Brevet FR2427672A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne un transformateur utilisable dans des cavités souterraines, en particulier lors du percement de tunnels, comprenant au moins un ventilateur disposé à l'intérieur du transformateur et assurant la circulation d'un gaz inerte en circuit fermé. Un transformateur de ce type général est décrit et représenté dans le brevet d'Allemagne Fédérale nO 843.579. L'espace intérieur libre de ce transformateur est isolé de toutes parts vis-à-vis de l'air extérieur et est rempli par un agent de refroidissement gazeux. Pour le refroidissement du transformateur, il est prévu une ventilation intérieure et une ventilation extérieure La ventilation intérieure est assurée par un ventilateur qui est disposé dans l'espace intérieur libre du carter du ventilateur et qui assure la circulation de l'air intérieur dans cet espace intérieur libre, en le faisant passer à travers des ailettes ou nervures de refroidissement tubulaires qui sont disposées sur les parois latérales de ce carter.Pour la ventilation extérieure, il est prévu de même un ventilateur disposé sur la face supérieure du carter et qui aspire l'air extérieur depuis le bas à travers des canaux de refroidissement ménagés d'une part par les surfaces extérieures des ailettes de refroidissement tubulaires précitées et d'autre part par la paroi d'une enveloppe qui s'étend autour des parois latérales du carter. Ce transformateur présente les inconvénients ci-après Il est d'une fabrication coûteuse et exigeant une quantité notable de matériaux, d'abord du fait de la présence de deux ventilateurs, mais aussi à cause de l'enveloppe supplémentaire du carter. Lors du percement de tunnels, conditions dans lesquelles l'espace disponible pour le travail est déjà très limité, l'uti libation d'un tel transformateur entraine des difficultés pour des raisons d'encombrement. En outre, le courant de ventilation extérieur aboutit à une formation accrue de poussière à l'inté- rieur- du tunnel. Le but de l'invention est de simplifier le transformateur décrit ci-avant et son refroidissement et de réduire les frais de fabrication et d'entretien. On parvient à ce résultat, suivant l'invention, par le fait que le refroidissement actif est assuré exclusivement à l'intérieur du transformateur en un circuit fermé, au moins les parois latérales du transformateur présentant des nervures ou ailettes de refroidissement creuses orientées verticalement, dont les faces intérieures se trouvent dans une relation d'échange thermique avec le circuit de refroidissement actif, les espaces ménagés à l'extérieur entre les ailettes de refroidissement radiales étant ouverts en direction de l'extérieur. Un transformateur agencé de cette manière est d'une fabrication économique, étant donné que le ventilateur extérieur et l'enveloppe entourant les parois latérales du carter disparaissent. Cette disparition aboutit également à une réduction des frais d'entretien, étant donné qu'on économise l'énergie servant à l'entraînement du ventilateur extérieur et que les ailettes de refroidissement peuvent être nettoyées de manière plus simple et plus rapide pour les débarrasser de la couche de poussière qui les recouvre et des saletés qui s'y fixent. L'échange de chaleur extérieur sur les ailettes de refroidissement est nettement plus important, étant donné que la chaleur est évacuée non seulement par l'air extérieur tendant à s'élever, mais peut aussi être rayonnée librement vers l'extérieur.Enfin, selon un avantage non négligeable, l'encombrement du transformateur est nettement diminué par suite de la suppression du ventilateur extérieur et de l'enveloppe mentionnés précédemment. Suivant une autre particularité, le ventilateur est disposé au voisinage du fond du carter, sous le noyau du transformateur, et le milieu gazeux est déplacé depuis le bas à travers l'intervalle annulaire ménagé entre le noyau et l'enroulement. Cette disposition améliore le refroidissement intérieur, étant donné que l'air intérieur plus froid qui se trouve au voisinage du fond du carter et qui a été refroidi précédemment sur les ailettes de refroidissement pénètre directement dans l'espace ménagé entre le noyau et l'enroulement, où le refroidissement doit en particulier avoir lieu. Suivant une autre particularité encore, il est prévu en combinaison avec le ventilateur un contacteur thermique qui assure la mise en circuit et l'arrêt de ce ventilateur en fonction de la température du transformateur. De cette façon, le ventilateur intérieur n'est mis en service que lorsque le transformateur a atteint une température prédéterminée. On réalise de cette manière une économie d'énergie d'entraînement pour le ventilateur intérieur tant qu'un refroidissement positif n'est pas nécessaire. Suivant une autre particularité encore, il est prévu sur chaque face terminale du transformateur une boite de jonction ou de branchement pour la haute tension et la basse tension. Cette disposition aboutit à un meilleur refroidissement du transformateur. L'air intérieur chauffé s'élève tout d'abord, en raison du flux créé par le ventilateur intérieur et du mouvement ascensionnel, vers la face supérieure du transformateur, qui en conséquence atteint uné température d'autant plus élevée par rapport aux faces terminales du transformateur et qui peut en conséquence évacuer par conduction ou par rayonnement une plus grande quantité de chaleur dans le meme laps de temps.C'est pour cette raison que les boites de jonction ou de branchement se trouvent sur les faces terminales du transformateur, où elles ne peuvent pas gêner l'échange de chaleur entre la face supérieure plus chaude et l'air extérieur. Cette disposition aboutit en outre à un transformateur de hauteur plus faible qui, en conséquence, peut également etre utilisé de façon satisfaisante pour le percement de tunnels, du fait qu'il encombre moins la section de dégagement ou section libre de la galerie. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention, La Fig. 1 estune vue de profil d'un transformateur agencé suivant l'invention. La Fig. 2 est une demi-coupe par la ligne II-II en Fig.1. La Fig. 3 est une vue en coupe par la ligne III-III en Fig. 1. La Fig. 4 est un schéma de circuit. Les éléments principaux du transformateur, qui est désigné dans son ensemble par la référence 1 sur la Fig. 1, comprennent un carter 6 constitué par une plaque formant fond 2, une plaque formant couvercle 3, des parois latérales 4 et des parois terminales 5, deux boites de jonction ou de branchement 7 pour la haute tension et la basse tension, disposées sur les faces terminales 5, trois noyaux 8 qui traversent chaque fois un enroulement 9, et trois ventilateurs 10, dont chacun est fixé au voisinage du fond 2 sous un noyau 8, d'une manière non représentée. Les parois latérales 4 sont formées chaque fois par un grand nombre d'ailettes ou de nervures de refroidissement juxta posées 11, orientées verticalement, qui sont ménagées dans ces parois latérales 4. Le mode de fonctionnement du transformateur est le suivant : Le carter 6 entoure un espace intérieur libre 12 (Fig. 3), qui est rempli d'un agent de refroidissement gazeux non combustible (air intérieur). Cet agent de refroidissément transmet la chaleur engendrée en service par les noyaux 8 et les enroulements 9 aux parois du carter, qui abandonnent cette chaleur à l'air extérieur. La surface-des parois latérales 4 est nettement augmentée par les ailettes de refroidissement 11, de sorte que l'échange de chaleur principal s'effectue à cet endroit.Cet échange de chaleur est activé dans l'espace intérieur 12 par les ventilateurs 10, qui déplacent l'air intérieur vers le haut depuis la plaque formant fond 2, à travers les intervalles annulaires 13 ménagés entre les noyaux 8 et les enroulements 9, ainsi qu'autour de ces enroulements 9, de sorte que le système circulatoire indiqué par des flèches 14 sur la Fig. 3 s'établit. Dans ce système circulatoire, l'air intérieur, qui s'est réchauffé en venant lécher le noyau 8-et l'enroulement 9, se déplace au-contact des faces intérieures 15-des-ailettes-de refroidissement 11, où il se refroidit a'- nouveau pour -être renvoyé sous forme d'air de refroidissement au noyau 8 et à l'enroulement 9, en assurant leur refroidissement positif. Du fait de l'échange de chaleur avec l'air extérieur, il se produit sur la face extérieure 16 des ailettes de refroidissement 11 un mouvement ascensionnel (14') de l'air extérieur ayant absorbé la chaleur dégagée par le transformateur, ce qui évacue vers le haut la chaleur absorbée. En raison de ce mouvement ascensionnel (14'), de l'air extérieur non encore réchauffé se déplace simultanément vers le haut au contact de cette-surface extérieure 16, de sorte que, sur les deux surfaces extérieures 16, un courant d'air extérieur subissant un flux ascendant se déplace de façon permanente, en évacuant ainsi la chaleur à partir des ailettes ou nervures de refroidissement 11. Etant donné que les espaces 17 situés à l'extérieur entre les ailettes de refroidissement 11 sont ouverts en direction de l'extérieur, l'évacuation de chaleur s'effectue non seulement sous l'effet de l'air extérieur sollicité en un mouvement ascendant, mais aussi par rayonnement thermique. Comme on -le voit sur le schéma électrique qui forme la Fig. 4, les ventilateurs 10 sont mis en circuit et hors circuit en fonction de la température du transformateur. Il est prévu à cet effet une sonde thermique 18 disposée dans un noyau 8, qui agit sur un commutateur 20 monté dans un conducteur 19 de courant de commande, ce commutateur assurant à son tour la mise en circuit ou hors circuit des moteurs 22 des ventilateurs par l'intermédiaire d4un relais 21. Sur la Fig. 4, les moteurs 22 sont au repos, c'est-à-dire que le transformateur n'a pas encore atteint une température prédéterminée. Suivant une variante par rapport au schéma de circuit décrit ci-avant, il est également possible de prévoir dans chaque noyau une sonde thermique qui assure la mise en circuit ou hors circuit du ventilateur 10 chaque fois conjugué. D'autres modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. - REVENDICATIONS I.- Transformateur utilisable dans les cavités souterraines, en particulier lors du percement de tunnels, comportant au moins un ventilateur disposé à l'intérieur du transformateur et assurant la circulation d'un gaz inerte selon un circuit fermé, caractérisé par la combinaison de caractéristiques ciaprès :a) Le refroidissement positif est assuré exclusivement à ligne térieur du transformateur (espace intérieur 12) selon un circuit fermé b) Au moins les parois verticales (4) du transformateur (1) pré sentent des ailettes ou nervures de refroidissement creuses (11) orientées verticalement, dont les faces intérieures (15) se trouvent dans une relation d'échange thermique avec le circuit de refroidissement positif ; c) Les espaces (17) ménagés à l'extérieur entre les ailettes ou nervures de refroidissement radiales (11) sont ouverts en direction de l'extérieur. 2.- Transformateur suivant la revendication 1 dans lequel le noyau et l'enroulement sont disposés verticalement, caractérisé en ce que le ventilateur (10) est disposé au voisinage du fond du carter (plaque formant fond 2) sous le noyau (8) et assure le déplacement du milieu ou fluide gazeux depuis le bas à travers l'espace annulaire (13) ménagé entre le noyau (8) et l'enroulement (9). 3.- Transformateur suivant-la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, en combinaison avec le ventilateur (10), un contacteur thermique (18, 20) qui assure la mise en circuit ou hors circuit de ce ventilateur (10) en fonction de la température du transformateur. 4.- Transformateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur chaque face terminale (5) du transformateur, une boite de jonction ou de branchement (7) pour la haute tension et la basse tension.