Brevet FR2645365A1 — publié le 19901005

Dispositif de refroidissement de barres d'enroulements statoriques de machines électriques. La présente invention concerne un dispositif de refroidissement de barres d'enroulements statoriques de machines électriques, notamment de turboalternateurs, comprenant des tubes métalliques longitudinaux disposés à l'intérieur de barres Roebel, ou entre des barres Roebel, alimentés à une extrémité en un gaz de refroidissement. On oonnait des dispositifs de refroidissement de telles barres, constitués par des tubes métalliques disposés à l'intérieur des barres, ou entre deux barres, reliés à une extrémité à une alimentation en gaz de refroidissement, air ou un autre gaz, et à l'autre extrémité à une évacuation de ce gaz de refroidissement. Celui-ci chemine donc à l'intérieur du tube d'une extrémité à l'autre. Ces tubes ont la longueur totale des barres Roebel, y compris les développantes. Compte tenu des pertes de charge linéaires dans les tubes, le gaz de refroidissement doit y être refoulé sous une pression assez élevée, ce qui nécessite plusieurs étages de compression. Ceci complique l'appareillage de ventilation pour le refroidissement des barres. La présente invention a pour but d'assurer un bon refroidisse- ment des barres d'enroulements statoriques, sans cependant nécessiter l'emploi de ventilateurs à plusieurs étages. Les tubes de refroidissement du dispositif selon l'invention sont divisés en au moins deux tronçons séparés par au moins une ouverture de sortie du gaz de refroidissement vers l'extérieur du circuit magnétique, ou ils sont percés d'au moins une ouverture de sortie de ce gaz vers l'extérieur du circuit magnétique, et ils sont alimentés aux deux extrémités en ce gaz. Ils répondent en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes: - Les tubes métalliques sont divisés en au moins quatre tronçons séparés par trois ouvertures, ou percés sur leur longueur d'au moins trois ouvertures, l'une, médiane étant une ouverture d'entrée du gaz de refroidissement, et les deux autres, disposées chacune - 2 - entre une extrémité et l'ouverture médiane, étant des ouvertures de sortie de ce gaz. - Les tubes métalliques sont coupés à une certaine distance de part et d'autre de l'ouverture, ou des ouvertures, de sortie ou d'entrée du gaz de refroidissement, et il est disposé entre les tronçons de tubes, de chaque côté de l'ouverture, ou des ouvertures, des plaques et des tôles de section droite en forme de U en matière électriquement isolante, les tôles en forme de U étant munies de bossages de maintien de leur écartement. - Les tubes métalliques sont disposés sur les flancs des barres Roebel ou aux extrémités radiales de celle-ci. Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures schématiques du dessin annexé, un dispositif de refroidis- sement connu (figure 1) et des dispositifs de refroidissement de turboalternateurs selon l'invention (figures 2 à 9). - La figure 1 représente des tubes de refroidissement disposés au milieu d'une barre Roebel; - La figure 2 représente un tube de refroidissement de l'invention et ses entrées et sorties de gaz de refroidissement; - La figure 3 représente deux barres avec tubes de refroidissement montés côte à côte et le circuit magnétique voisin; - La figure 4 représente des tubes de refroidissement sur les flancs des barres Roebel correspondantes; - La figure 5 représente des tubes de refroidissement disposés aux extrémités radiales des barres Roebel; - La figure 6 représente un orifice d'évacuation de gaz de refroidissement; - La figure 7 est une coupe selon l'axe VII-VII de la figu- re 6; - La figure 8 est une coupe selon l'axe VIII-VIII de la figure 6; La figure 9 représente une tôle en forme de U en matière isolante assurant la constitution de la ligne de fuite sur un canal d'entrée ou de sortie du gaz de refroidissement. Dans la figure 1, les tubes de refroidissement 2, de section droite carrée ou rectangulaire, sont disposés au milieu d'une barre -3- Roebel 1, entourée d'une isolation 3. Les tubes 2 sont isolés entre eux et par rapport au cuivre de la barre. Ils sont mis au potentiel du cuivre au niveau d'une des têtes de bobine, de la façon habituelle. Ces tubes sont d'une seule pièce, de la longueur totale de la barre, y compris ses développantes. L'air ou tout autre gaz de refroidissement pénètre à une extrémité de la barre au niveau de la tête de bobine, chemine dans les tubes, puis ressort à l'autre extrémité de la barre. Compte tenu des pertes de charge linéaires dans les tubes, ce refroidissement nécessite l'usage d'un gaz sous pression et l'emploi de ventilateurs le portant à une pression élevée, généralement en plusieurs étages. La figure 2 représente un tube de refroidissement d'un dispositif selon l'invention. Ce tube est coupé en quatre tronçons 9, 11, 12, 10, séparés par trois intervalles d'introduction ou d'évacuation de gaz de refroidissement 6, 7, 8. Le gaz de refroidissement est introduit par les extrémités 4 et 5 du tube et par l'intervalle médian 6, et évacué par les intervalles 7, 8, comme représenté par les flèches. La perte de charge entre une entrée et une sortie étant ainsi réduite, on peut utiliser un gaz de refroidissement non comprimé, refoulé par des ventilateurs de type courant. Au lieu de couper le tube en tronçons séparés par des interval- les, on peut utiliser des tubes continus, munis d'ouvertures en des points d'introduction et d'évacuation. Le nombre de tronçons de tubes ou d'ouvertures dans un tube unique peut être adapté à la longueur des barres. La figure 3 représente en coupe axiale deux barres équipées de tubes de refroidissement adjacents, munis d'ouvertures d'entrée de gaz de refroidissement 4, 5 à leurs extrémités et 6 en leur milieu, et d'ouvertures d'évacuation de ce gaz 7, 8, ces ouvertures débouchant dans des canaux de passage 14, 15, 16 à travers le circuit magnétique 13 vers l'extérieur du circuit magnétique. La figure 4 représente une variante selon laquelle les tubes de refroidissement tels que 17, 18, 19, 20, divisés en tronçons ou percés d'ouvertures d'entrée ou de sortie de gaz, sont disposés sur les flancs d'une barre 1, à l'intérieur d'une isolation 3. Selon une autre variante, représentée en figure 5, les tubes 21, 22, 23, 24 sont disposés aux extrémités radiales d'une barre 1. Au lieu de couper les tubes au droit des caneaux d'introduction ou d'évacuation du gaz de refroidissement, on peut, pour diminuer la largeur des évents d'entrée et de sortie de gaz à l'intérieur du circuit magnétique, constituer des lignes de fuite au niveau de ces entrées et sorties, comme représenté dans les figures 6 à 9. La figure 6 représente en développée une ouverture 25 d'entrée ou de sortie de gaz, séparée en deux par une cloison 25A. Les tronçons de tube 2 sont coupés à une certaine distance de l'ouverture 25, à une distance L du bord de l'ouverture, dite ligne de fuite. Il est disposé dans l'intervalle les séparant des pièces en U en matière électriquement isolante 27, et en face de celles-ci des plaques 26 également en matière isolante. Les pièces en U sont munies de bossages tels que 30 pour maintenir l'écartement entre elles, et de bords latéraux crantés 28, 29 pour leur jonction avec les extrémités des tronçons de tube 2. -- 5 -- REVENDICATIONS: 1/ Dispositif de refroidissement de barres (1) d'enroulements statoriques de machines électriques, notamment de turboalternateurs, comprenant des tubes métalliques longitudinaux (2) alimentés à une extrémité en gaz de refroidissement, caractérisé en ce que ces tubes sont divisés en au moins deux tronçons séparés par au moins une ouverture de sortie du gaz de refroidissement (7, 8) vers l'extérieur du circuit magnétique, ou en ce qu'ils sont percés d'au moins une ouverture de sortie de ce gaz vers l'extérieur du circuit magnétique, et en ce qu'ils sont alimentés aux deux extrémités (4, 5) en ce gaz. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses tubes sont divisés en au moins quatre tronçons (9, 11, 12, 10) séparés par trois ouvertures (7, 6, 8) ou percés sur leur longueur d'au moins trois ouvertures, l'une de ces ouvertures, médiane (6), étant une ouverture d'entrée du gaz de refroidissement, et les deux autres (7, 8), disposées chacune entre une extrémité et l'ouverture médiane, étant des ouvertures de sortie de ce gaz. 3/ Dispositif de refroidissement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes métalliques (2) sont coupés à une certaine distance de part et d'autre de l'ouverture (25), ou des ouvertures, de sortie ou d'entrée du gaz de refroidissement, et en ce qu'il est disposé entre les tronçons de tubes, de chaque côté de l'ouverture, ou des ouvertures, des plaques (26) et des t8les de section droite en forme de U (27) en matière électriquement isolante, ces dernières étant munis de bossages (30) de maintien de leur écartement. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes métalliques longitudinaux (17, 18, 19, 20; 21, 22, 23, 24) sont disposés sur les flancs des barres Roebel ou aux extrémités radiales de celles-ci.