Brevet FR2959860A1 — publié le 20111111

DISPOSITIF DE REDUCTION ACOUSTIQUE DES ONDES PROVENANT DE LA PARTIE ACTIVE PAR INDUCTION D'UN APPAREILLAGE ELECTRIQUE, A LA TENUE AU VIDE GARANTIE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un appareillage électrique à haute ou moyenne tension, tel qu'un transformateur ou une bobine d'inductance, comprenant une partie active par induction immergée dans un fluide diélectrique. L'invention a trait à la tenue au vide d'un dispositif de réduction de la part du bruit due aux ondes vibro-acoustiques émises par la partie active par induction et propagées dans le milieu fluide diélectrique jusqu'aux parois de la cuve d'immersion remplie du fluide diélectrique, tel que de l'huile. Les appareillages particulièrement visés par l'invention sont les transformateurs, notamment ceux de puissance et de distribution dans un réseau électrique de distribution, et les bobines d'inductance. ART ANTÉRIEUR Dans les appareillages électriques, tels que les transformateurs ou bobines d'inductance, à partie active par induction immergée dans un fluide diélectrique, il est connu qu'une part significative du bruit d'émission est due à la propagation des ondes acoustiques émises par la partie active par induction en fonctionnement dans le milieu fluide diélectrique 2 jusqu'aux parois de la cuve d'immersion qui constituent ainsi en quelque sorte des surfaces de radiation acoustiques. De nombreuses solutions ont déjà été 5 proposées dans l'art antérieur pour réduire cette part du bruit. On peut citer ici les solutions décrites dans les brevets très anciens GB 925522, US 3102246 et US 3305813, qui consistent à augmenter de manière 10 significative la compressibilité du fluide par l'emploi d'un ensemble de plusieurs tubes creux souples dont la résonance de respiration dans le milieu fluide diélectrique est accordée à la fréquence des phénomènes acoustiques à atténuer. L'augmentation, locale en 15 fréquence, de la compressibilité du milieu fluide diélectrique modifie le module de compressibilité apparent de celui-ci, mais n'empêche pas concrètement les ondes acoustiques émises par la partie active par induction d'atteindre et donc d'exciter les parois de 20 la cuve. Autrement dit, les solutions selon ces documents ne sont pas efficaces car les parois de la cuve restent des surfaces de rayonnement acoustique conséquent et donc le bruit rayonné par les transformateurs reste élevé. 25 Plus récemment, une solution a été proposée dans le brevet US 6 661 322 : elle consiste à agencer des structures en forme de galettes cylindriques agencées soit contre les parois de cuve, soit autour de la partie active. Ces galettes cylindriques visent 30 aussi une diminution significative de la compressibilité apparente du milieu fluide diélectrique 3 (ici de l'huile) de façon à absorber les ondes se propageant depuis la partie active vers les parois de cuve. Comme pour les solutions décrites dans les brevets précédemment mentionnés, l'augmentation de la compressibilité apparente du milieu fluide diélectrique dans lequel est immergée la partie active par induction ne garantit pas la diminution de l'excitation des parois de cuve par les ondes émises par ladite partie active. Autrement dit, une telle solution n'empêche pas les ondes émises par la partie active d'induction d'atteindre les parois de cuve qui restent donc des surfaces propices au rayonnement acoustique. Des dispositifs de réduction de bruit améliorés ont déjà été proposés pour des applications contraignantes dans lesquelles ils sont immergés dans un liquide et soumis à des pressions hydrostatiques très conséquentes. Ainsi, les brevets US 5138588 et FR2730335 décrivent des dispositifs de réduction de bruit utilisés en acoustique sous-marine et qui sont constitués de structures tubulaires enrobées dans une matrice élastomère pour garantir leur étanchéité à l'immersion à grande profondeur. Il est ainsi prévu de fixer de manière rigide ces structures tubulaires aux coques de navires. En tant que tels, ils sont inadaptés à une application en cuve d'appareillage électrique, tel qu'un transformateur, car leur rigidité est trop importante. La demanderesse a trouvé une solution de réduction efficace de la part du bruit d'un appareillage électrique à haute ou moyenne tension due aux ondes vibro-acoustiques émises par la partie active 4 par induction et propagées dans le milieu fluide diélectrique entourant ladite partie active. Cette solution fait l'objet de la demande de brevet intitulée « Appareillage électrique à haute ou moyenne tension comprenant une partie active par induction immergée à bruit réduit », déposée ce jour par la demanderesse. Un problème sous-jacent à l'utilisation des éléments structurels d'une barrière acoustique dans un appareillage électrique à haute ou moyenne tension comprenant une partie d'induction immergée dans le fluide diélectrique est lié au process propre à l'assemblage de l'appareillage. En effet, lors de l'assemblage on procède au remplissage de la cuve par le fluide, tel que l'huile, une fois cette dernière mise sous vide. La mise sous vide de la cuve est nécessaire pour garantir l'absence d'air et d'humidité dans la cuve et la partie active et le maintien des propriétés diélectriques du fluide. Du fait que les éléments structurels de la barrière acoustique sont déjà mis en place dans la cuve lors de la mise sous vide de cette dernière, il est nécessaire de prévoir une solution de tenue au vide desdits éléments structurels. C'est pourquoi le but de l'invention est de proposer une solution simple et efficace de tenue au vide d'éléments structurels d'une barrière acoustique dans un appareillage électrique à haute ou moyenne tension comprenant une partie d'induction immergée dans le fluide diélectrique. Un but particulier de l'invention est de proposer une solution compatible avec les exigences technologiques et économiques du domaine de la transmission et distribution d'électricité à haute ou 5 moyenne tension. EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour ce faire, l'invention a pour objet, un dispositif de réduction acoustique des ondes provenant de la partie active par induction et propagées dans le fluide diélectrique d'un appareillage électrique haute ou moyenne tension comprenant une partie active par induction, caractérisé en qu'il comprend : - une enveloppe creuse et étanche, adaptée pour être soumise à des ondes mécaniques par une de ses faces, - des moyens de tenue au vide adaptés pour maintenir les faces de l'enveloppe dans leur limite élastique lorsque l'enveloppe est soumise par l'extérieur à la pression du vide. Par « partie active par induction », on entend des éléments d'induction électromagnétique, tels qu'un circuit électromagnétique et des bobinages dans des transformateurs HT ou MT ou dans des bobines d'inductance. Les moyens de tenue au vide peuvent comprendre des moyens mécaniques. Selon un premier mode de réalisation : - l'enveloppe est constituée par un tube fermé à chacune de ses extrémités par un dispositif étanche, 6 - les moyens de tenue au vide sont constitués par le tube dont une portion d'une première face présente une ou des formes géométriques complémentaires à celle(s) d'une portion d'une deuxième face en regard de la première face, les formes géométriques complémentaires étant imbriquées l'une dans l'autre avec un débattement possible déterminé par la conception. Avantageusement, le tube est constitué par deux tôles cintrées selon les formes complémentaires assemblées entre elles par emboitement d'une tôle dans l'autre et soudage entre elles. Selon un deuxième mode de réalisation: - l'enveloppe est constituée par un tube fermé à chacune de ses extrémités par un dispositif étanche, - les moyens de tenue au vide sont constitués par une pièce d'accrochage agencée dans le tube et adaptée pour accrocher en permanence une portion d'une première face du tube et pour accrocher une portion d'une deuxième face du tube par débattement déterminé. La pièce peut être avantageusement conformée en forme de crochet pour coopérer avec les portions des faces également conformées en crochet. Selon un troisième mode de réalisation : - l'enveloppe est constituée par un tube formé de deux demi-coques fermées entre elles de manière étanche, 7 - les moyens de tenue au vide sont constitués par au moins une bride de maintien agencée autour des demi-coques avec une distance prédéterminée. Chaque demi-coque peut être une tôle emboutie. L'invention concerne également un appareillage électrique à haute ou moyenne tension, comprenant une partie active par induction, une cuve entourant la partie active et remplie d'un fluide diélectrique, tel que de l'huile, et une pluralité de dispositifs de réduction acoustique des ondes provenant de la partie active et propagées dans le fluide diélectrique selon l'une des revendications précédentes, les enveloppes des dispositifs étant des éléments structurels agencés en étant régulièrement espacés et en formant une barrière à distance des parois de la cuve. L'appareillage peut constituer un transformateur ou une bobine d'inductance. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite en référence aux figures suivantes : - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un transformateur visé par l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en perspective d'une barrière acoustique avec tubes creux pour le transformateur selon la figure 1, - la figure 3 montre un premier mode de réalisation de l'invention, 8 - la figure 4 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 montre un troisième mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 montre un transformateur 1 dans lequel une barrière acoustique 2 selon l'invention est agencée à distance des parois verticales 30A et du dessus 30B de la cuve 3. Comme visible, le transformateur 1 comprend une partie active par induction 4 immergé dans de l'huile diélectrique (non représentée) remplissant la cuve 3. La barrière acoustique 2 a pour fonction de réduire la part du bruit provenant des ondes acoustiques émises par la partie active par induction 4 et se propageant dans l'huile diélectrique. Un mode de réalisation d'une barrière acoustique 2 de type passive est représenté en figure 2 : elle est constituée de tubes creux 20, étanches à l'huile diélectrique, agencés en étant régulièrement espacés entre eux. Selon l'invention, on prévoit des moyens mécaniques simples et efficaces pour réaliser la tenue au vide des tubes creux 20 lors de la mise sous vide de la cuve 3 avant et pendant le remplissage de celle-ci par l'huile diélectrique. La figure 3 illustre un premier mode de réalisation de ces moyens mécaniques. Le tube 20 est 30 ici fermé de manière étanche à chacune de ses 9 extrémités par une plaque 21, 22. La fermeture des plaques peut être réalisée par collage ou soudure aux tubes 20. Les moyens de tenue au vide sont constitués par le tube lui-même. Une portion 200A d'une première face 200 du tube 20 présente une forme géométrique 2000 qui est complémentaire à la forme d'une portion 2010 d'une deuxième face 201 en regard de la première face. Une autre forme géométrique 2001 de la face 200 est complémentaire de la forme 2011 de l'autre face 201 en regard. Les formes géométriques complémentaires sont imbriquées l'une dans l'autre avec un débattement déterminé. Le tube 20 a ici été réalisé par extrusion de deux portions selon les formes complémentaires assemblées entre elles par emboitement d'une portion dans l'autre et soudage entre elles (cordons de soudure S). La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation des moyens mécaniques de tenue au vide. Le tube 20 est fermé de manière étanche à chacune de ses extrémités par une plaque non représentée. Les moyens de tenue au vide sont ici constitués par une pièce d'accrochage 23 agencée dans le tube 20. Le tube 20 est ici un profilé cintré. Cette pièce d'accrochage 23 est adaptée pour accrocher en permanence une portion 200A de la face 200 du tube et pour accrocher une portion 201A de la face 201 en regard par débattement déterminé. Plus précisément, la pièce d'accrochage est en forme de H et comprend des crochets 230, 231 pour 10 coopérer avec les portions 200A, 201A des faces également conformées en crochet. Un troisième mode de réalisation de l'invention est représenté en figure 5 : le tube 20 creux est ici formé de deux demi-coques embouties, fermées entre elles de manière étanche par soudure (cordons de soudure S). Les moyens de tenue au vide sont ici constitués par deux brides de maintien 24, 25 identiques agencées parallèles entre elles et autour des demi-coques avec une distance prédéterminée. Les brides 24, 25 sont fermées sur elles-mêmes et fixées sur leurs côté aux demi-coques. Dans l'ensemble des modes de réalisation illustrés, les tubes 20 sont remplis d'un gaz. Il va de soi que tout type de gaz peut convenir, l'air étant le plus naturel à utiliser. On peut également envisager de remplir les tubes avec d'autres matériaux souples tels que de la mousse ou un élastomère permettant d'ajuster la compressibilité du milieu. La mousse ou l'élastomère peuvent alors être insérés dans les tubes avant mise en place des dispositifs étanches 21, 22 aux extrémités des tubes. Des essais de tenue à la pression au vide ont été effectués avec succès sur tous les tubes creux et étanches 20. Les moyens mécaniques de tenue au vide des tubes selon l'invention sont simples et efficaces: ils ne nécessitent pas de mise en oeuvre complexe alourdissant le procédé d'assemblage des transformateurs ou bobines d'inductance à haute ou moyenne tension. 11 Les modes de réalisation des figures 3 et 4 présentent l'avantage important d'être directement intégrés au profil du tube 20 et donc de rester compatible avec la technologie d'extrusion/pultrusion de préférence utilisée pour réaliser des tubes de longueur importante comme celle des tubes 20. Ainsi telle que présentée, l'invention consiste en des moyens de tenue au vide adaptés pour maintenir les faces de l'enveloppe dans leur limite élastique lorsque l'enveloppe est soumise par l'extérieur à la pression du vide, c'est-à-dire lors du process d'assemblage de l'appareillage électrique, tel qu'un transformateur HT ou MT. Les moyens des modes de réalisation illustrés sont uniquement des moyens mécaniques par : - un système de butée mécanique (limiteur de débattement) interne au tube, c'est-à-dire agencé entre les faces internes du tube, - un ou plusieurs anneaux autour du tube 20 pour constituer un limiteur de débattement. On peut aussi envisager en tant que moyens de tenue au vide un dispositif d'équilibrage de pression qui: - génère une pression interne initiale pour 25 minimiser les états de contrainte du tube soumis au vide, - ou gére en permanence un équilibre optimal de pression entre intérieur et extérieur du tube pour minimiser les états de contrainte quelle que soit la situation de vie du tube (assemblage de 30 l'appareillage, fonctionnement de l'appareillage en configuration installée). REVENDICATIONS1. Dispositif de réduction acoustique des ondes provenant de la partie active par induction et propagées dans le fluide diélectrique d'un appareillage électrique haute ou moyenne tension (1) comprenant une partie active par induction, caractérisé en qu'il comprend : - une enveloppe creuse et étanche, adaptée 10 pour être soumise à des ondes de pression par une de ses faces, - des moyens de tenue au vide adaptés pour maintenir les faces de l'enveloppe dans leur limite élastique lorsque l'enveloppe est soumise par 15 l'extérieur à la pression du vide. 2. Dispositif de réduction acoustique selon la revendication 1, dans lequel les moyens de tenue au vide comprennent des moyens mécaniques 2000, 20 2001, 2010, 2011 ; 23, 230, 231 ; 24, 25). 3. Dispositif de réduction acoustique selon la revendication 2, dans lequel - l'enveloppe est constituée par un tube (20) fermé à chacune de ses 25 extrémités par un dispositif étanche (21, 22), - les moyens de tenue au vide sont constitués par le tube dont une portion (200A) d'une première face (200) présente une ou des formes géométriques (2000, 2001) complémentaires à celle(s) 30 (2010, 2011) d'une portion d'une deuxième face (201) en regard de la première face, les formes géométriques 13 complémentaires étant imbriquées l'une dans l'autre avec un débattement déterminé. 4. Dispositif de réduction acoustique selon la revendication 3, dans lequel le tube est constitué par deux profils extrudés selon les formes complémentaires assemblées entre elles par emboitement d'un profil dans l'autre et soudage entre eux. 5. Dispositif de réduction acoustique selon la revendication 2, dans lequel : - l'enveloppe est constituée par un tube (20) fermé à chacune de ses extrémités par un dispositif étanche, - les moyens de tenue au vide sont constitués par une pièce d'accrochage (23) agencée dans le tube et adaptée pour accrocher en permanence une portion d'une première face du tube et pour accrocher une portion d'une deuxième face du tube par débattement déterminé. 6. Dispositif de réduction acoustique selon la revendication 5, dans lequel la pièce est conformée en forme de crochet (230, 231) pour coopérer avec les portions des faces également conformées en crochet. 7. Dispositif de réduction acoustique selon la revendication 2, dans lequel :- l'enveloppe est constituée par un tube (20) formé de deux demi-coques fermées entre elles de manière étanche, - les moyens de tenue au vide sont constitués par au moins une bride de maintien (24, 25) agencée autour des demi-coques avec une distance prédéterminée. 8. Dispositif de réduction acoustique 10 selon la revendication 7, dans lequel chaque demi-coque est une tôle emboutie. 9. Appareillage électrique à haute ou moyenne tension, comprenant une partie active par 15 induction, une cuve (3) entourant la partie active (4) et remplie d'un fluide diélectrique, tel que de l'huile, et une pluralité de dispositifs de réduction acoustique des ondes provenant de la partie active et propagées dans le fluide diélectrique selon l'une des 20 revendications précédentes, les enveloppes des dispositifs étant des éléments structurels agencés en étant régulièrement espacés et en formant une barrière (2) à distance des parois de la cuve. 25 10. Appareillage électrique à haute ou moyenne tension selon la revendication 9, constituant un transformateur. 11. Appareillage électrique à haute ou 30 moyenne tension selon la revendication 9 constituant une bobine d'inductance.