rotor sont montés une génératrice excitatrice 10 et un moteur de démarrage 11. Le rotor 12 de la génératrice excitatrice 10 est monté sur l'arbre 3, entre le roulement 8 et le rotor 2 du compensateur synchrone.Le stator 13 de la génératrice excitatrice est installé à l'intérieur du bâti cylindrique 5 du compensateur de sorte qu'il entoure le rotor 12 à une faible distance. Comme génératrice excitatrice 10, on utilise la génératrice topologiquesupra-conductrice connue, c'est pourquoi la conception de cette génératrice n'est pas examinée plus en détails. Le moteur de démarrage 11 comprend un rotor 14 et un stator 15. Le rotor 14 du moteur de démarrage 11 est calé sur l'arbre 3, entre le roulement 9 et le rotor 2 du compensateur synchrone. Le rotor 14 comprend un enroulement à cage d'écureuil 16 fixé sur une carcasse cylindrique 17. Le stator 15 du moteur de démar rage 11 est doté d'un enroulement d'induit 18 fixé sur la surface extérieure d'un bâti cylindrique 19 qui entoure le rotor 14 à une faible distance. Les faces opposées du bâti 19 du stator 15 du moteur de démarrage 11 et du bâti 5 du stator 1 du compensateur synchrone sont fixées rigidement dans un disque 20. A l'autre face du bâti 5 du stator 1 du compensateur synchrone est fixé un flasque depalier 21 tandis que sur la deuxième extrémité du bâti 19 est boulonné un flasque de palier 22. Le roulement 8 est fermé du côté extérieur par un chapeau 23 et le roulement 9 est fermé par un chapeau 24. Toutes les jonctions, et notamment entre le chapeau 23 du palier ou roulement 8 et le flasque 21, entre le flasque 21, entre le flasque 21 et le bâti 5, entre le bâti 5 et le disque 20, entre le disque 20 et le bâti 19, entre le bâti 19 et le flasque 22, entre le flasque 22 et le chapeau 23 du roulement 9 sont réalisées étanches.De la sorte, le disque 20, les bâtis 5 et 19, les flasques 21 et 22 et les chapeaux 23 et 24 des roulements 8 et 9 assemblés entre eux forment une enveloppe étanche 25, dans laquelle est monté l'arbre 3 tournant dans les roulements 8 et 9 et portant le rotor du compensateur synchrone, le rotor 12 de la génératrice excitatrice 10, le rotor du moteur de démarrage 11 et le stator 13 de la génératrice excitatrice 10. Cet ensemble est installé, en position verticale, dans un cryostat 26. Ce sont seulement les enroulements de stator qui ont des sorties électriques. Les sorties électriques 27 de ltenroulement d'induit du compensateur sont soudées aux tubes de cuivre 28 qui traversent le couvercle 29 du cryostat 26. Dans l'exécution ordinaire de l'enroulement d'induit 4 triphasé du compensateur il y a trois sorties électriques identiques. Les sorties électriques 30 de l'enroulement d'induit 18 du moteur de démarrage 11 sont soudées aux tubes de cuivre 31 qui traversent, aussi, le couvercle 29 du cryostat 26. Pour l'alimentation ordinaire de l'enroulement d'induit 18 du moteur de démarrage 1 triphasé, on prévoit trois sorties identiques de l'enroulement d'induit 18 du moteur de démarrage 11.Les sorties électriques 32 de l'enroulement du stator de la génératrice excitatrice 10 sont réalisées en tenant compte de la nécessité de la conservation de l'étanchéité de l'enveloppe 25. Dans ces buts, dans la construction envisagée, les sorties 32 passent à travers des tubes isolateurs 33 qui sont assujettis, d'une manière étanche, dans le flasque 21 et sont noyés avec de la résine époxyde. Les sorties 32 sont soudées, aussi, aux tubes en cuivre 34 qui traversent le couvercle 29 du cryostat 26. Le nombre de sorties identiques de l'enroulement du stator de la génératrice excitatrice 10 dépend de la conception concrète de la génératrice excitatrice 10 topologique. Le cryostat 26 est une vase de Dewar avec barrière thermique intermédiaire qui est constituée, dans la conception envisagée par de l'azote liquide. Le cryostat 26 est composé de quatre récipients disposés coaxialement. Le récipient extérieur 35 du cryostat 26 est constitué par des parois cylindriques et un fond plat. Les récipients 36, 37 et 38 introduits à tour de rôle dans le récipient extérieur 35 du cryostat 26 sont constitués par des parois cylindriques et par un fond semi-sphérique. Une telle forme des récipients 36, 37, 38 est choisie en tenant compte de la résistance mécanique requise. Afin de diminuer la transmission de la chaleur à travers les parois des récipients-36, 37 et 38 dans le cryostat 26, ces récipients seront exécutés à partir d'uné Xôle mince à faible conductibilité, de préférence en acier inoxydable. Le récipient extérieur 35 du cryostat peut être exé- cuté à partir de n'importe quel matériau de construction résistant à vide (par exemple, acier, cuivre, laiton etc..). L'épais seur des parois de ce récipient nt ne dépend que de la résistance mécanique requise.Les parois des récipients 35, 36, 37 et 38 se terminent, respectivement, par des brides 39, 40, 41 et 42. Les récipients 35, 36, 37, 38 sont assemblés à l'aide de boulons 43 et 44 de sorte que les brides 39, 40 et 41, 42 de ces récipients 35, 36 et 37, 38 se trouvent en contact mais que les parois des récipients ne se touchent pas. Le couvercle 29 du cryostat 26 est fixé à l'aide de boulons 44 au récipient intérieur 38 du cryostat 26.L'étanchéité des jonctions entre les récipients 35 et 36, entre les récipients 37 et 38, entre le récipient intérieur 38 du cryostat 26 et le couvercle 29, est assurée par des joints 47, 48 et 49 faits en caoutchouc de vide et placés dans des rainures circulaires des brides 39, 41 et 42. L'enceinte 50 entre les récipients 36 et 37 du cryostat 26 est remplie d'azote liquide à travers l'orifice 51 de la bride 41. Un autre orifice 511 sert à évacuer de l'azote vaporisé. L'enceinte 52 entre les récipients 35 et 36 et l'enceinte 53 entre les récipients 37 et 38 du cryostat 26 sont soumises à un vide. Pour accroître le vide, on utilise du charbon de bouleau 54 travaillant comme pompe d'adsorption. Le charbon est placé dans des poches 55 et 56 en tamis fin de cuivre soudées à la surface intérieure du fond du récipient 37 et à la surface extérieure du fond du récipient 36. La présence du charbon activé permet de pousser le vide dans les enceintes 52 et 58 jusqu'à 10 1 à 10 zmm de mercure au maximum. Après le remplissage d'azote liquide dans l'enceinte 50 entre les récipients 36 et 37 du cryostat 26, le charbon activé se refroidit et le vide atteint 10-6 à 10 8mi de mercure. L'azote liquide remplissant l'enceinte 50 sert de barrière thermique empêchant la transmission de la chaleur dans le récipient intérieur 38 par l'intermédiaire des parois du cryostat 26. Le récipient intérieur 38 du cryostat se compose de deux parties 57 et 58. Dans l'endroit de jonction de ces parties est fixé, à l'aide de boulons 59, un disque 60 servant à la fixation de l'ensemble principal du compensateur à l'interieur du cryostat 26. L'étanchéité de liaison entre les parties constitutives 57 et 58 du récipient intérieur 38 du cryostat 26 et le disque 60 est assurée par des joints 61 placés dans les rainures circulaires du disque 60. La fixation de l'ensemble principal du compensateur à l'intérieur du cryostat se réalise à l'aide d'une douille 62 qui est fixée par des boulons 63 au disque 60 et par des boulons 64 au flasque de palier 21.D'en bas, cet ensemble est bloqué à l'aide d'une pièce 65 soudée sur le fond de la partie inférieure 58 du récipient intérieur 38 du cryostat 26. Le récipient intérieur 38 du cryostat 26 est rempli d'hélium liquide à travers le couvercle 29. Pour le remplissage de l'hélium est prévu un orifice 66 dans le disque 60. Lors du fonctionnement du compensateur, le niveau de l'hélium liquide est maintenu au milieu entre le disque 60 et le flasque de palier 21. Pour faciliter la circulation de l'hélium liquide, dans la douille 62 et la pièce 65, on a prévu, respectivement, des orifices 67 et 68. Le disque 60, qui joue le rôle d'un élément de fixation, sert, en même temps, d'écran thermique. Pour cette mission, le disque 60 est réalisé en matériau à grande conductibilité, de préférence, en cuivre. L'hélium liquide n'arrive pas à l'intérieur de l'enveloppe étanche 25. L'enceinte de l'enveloppe 25 est remplie d'hélium liquide sous une faible pression 10 1 à 10-2mm de mercure. Les pièces disposées à l'intérieur de l'enveloppe 25 sont refroidies de l'extérieur à travers les parois de l'enveloppe 25 grâce à la conductibilité thermique de ses parois et à la convection de l'hélium gazeux à l'intérieur de l'enveloppe 25. Pour un tel système de refroidissement il est très important que le dégagement de la chaleur à l'intérieur de l'enveloppe étanche 25 soit minimal. On a pris en considération ce fait lors de la construction des ensembles renfermés dans l'enveloppe 25. Tous les enroulements du compensateur sont réalisés en supra-conducteur fait en alliages Nb-Zr ; Nb-Ti ; Nb3 Zn ; Nb3 Ga etc. Il est connu que les conducteurs fabriqués à partir de ces matériaux ne présentaient pas de pertes en cas de courant continu. L'enroulement d'excitation 6 est réalisé sous forme d'un nombre pair de bobines 69 disposées symétriquement sur la circonférence de la carcasse 7 du rotor 2 du compensateur.La carcasse 7 (fig.2) possède des rayons en ailettes 70, autour desquels sont enroulées étroitement les spires des bobines 69 de l'enroulement d'excitation 6.Les bobines 69 sont fixées au moyen des viroles C et, pour l'auomentation de Id . luidité, peuvent être noyées avec ur. compound. approprié. Dans I'exeml concret du générateur il y a c:tutre bobIner dans l'erlroulement d'excitation 6. Du ro tor 12 (fig. 1) de la génératrice excitatrice 10, le courant continu est amené aux bobines d'excitation 69 par des supra-conducteurs 72. L'enroulement d'induit 4 du compensateur est réalisé en supra-conducteur ayant des pertes minimales en courant alternatif.A présent, ces conducteurs sont fabriqués sous forme de câbles comportant un grand nombre de brins très fins exécutés dans les mêmes alliages que les supra-conducteurs pour le courant continu. L'enroulement d'induit 4 se compose de bobines plates 73 (fig.2) situées symétriquement sur la surface extérieure du bâti cylindrique 5 du stator 1 du compensateur et reliées entre elles d'après le schéma triphasé ordinaire de connexion des enroulements d'induit des machines électriques. L'enroulement d'induit 4 est fixé au bâti 5 du stator 1 à l'aide d'une virole 74 et, pour l'augmentation de la rigidité, peut être noyé avec un compound approprié. Lors du fonctionnement du compensateur, dans l'enroulement d'induit 4 (fig.1) se dégage une faible quantité de chaleur par suite des pertes de courant alternatif.C'est pourquoi l'enroulement d'induit 4 se trouve au-delà de l'enveloppe étanche 25 et est plongé directement dans l'hélium liquide. L'enroulement d'induit 18 du moteur de démarrage 11 est réalisé, lui aussi, en supra-conducteur, prévu pour le travail en courant alternatif, et présente une conception analogue à celle de l'enroulement d'induit 4 du compensateur. Pour diminuer le dégagement de la chaleur à l'intérieur de l'enveloppe étanche 25, durant la mise en marche du compensateur, l'enroulement d'induit 18 du moteur de démarrage il est disposé, aussi, sur la surface extérieure cylindrique du bâti 19 du stator 15 et est fixé par une virole 75. L'enroulement 16 du rotor 14 du moteur de démarrage 11 est exécuté en supra-conducteur selon le type de l'enroulement en court-circuit "cage d'écureuil" du rotor des machines synchrones. L'enroulement 16 est constitué par des tronçons de conducteurs droits 76 (fig.3) qui sont placés dans des orifices de la carcasse 17 (fig.1) du rotor 14 du moteur de démarrage 11 et qui sont reliés entre eux sur les faces de la carcasse 17. En régime stable de fonctionnement du compensateur le courant électrique parcourt seulement l'enroulement d'excitation 6 et l'enroulement d'induit 4 du compensateur. L'enroulement d'excitation 6 est parcouru par le courant continu et à l'état supra-conducteur de l'enroulement d'excitation il n'y a plus de production de la chaleur résultat despertes. La chaleur peut se dégager seulement danc l'enroulement d'excitation 6 et dans les enroulements du stator 13 et du rotor 12 de la génératrice excitatrice 10 en cas de modification du régime de fonctionnement du compensateur. Au cours du lancement du compensateur, la chaleur peut se dégager, aussi, dans l'enroulement court-circuité 16 du rotor 14 du moteur de démarrage 10. C'est pourquoi, le lancement du compensateur et la modification de son régime de fonctionnement doivent être assez prolongé6, afin que la chaleur produite dans les enroulements puisse se transmettre de l'enveloppe étanche 25 à l'hélium liquide qui la refroidit.La pression d'hélium à l'intérieur de l'enveloppe 25 est choisie de sorte que l'échange de chaleur par convection du gaz soit suffisant et la quantité de la chaleur produite par frottement des pièces tournantes et transmise à l'hélium remplissant l'enveloppe 25 soit faible. Pour l'amélioration de la convertion de l'hélium à l'intérieur de l'enveloppe 25, on a prévu les orifices 77 (fig.2), pratiqués dans la carcasse 7 du rotor 2 du compensateur, et les orifices 78, ménagés dans la carcasse 17 du rotor 14 du moteur de démarrage 11. Une autre source de chaleur à l'intérieur de l'enveloppe étanche 25 peut provenir des courants tourbillonnaires qui apparaissent dans les pièces métalliques de la machine, traversées par le flux magnétique. Afin d'éviter l'apparition des courants tourbillonnaires, la carcasse 7 du rotor 2, le bâti 5 du stator 1 du compensateur, la carcasse 1 du rotor 14 et le bâti 19 du stator 15 du moteur de démarrage 11 sont exécutés en matériau isolant, de préférence, en verre organique. Les viroles 71, 74 et 45 des enroulements sont fabriquées à partir de ruban de verre. Les flasques de palier 21 et 22 et le disque 20 sont protégés contre la pénétration du flux magnétique par des écrans supraconducteurs 79, 80, 81 et 82 réalisés sous forme d'une couche mince de matériau supra-conducteur (niobium, plomb etc.) appliquée directement sur les surfaces intérieures de ces pièces. Les parois du récipient intérieur 38 du cryostat 26 sont protégées contre le flux magnétique par des écrans cylindriques 83 et 84 faits en tôle de matériau supra-conducteur. L'écran 83 entoure l'enroulement d'induit du compensateur et est fixé entre le disque 20 et la flasque de palier 21. L'écran 84 englobe l's roule- ment d'induit 18 du moteur de démarrage 11 et est assujetti entre le disque 20 et le flasque de palier 22.Pour l'écoulement de l'hélium liquide dans l'enceinte entre les écrans 83 et 84, dans l'écran 83 sont pratiqués des orifices 85 et dans l'écran 4 sont ménagés des orifices 86. De la chaleur peut être dégagée, en plus, à l'intérieur de l'enveloppe 25 par les roulements 8 et 9. Pour améliorer ltévacua- tion de la chaleur des roulements 8 et 9, ces roulements sont installés dans les flasques massifs 21 et 22, qui sont baignés par l'hélium liquide et qui assurent, grâce à leur bonne conduc tibilité de chaleur, l'évacuation parfaite de la chaleur produite par les roulements. Il est possible d'installer des roulements électromagnétiques supra-conducteurs qui n'ont pas de pertes dues au frottement. Pour fixer les tubes en cuivre 28, 31 et 34 des sorties électriques des enroulements du compensateur, on prévoit des douilles isolantes 87, dans lesquelles sont introduits les tubes 28, 31, 34 et qui sont fixées dans le disque 60. Un isolateur 88 est fixé à l'endroit de passage de la sortie électrique depuis l'enroulement d'induit 4 du compensateur à travers le flasque de palier 21, dans le flasque, et un isolateur 89 est fixé à l'endroit de passage de la sortie depuis l'enroulement d'induit 18 du moteur de démarrage 11 à travers l'écran supraconducteur 84, dans l'écran. Les tubes 28, 31 et 34 sont fixés dans le couvercle 29 du cryostat 26 à l'aide d'ensembles de fixation identiques composés d'un corpus'40, fixé sur le couvercle 29 du cryostat 26 au moyen d'un tube à paroi mince 91 en acier inoxydable, d'une rondelle 92, d'un joint 93 en caoutchouc de vide, d'un tube 94 avec épaulement et d'un écrou 95, assujettis dans le corps 90. La rondelle 92 et le tube 94 sont en matériau isolant (textolite, polychlorure de vinyle etc.). Le tube 94 est emmanché sur le tube en cuivre 28 de la sortie électrique et isole ce dernier de l'écrou 95. L'écrou 95 bute, par son extrémité inférieure, contre l'épau- lement du tube 94. Au serrage de l'écrou 95, l'épaulement du tube 94 comprime le joint en caoutchouc 93 et bloque le tube en cuivre 28. Pour le remplissage du cryostat avec de l'hélium liquide on prévoit un tube de transvasement 96 qu'on introduit dans l'ensemble de fixation composé d'un corps 97 soudé au milieu du cr)uver- cle 29. Dans le corps 97 sont assujettis un joint ie en caoutchouc de vide, une bague de serrage 99 et un écrou .f' Au serrate de l'écrou lOO, le joint se comprime et bloque le tille ue trarsvase- ment 96.Une telle construction de ensembles de fixation du tube de ttansvacement 16 et des tube en cuivre 2, 9 et 34 des sorties électriques assure l'étanchéité du récipient intérieur 38 du cryostat. Le tube 101 sert à evacuer l'hélium évaporé. Ce tube est fix dans le couvercle 29 à l'aide d'un tube 102 en acier inoxydable, sur lequel est emmanché un raccord 103. Les tubes à paroi mince 91 et 101 sont utilisés pour la diminution de la transmission de la chaleur depuis le couvercle du cryostat par conductibilité thermique. Pour le fonctionnement continu du compensateur, il est avantageux de l'insérer en cycle continu avec le liquéfacteur d'hélium,en reliant directement le tube de transvasement 96 et le tube de sortie 101 avec le liquéfacteur de l'hélium. On voit de la description détaillée, du compensateur synchrone sur devis que les buts de l'invention sont obtenus efficacement et qu'un compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique très efficace, fiable et de construction simple, a été mis au point. Seules les sorties électriques des enroulements des stators se trouvent au-delà du cryostat. L'arbre du compensateur se trouve intégralement dans le cryostat. Ceci diminue, dans une grande mesure, la section totale du "pont thermique" métallique reliant la zone de basse température du compensateur avec le milieu ambiant, ce qui réduit notablement la transmission de la chaleur extérieure par les pièces métalliques sortant du cryostat. Toutes les pièces rotatives du compensateur sont enfermées dans l'enveloppe étanche, évitant complètement leur contact avec l'agent frigorigène (hélium liquide). La pression d'hélium gazeux à l'intérieur de l'enveloppe étanche est choisie suffisamment basse, afin que la production de la chaleur résultant du frottement pendant la rotation des pièces de la machine dans l'hélium soit minimale. De cette façon, on élimine la source principale de chaleur intérieure, et notamment le dégagement de chaleur à la suite du frottement au cours de la rotation du rotor de la machine dans l'agent frigorigène. Toutes les pièces constitutives du compensateur qui sont traversées par le flux ragnétiqu variable, sauf e enroulements, ont excutee en matériau isolat+. Toutes les pièces métalli- ques iimitant ltessace, dans lequel se rnraqe le flux magnétique variable, sont protégées contre la pénétration du flux magnétique par les écrans en tôle supra-conductrice. Les enroulements du compensateur sont faits en câble à brins fins multiples. En conséquence de ces dispositions, on exclut, presque complètement, le dégagement de la chaleur par les courants tourbillonnaires circulant dans les pièces métalliques. Du fait que l'arbre du compensateur synchrone se trouve complètement dans l'enveloppe étanche, il n'y a pas de dispositifs spéciaux d'étanchéité de l'arbre. Grâce à l'emploi, pour l'alimentation de l'enroulement d'excitation, d'une génératrice excitatrice spéciale, dont le rotor est monté sur le même arbre que le rotor du compensateur, on a créé un compensateur synchrone qui n'a pas de contacts glissants dans les circuits électriques du rotor. Il est à noter qu'on ne peut pas envisager l'enveloppe étanche, dans laquelle se trouvent les pièces tournantes du comprend sateur, comme cryostat séparé pour le rotor de la machine. Comme on le sait, le cryostat sert d'isolement thermique, par rapport au milieu ambiant, de l'espace renfermé à l'intérieur du cryostat. L'enveloppe étanche joue le rôle contraire : elle empêche mécaniquement la pénétration du liquide cryogène vers les parties tournantes de la machine et assure, en même temps, grâce à la conductibilité thermique de ses parois', le refroidissement des pièces situées à son intérieur jusqu'à la température ambiante, c'est-à-dire jusqu'à la température de l'hélium liquide. Le système de refroidissement du compensateur synchrone inventé est plus efficace que le système de refroidissement du compensateur synchrone décrit plus haut, au commencement de notre exposé. A cause de la chaleur d'évaporation faible de l'hélium liquide et de la production relativement importante de la chaleur à la suite du frottement lors de la rotation du rotor dans l'hélium liquide, il n'est pas pratiquement possible, dans le générateur synchrone connu avec enroulements supra-conducteurs, de refroidir, aux grandes vitesses du rotor, les enroulements jusqu'à la température d'ébullition de l'hélium liquide sous pression normale, c'est-à-dire jusqu'à 4,2"K. Il est connu, en même temps, que les paramètres critiques (la densité critique du courant et l'intensité du champ magnétique) des matériaux supra-conducteurs s'abaissent avec l'élévation de la température.C'est pourquoi, lors du refroidissement des enroulements supra-conducteurs du générateur synchrone par l'hélium gazeux de très basse température, l'efficacité d'emploi des enroulements supra-conducteurs se trouve réduite. Dans le compensateur synchrone inventé, l'enroulement d'induit est fixé sur la surface extérieure de l'enveloppe étanche et est plongé complètement dans l'hélium liquide, en quantité suffisante. De ce fait, lors du fonctionnement du compensateur, l'enroulement d'induit a une température proche à 4,2"K. L'enveloppe étanche renfermant les pièces tournantes de la machine est plongée elle-aussi complètement dans l'hélium liquide et les parois de l'enveloppe étanche sont à la température de 4,2 K. En conséquence des innovations constructives, la production de la chaleur à l'intérieur de l'enveloppe étanche est minimale et l'échange de chaleur entre les pièces situées à l'intérieur de l'enveloppe et les parois de l'enveloppe, par convection de l'hélium gazeux remplissant sous faible pression l'enveloppe étanche, est suffisante.C'est pourquoi la température de l'enroulement d'excitation de compensateur, situé à l'intérieur de l'enveloppe étanche, est aussi voisine de 4,2 K. De cette façon, on parvient à maintenir, dans le compensateur synchrone proposé, une température plus basse et plus stable des enroulements supraconducteurs, que dans le générateur synchrone connu avec enroulements supra-conducteurs du stator et du rotor. Par suite, la stabilité des paramètres des enroulements supra-conducteurs s'accroit et l'efficacité de leur utilisation peut être augmentée. Un autre avantage du système de refroidissement du compensateur synchrone proposé est qu'il demande un liquéfacteur d'hé- lium moins puissant. Après le remplissage du cryostat du compensateur avec de l'hélium liquide, il faut amener, par la conduite venant du liquéfacteur d'hélium, la quantité d'hélium liquide qui est nécessaire pour la compensation de l'évaporation de l'hélium dans le cryostat et il n'est pas indispensable d'assurer un flux puissant continu à travers la machine. Le principe essentiel de l'invention, dans lequel se manifeste sa nouveauté, consiste en ce qui suit le rotor du compensateur synchrone, portant l'enroulement d'excitation à l'intérieur du cryostat, est enfermé dans une enveloppe étanche fixe qui empêche la pénétration du liquide cryogène vers la partie tournante de la machine. L'enroulement d'induit du compensateur et l'enroulement d'in duit du moteur de démarrage, exécutés sous fnrme de groupes de bobines se-ares, sont disposés directement sur la surface extérieure de l'envelopDe étanche mentionnée qui joue le rôle de carcasse pour les enroulements d'induit indiqués l'enveloppe étanche renferme l'arbre de rotor tournant dans les roulements et portant, pour la rotation simultanée, le rotor de compensateur avec enroulement d'excitation, le rotor du moteur de démarrage avec enroulement en court-circuit et le rotor de la génératrice excitatrice l'alimentation de l'enroulement d'excitation en courant continu se fait à partir de la génératrice excitatrice au moyen des supra-conducteurs l'enceinte à l'intérieur de l'enveloppe étanche est remplie d'hélium gazeux, sous faible pression, et l'enveloppe est baignée, de l'extérieur, par l'hélium liquide toutes les pièces du compensateur synchrone, traversées par le flux magnétique, sont exécutées en matériau isolant et toutes les pièces métalliques qui limitent les espaces dans lesquels se propage le flux magnétique variable sont protégées contre la pénétration du flux magnétique par des écrans en tôle supraconductrice. Du fait qu'il est possible d'apporter certaines modifications à la construction du compensateur synchrone, sans sortir du cadre de l'essentiel et du volume de l'invention, cette description de la réalisation concrète de l'invention doit être envisagée comme variante possible d'exécution qui ne limite pas le domaine d'utilisation de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Compensateur synchrone avec refroidissement cryogénique comportant un enroulement d'induit immobile et un rotor avec enroulement d'excitation tournant, placé sur celui-ci, ces enroulements étant réalisés en matériau supraconducteur et étant enfermés dans un cryostat fixe, caractérisé par le fait que le rotor avec enroulement d'excitation, sur l'arbre duquel sont montés un moteur de démarrage et une génératrice excitatrice, se trouve à l'intérieur du cryostat, dans une enveloppe-étanche immobile empêchant la pénétration du liquide cryogène vers les parties tournantes de la machine. 2 - Compensateur synchrone, conformément à la revendication 1 , caractérisé par le fait que l'enroulement d'induit est exécuté sous forme des groupes distincts de bobines et est disposé directement sur la surface extérieure de l'enveloppe étanche, qui joue le rôle d'une carcasse pour l'enroulement d'induit men tionné. 3 - Compensateur synchrone, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que dans l'enveloppe étanche est enfermé l'arbre de rotor, monté avec possibilité de rotation sur des roulements, dont les douilles extérieures sont fixées dans les couvercles faciaux de l'enveloppe, l'ensemble du rotor étant installé en position verticale dans le cryostat. 4 - Compensateur synchrone, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que l'alimentation de l'enroulement d'excitation se fait en courant continu arrivant du rotor de la génératrice excitatrice par des conducteurs réalisés à partir du matériau supraconducteur. 5 - Compensateur synchrone, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enceinte à l'intérieur de l'enveloppe étanche est remplie d'hélium gazeux et l'enveloppe étanche est baignée, de l'extérieur, par l'hélium liquide. 6 - Compensateur synchrone, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre les parois du cryostat et l'enveloppe étant sont installés des écrans magnétiques réalisés à partir d'une tôle supraconductrice et entourant coaxialement l'enroulement d'induit, le rotor avec enroulement d'excitation, le moteur de démarrage et la génératrice excitatrice, les écrans magnétiques étant pourvus des orifices pour le passage de l'hélium gazeux.