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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS ELECTRIQUES A CIRCULATION DE FLUIDE¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
La présente invention concerne les appareils électriques et un système de circulation de fluide pour ces appareils ; bienqu'elle ne soit pas limitée à cette application, elle est notamment utilisable dans les appareils électriques à induction, tels que les transformateurs de grande puissance et à haute tension.
L'invention a pour objet un appareil perfectionné d'excellent rendement et présentant des dimensions minima pour une puissance déterminée. En outre, grâce à l'invention, on améliore la qualité et l'efficacité de l'isolement de l'appareil, jusqu'à un point
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considéré jusqu'ici comme impossible à atteindre, et cette amélioration se maintient de telle sorte qu'un appareil de puissance déterminée peut être très sérieusement réduit dans son poids, son volume et son prix de revient.
La Société demanderesse a trouvé que des transformateurs, prévus pour des tensions et des puissances relativement élevées, et conformes à l'invention, pré... sentaient des améliorations importantes et inattendues, aussi bien au point de vue électrique qu'au point de vue mécanique, au point de n'avoir que les deux tiers de la hauteur, la moitié de la section horizontale, la moitié du poids et le tiers du volume d'un transformateur habituel, de même tension et de même puissance.
Selon l'invention, l'appareil électrique comporte un liquide isolant et un gaz, dans un dispositif hermétiquement clos, ainsi qu'un système perfectionné, maintenant la pression du fluide dans une gamme prédéterminée de pressions, lors des variations des conditions de fonctionnement de l'appareil.
L'invention, qui comporte également un système perfectionné de circulation de fluide, sera bien comprise si l'on se reporte à la description qui suit et au dessin. qui l'accompagne à titre d'exemple non limitatif et dans lequel:
La fig. 1 représente une vue en perspective, partie en coupe, avec pièces détachées d'un transformateur conforme à l'invention.
Les fig. 2, 3 et 4 sont des élévations en coupe montrant certains détails du transformateur de la fig. 1.
La fig. 5 représente le schéma d'un circuit de commande pour des moteurs de pompe et de ventilateur que l'on peut utiliser avec le système de la fig. 1.
La fig. 6 montre une variante d'une partie de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 7 est une élévation latérale en coupe du filtre utilisé dans l'appareil de la fig. 1.
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La fig. 8 est une élévation latérale en coupe d'un appareil d'essai de liquide, qui peut être utilisé avec l'appareil de la fig. 1.
La fig. 9 montre une courbe caractéristique de la pureté que l'on peut déterminer avec l'appareil d'essai de la fig. 8.
Les fig. 10, 11, 12 représentent des courbes auxquelles on se référera dans la description.
Les fige 13 et 14 montrent des variantes du système de la fig. 1.
En se reportant à la fig. l, on voit un appareil électrique constitué par un transforma leur et un système de circulation de fluide, présentant les caractéristiques de l'invention, et prévus pour une puissance et une tension relativement élevées. Il doit être bien entendu que l'invention ne s'applique pas seulement aux transformateurs de puissance, comme celui qui est représenté, mais aussi, à tout autre type de transformateur, à basse tension et à faible puissance, ou à tous autres appareils électriques à induction, ou à tout appareil électrique approprié.
Le transformateur représenté comporte un système de circulation de fluide sensiblement hermétiquement scellé, constitué par une cuve, contenant un noyau auquel sont magnétiquement associées des bobines, ou un élément à tension relativement élevée, comportant un isolant solide approprié, comme un isolant cellulosique ou poreux et un liquide diélectrique isolant approprié, comme de l'huile minérale ou un liquide hydrocarboné chloré. La cuve est reliée à un radiateur approprié, et des moyens, tels qu'une pompe, sont prévus, pour faire circuler le liquide de manière continue, pendant le fonctionnement du transformateur, à travers le radiateur, avec retour à la cuve, de manière à évacuer la chaleur due aux pertes.
Afin de permettre la dilatation du liquide, on prévoit une cuve relativement petite contenant une certaine quantité de gaz approprié, comme de l'azote, cette petite cuve étant reliée
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à la partie supérieure de la cuve du transformateur, de façon à permettre au liquide isolant d'y pénétrer.
Conformément une caractéristique de l'invention, on emploie un isolement à la fois solide et fluide, dont la pureté est obtenue et maintenue à, un degré élevé non réalisé jusqu'ici, ce qui entraîne une économie provenant d'un meilleur rendement élec trique, et une diminution dans les dimensions et le poids de l'appareil. Ces caractéristiques trouvent une application immédiate dans les gros transformateurs de puissance, dans lesquels les dimensions jouent un rôle important dans les questions de transport, et de tolérances dans les Compagnies de chemin de fer; mais il est bien entendu que ces caractéristiques, ainsi que les autres qui apparaîtront au cours de la description, peuvent être utilisées avec des trqnsformateurs de toutes dimensions, et des appareils de toute nature.
Pour enlever les impuretés qui pourraient pénétrer dans le système par des fuites, ou qui pourraient se produire pendant le fonctionnement du transformateur, on prévoit un système de filtrage, constitué par un filtre approprié à t ravers lequel passe une partie du liquide en circulation, pendant le fonctionnement du transformateur, et par un système d'aération et de désaération et d'enlèvement des impuretés et des bulles de gaz. Cette aération et cette désaération peuvent être produites au moyen d'un dispositif d'aspersion ou de pulvérisation, comprenrnt une tuyère à la partie supérieure de la petite cuve, normalement remplie de gaz, la tuyère étant réunie par une conduite en un point où le fluide circule de manière continue, de telle sorte qu'une partie de ce liquide est réduite en fines gouttelettes.
Ce dispositif perfectionné d'aspersion facilite également l'absorption du gaz par le liquide, pendant les augmentations de pression, et facilite la libération du gaz absorbé pendant les diminutions de pression.
De la sorte, ce système perfectionné'd'aspersion, maintient égale-
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,ment la pression du fluide, à l'intérieur du système sensible- ment hermétiquement fermé, dans des limites prédéterminées, avec un pourcentage de gaz dans la cuve ou la chambre d'expansion, inférieur à celui qui était nécessaire dans les anciens appareils, pour des conditions analogues de f onctionnement.
En se reportant plus particulièrement à la Fig. 1, on voit un transformateur comportant une cuve 10, et un couvercle 11, qui peut être fixé à la cuve de toute manière appropriée, pour constituer un joint sensiblement hermétique, et étanche aux gaz, comme par exemple, par soudure 12. Bien entendu, on pourrait utiliser toute autre sorte de joint, du moment qu'on réalise un système à circulation de fluide, raisonnablement hermétiquement scellé. Dans le cuve, se trouve un noyau 13 et se branches 14 & 15. Chacune d'elles est entourée d'un enroulement B T 16 et d'un enroulement H T 17. Un certain nombre d'isolateurs de traversée H T et B T, 18 & 19 respectivement, permettent d'étalir les connexions désirées, avec les enroulements HT & BT.
Pour que le fluide isolant puisse circuler sur les surfaces des enroulements et en évacuer la chaleur, ces enroulements comportent des canaux 20, de forme et de construction appropriées.
Pour réaliser un dispositif efficace en vue de refroidir les enroulements du -transformateur, et obtenir les dimensions les plus réduites pour une puissance déterminée, on prévoit un radiateur 21 de tout type approprié. En outre, comme des impuretés se produisent plus facilement aux températures élevées, les moyens perfectionnés de refroidissement de l'invention contribuent à éviter la production de ces impuretés au voisi- nage des enroulements, en abaissant leur température moyenne.
Le radiateur comprend deux distributeurs 22 & 23 compor- tant des tubes 24, présentant une surface suffisamment élevée, entre les distributeurs.
Un côté de la cuve 10 est relié au distributeur 22 par une ouverture 25 et des tubes 26 &: 27. Une valve 28 est
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est prévue sur le tube 26, de manière à pouvoir. isoler l'ou- verture 25 du radiateur 21. Pour faire circuler le fluide dans la cuve 10, en sortant par l'ouverture 25, et en tra- versant les tubes 25 & 27, on prévoit une pompe 29, de toute construction appropriée, dont l'entrée est reliée au tube 27 et dont la sortie est r eli.ée au distributeur 22, au moyen d'une valve 30. La pompe peut être de tout type désiré, et, pour éviter que des impuretés entrent dans le système par la pompe, il e st préférable qu'elle soit de construction hermétiquement fermée.
La pompe est actionnée par un moteur électrique appro. prié, et commandée pour fonctionner suivant les conditions de fonctionnement du transformateur.
Comme on le voit Fig. 5, le moteur 31 de la pompe est connecté à l'enroulement BT 16 du transformateur, représen- té schématiquement comme alimenté par la ligne d'énergie 32.
L'enroulement 16 est connecté au moteur 31 par les conduc- teurs 33, des fusibles 34, un transformateur abaisseur 35, un interrupteur 36 et les conducteurs 37. Les fusibles 34 et le transformateur 35 sont placés dans un bâti 38, qui peut être fixé sur la cuve 10. Un moteur de ventilateur 39 est alimenté par le transformateur 35, et le ventilateur projette de l'air sur le radiateur 21.
En se reportant Fig. 1, on voit que le distributeur 23 du radiateur 21 estrelié à la cuve par un tube 40 et une ouverture 41, qui se trouve du côté opposé de la cuve par rapport à l'ouverture 25. Une valve 42 est prévue dans le tube 40, de manière à pouvoir arrêter la circulation du fluide dans ce , tube.
Le fluide peut circuler dans les canaux des enroulements, de toute manière désirée; dans le dispositif représenté, un écran 43 est placé entre le fond de le cuve et la. partie inférieure des enroulements, de telle sorte que le fluide traverse l'ouverture 41 , les canaux des enroulements de la
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branche 15, vers le haut 'du tr: nsformateur, puis redescend par les canaux des enroulements de la branche 14, comme indiqué par les flèches(Fig. 1). Le liquidetraverse ensuite l'ou- 'verture 25, la. pompe, puis le radiateur 21. On voit donc que le liquide circule de manière continue, pendant le fonctionnement du transf ormateur.
Pour réaliser un dispositif compensateur à gaz pour le transformateur, en vue d'éviter des variations indésirables de pression lors des variations de température du fluide, on prévoit une chambre d'expansion 44, reliée à la partie supérieure de la cuve par une ouverture 45 et un tube 46. On voit Fig. 4 comment le tube 46 débouche à la partie inférieure de la chambre 44 ; ce tube 46 comporte une valve 47. Le niveau approximatif le plus bas du liquide est représenté par la ligne pointillée 48 dans la chambre 44, et le niveau approximatif supérieur est représenté par la ligne pointillée 49. La chambre d'expansion est placée au-dessus du couvercle 11, et l'on remplit la cuve 10 de fluide isolant.
De cette manière, la cuve 10 et la chambre 44 constituent une partie du système hermétiquement fermé, dont une partie est remplie d'huile et l'autre de gaz, par exemple, de l'azote. Toute disposition convenable peut être utilisée pour obtenir un joint hermétique aux fluides et aux gaz entre les divers tubes et leurs appareils, pour réduire le plus possible l'entrée d'impuretés dans le système fermé de circulation du fluide. Bien entendu, la chambre d'expansion à gaz 44 peut être placée dans toute position appropriée, autre que celle qui a été représentée, cette chambre pouvant même constituer un élément de la. cuve principale, comme représenté Fig. 6. Avec-une telle construction, la cuve 10' est remplie de liquide jusqu'à un niveau approprié, inférieur au haut de la. cuve, comme en 49, l'autre partie de la cuve contenant le gaz.
Pour éviter que des impuretés pénètrent dans le transformateur,
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au cas où il se produirait des fuites, un réservoir 51 contenant un gaz approprié sous pression, comme de l'azote, est relié à la partie supérieure de la chambre d'expansion par un tube 52, de telle sorte que l'on peut introduire de l'azote, pour maintenir dans le transformateur une pression supérieure à une valeur prédéterminée, telle que, par exemple, la pression atmosphérique.
Ce réservoir 51 peut être porté de manière quelconque appropriée par la cuve 10. Une valve 53 est prévue sur le tube 52, et un tube 54 relie cette valve à la partie supérieure des distributeurs 22 & 23 du radiateur 21. La valve 53 est à trois voies, et, dans l'une de ses positions; elle coupe l'arrivée du réservoir 51. Dans une autre position, elle réunit le réservoir à la partie supérieure de la chambre d'expansion 44, et, dans sa troisième position, elle relie le réservoir 51 à la partie supérieure des distributeurs 22 - 23, en coupant la communication entre ce réservoir et la chambre d'expansion. Le fonctionnement de cette dernière sera expliqué plus loin. Pour maintenir le degré de pureté désiré du fluide isolant, pendant la durée du transformateur, on prévoit un filtre 55, de construction appropriée.
La Société demanderesse a trouvé qu'il n'est pas pratique de relier le filtre en série avec le fluide qui circule de manière continue, car la puissance nécessaire pour forcer le fluide à traverser un filtre efficace est prohibitivement élevé.
C'est pourquoi on préfère relier le filtre 55 en parallèle avec le fluide en circulation, de manière appropriée : par exemple, on utilise un tube 56 connecté au distributeur 22, et des tubes 57, 58 & 59. Un tube 60 relie les extrémités du filtre et un dispositif à écran 61 retient les particules qui auraient traversé le filtre. Ce dispositif 61 est relié par une conduite 61' et une valve 62 à un tube 63, qui s'étend sensiblement sur toute la hauteur de la cuve 10. Ce tube 63 se raccorde par une de ses extrémités à la partié inférieure de la cuve, par une valve 64, et un tube 65, et, par son autre extrémité, à la
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partie supérieure de la cuve, par une valve 66 et un tube 67.
De cette manière, le fluide dérivé qui traverse le filtre peut être évacué, soit vers le haut-, soit vers le bas de la euve 10 du transformateur.
Le filtre 55 (Fig. 7) comporte deux éléments cylindriques 70 et 71, ouverts aux deux bouts. Les extrémités de chacun des éléments sont munies d'une bague 72 qui est fixée aux éléments par tout procédé convenable, comme par soudure. Un écran 73 est alors maintenu entre la bague 72 et une garniture 74, en matière appropriée, comme lE, liège. Un filtre en papier est ensuite disposé et un écran analogue à 73 est placé sous le filtre en papier. Cet ensemble est maintenu contre la bague 72 au moyen d'une bague 76 et d'un dispositif de fixation 77. L'espace compris entre les écrans intérieurs 73, aux extrémités des éléments, peut être rempli de toute manière appropriée, comme une terre à foulon. Le fluide traverse alors le filtre en passant par le tube 59, vers une chambre centrale 78.
La moitié du fluide traverse l'élément 70 et l'autre moitié traverse l'élément 71. Le liquide parvient alors dans les chambres 79, aux extrémités des éléments, qui sont reliées par des ouvertures 80 aux tubes de sortie 81. Ceux-ci sont à leur tour reliés au tube 60. Pour retenir toutes particules restantes du fluide ou de la terre à foulon, le dispositif 61 est muni d'un écran ou f il tre 82 .
Le fluide peut circuler à travers le filtre d'une manière continue, pendant le fonctionnement du transformateur, ou bien il peut n'y passer que lorsqu'il est nécessaire d'améliorer la pureté du fluide, en en retirant les saletés. Pour déterminer le degré de pureté du fluide, à des intervalles réguliers, on prévoit un dispositif d'essai approprié 84, relié en série avec le filtre, par les tubes 85 à 86. Des valves 87 et 88 sont dis- posées dans ces tubes, respectivement, de telle sorte que l'appareil
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d'essai peut être séparé du système de circulation du fluide, si on le désire. Une valve 89 , située entre les tubes 57 & 58, peut être ouverte, quand l'appareil d'essai est sé paré, et elle est au contraire fermée quand on désire que le fluide traverse ledit appareil.
Ce dernier peut être de tout type approprié, et, comme représenté Fig. 8, il comporte plusieurs plaques ou électrodes 90 & 91. Les plaques 90 sont reliées électriquement à des barres conductrices 92 et 93, et les plaques 91 à une barre conductrice 94. Un transformateur 95 est aussi prévu, a vec son côté BT 96 relié à une source appropriée de courant. Le côté HT 97 peut avoir une borne mise à la masse, et l'autre borne reliée par le conducteur 98, à la barre 94. Les barres externes 92 et 93 peuvent être alors connectées dans un circuit approprié en pont, afin de déterminer la conductibilité du fluide, ce qui fournit une indication de son degré de pureté.
La valeur du courant traversant le fluide isolant peut être déterminée de toute manière convenable, comme par exemple, en mesurant le vecteur en phase avec la tension, au moyen d'un détecteur approprié de phase. La lecture faite peut représenter la perte en watts par unité de volume du fluide, et les lectures sont comparées à la valeur permise de la conductibilité, que l'on peut déterminer par la courbe 100 de la Fig. 9; on a porté en abcisses la température du fluide, en ordonnées la perte en watts par unité de volume. Par conséquent, si une lecture correspond à un point situé au-dessus de la. courbe, il faut faire fonctionner le filtre, en ouvrant les valves convenables; si, au contraire, la lecture correspond à un point situé en dessous de la courbe, cela indique que l'on a un degré de pureté conv enable.
Comme on l'a vu ci-dessus, on dispose donc d'un transformateur dans lequel on maintient sensiblement le degré de pureté qu'il avait à la sortie de l'usine, pendant toute la. vie du transformateur.
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On peut-utiliser ainsi un isolement correspondant à un degré de pureté encore non atteint, ou même inconnu, jusqu'ici. En outre, par l'utilisation d'un tel isolant, convenablement ou relativement purifié ou très bien purifié, à la fois solide et liquide, il devient possible, en outre, de réduire les distances courantes, considérées couramment comme nécessaires, pour obtenir un fonctionnement certain, avec untel appareil, pour une tension élevée donnée.
Non seulement une telle réduction des distances d'isolement permet d'épargner de l'isolant solide, mais aussi du cuivre dans les enroulements, du fer de haute qualité dans le noyau; on réduit les dimensions de la cuve, le volume du fluide de remplissage, et la main d'oeuvre correspondante. On voit donc qu'en utilisant une isolation particulièrement élevée, on aboutit à réduire les dimensions de l'appareil.
Pour illustrer, par un exemple, la significption de cette isolation renforcée, il suffit de rappeler que certaines normes admettent que la résistance diélectrique d'un transforma leur est bonne, s'il résiste à 22 kilovoltsentre deux disquesde métal de 25 m/m de diamètre, placés à 2 m/m 5 l'un de l'autre. Avec l'isolationrenforcée de l'invention, cette tension peut être doublée.
Les normes en question ne font aucune distinction entre les diverses qualités des huiles isolantes, au-dessus du niveau standard actuel, non pas parce qu'il n'y a pas de qualités différentes, mais, principalement, parce que cette valeur de la résistance diélectrique peut être assurée et maintenue sans difficultés spéciales, tandis que des valeursinférieures ont été considérées comme pouvant ne pas donner un fonctionnement certain, et que des valeurs beaucoup plus élevées ont été considérées comme ne pouvant pas être pratiquement maintenues, et qu'elles ne procuraient aucun avantage particulier aux appareils vendus dans le commerce.
La résistance diélectrique des huiles isolantes de très haute qualité, ainsi que des autres liquides isolants, comme
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les hydrocarbures chlorés, et des autres isolants solides, est excessivement sensible aux petites impuretés,telles que bulles de gaz, particules solides, et, en particulier, aux petites quantités d'humidité pouvant provenir de l'air extérieur. Cette résistance est également sensible à la formation d'acide, ou d'autres sous-produits qui peuvent se produire dans l'isolant même, par suite de l'action de la chaleur de l'appareil, en par- ticulier en présence de certains catalyseurs, et de petites quantités d'humidité. Cette résistance est sensible aussi à la contamination qui peut se produire entre les isolants liquides et solides en contact intime réciproque, à l'intérieur de l'appareil.
Plus la valeur de la résistance diélectrique de l'huile isolante est élevée, plus faibles sont les impuretés qui la souillent. On le voit par la courbe de la figure 10, dans laquelle on a porté en ordonnées la résistance diélectrique rela- tive d'une isolation au papier imprégné d'huile ( isolement type de transformateur), et en abaisses la durée d'exposition à l'air humide, comme on peut le vérifier en laboratoire. Le papier avait d'abord été séché dans le vide, puis imprégné sous vide avec une huile de très grande pureté, puis exposé à l'air humide, des échantillons étant essayés à des intervalles divers d'expo- sition.
On voit d'âpres cette courbe qu'à la fin dupremier jour, la résistance diélectrique de l'isolent était tombée très rapidement à moins d'un tiers de sa valeur initiale, le second jour à un quart, les autres jours entraînant une dépréciation moins rapide. Il est évident qu'une isolation à base de cellulose immergée dans l'huile, et qui peut risquer d'absorber de l'humidi- té au cours du temps, ne peut pas être adoptée pour fonctionner à des contraintes diélectriques correspondant aux conditions qu'elle pourrait remplir à l'état extra sec.
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Une isola-Lion(extra pure, correspondant'aux buts de la
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présente invention, est une isolation qui a sensiblement la résistance diélectrique qu'elle aurait si toutes les impuretés @ nuisibles, qui. la contamineraient rapidement, étaient entièrement évacuées. Pratiquement, cette qualité est sensiblement atteinte, sans nécessiter la disparition totale de toute trace de ces impuretés. La Fig. 11 représente une courbe dans laquelle on aporté en abcisses l'impureté de l'isolation ou du diélectrique, et en ordonnées la résistance diélectrique.
On voit que la courbe comporte trois zones distinctes: A est une zone de faible résistance diélectrique, et sa pente est faible, ce qui veut dire que la résistance diélectrique staméliore peu avec une pureté améliorée; B est une zone de résistance intermé- diaire, caractérisée par une forte pente, c'est-à-dire que la résistance diélectrique s'améliore très rapidement avec l'aug- mentation de la pureté; C est une zone de résistance maximum, mais à faible pente, c'est-à-dire que la purification, dans cette zone, n'entraîne qu'une amélioration relativement faible de la résistance. La zone C est la zone de très grande pureté qu'il est désirable de maintenir dans un transformateur construit confor- mément'à la description qui précède.
Pour diminuer la. possibilité de production de bulles de gaz dans la cuve du transformateur, et également pour maintenir la pression dans le système de circulation du fluide, dans une gamme prédéterminée pendant les variations maxima de température, et en utilisant un volume minimum de gaz dans la chambre d'expansion, l'invention prévoit un dispositif perfectionné d'aération et de désaération pour une partie du fluide qui circule de manière continue pendant le fonctionnement du transformateur.
Pour un liquide et un gaz déterminés, il existe une quantité bien définie de gaz qui peut être absorbée par le liquide, pour des conditions constantes de pression et de température. Lorsque tout le gaz, qu'un liquide peut absorber dans de telles conditions,,
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a été absorbé, on peut dire que le gaz ainsi dissous est sensi- siblement en équilibre avec le gaz libre. Toutefois, lors de conditions variables de pression et de température, la quantité de gaz dissous sera complètement hors d'équilibre avec le gaz libre, à moins que les variations de pression ou de température ne s'effectuent lentement. Mais, les appareils électriques, comme les transformateurs, sont sujets à de rapides variations de température, en raison de variations rapides de la température ambiante, ou de leur charge.
Il suffit de se reporter Fig. 12, où l'on a représenté en ordonnées les pressions dans la cuve, et, en abcisses, le temps. Si l'on prend pour base une certaine pression Po correspondant à une certaine température To, on va supposer qu'il se produit une augmentation de température jusqu'à T1, correspondant à une pression Pl ,et qu'en outre cette variation se produise plus vite que celle pour laquelle l'équi- libre pourrait être maintenu, par la simple présence réciproque, dans unecuve, d'une quantité donnée de liquide et d'une quantité donnée de gaz, cette variation plus rapide étant considérée comme une variation relativement rapide.
La pression augmente selon une certaine courbe, telle que D, jusqu'à une certaine valeur P2, qui dépend des caractéristiques du gaz et du liquide, ainsi que de la rapidité de la variation, et pour la- quelle le gaz est absorbé dans le liquide, en quantité telle qu'il ne se produit pas d'augmentation ultérieure de la pression.
La pression décroît alors suivant une certaine courbe E, jusqu'à atteindre une valeur constante correspondant à R1.
Toutefois, en maintenant la quantité dissoute de gaz en équilibre avec le gaz libre, pendant la variation, on peut obtenir une aug- mentation de pression suivant la courbe F. On voit que cette augmentation ne s'élève pas au-dessus de la valeur finale corres- pondant à Pl . '
Pour une diminution de température, en T3,correspondant
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à une pression constante P3, la pression baisse jusqu'en P4 selon une courbe D , puis augmente selon une courbe E , jusqu'à ce qu'on obtienne la pression P3 correspondant à T3.
De même, en maintenant les conditions d'équilibre, pendant la variation, la pression varierait suivant une courbe telle que Ft.
Par conséquent, pour maintenir sensiblement les variations de pression, pendant une variation donnée, dans les limites de pressions constantes pour toutes conditions données ou escomptées de fonctionnement, on augmente considérablement, selon l'invention, la surface de contact entre le gaz et le liquide, par comparaison avec celle dont on dispose à la surface supérieure du liquide dans un récipient de construction ordinaire, telle que la surface de la cuve et de la chambre d'expansion.
L'invention prévoit en conséquence un dispositif perfectionné pour faciliter l'absorption du gaz dans le liquide pendant les élévations de température, et pour faciliter le dégagement du gaz absorbé, lors des abaissements de la température. De cette manière, la teneur du gaz dissous dans le liquide est rapidement mise en équilibre avec le gaz libre, lors des conditions variables de pression et de température à l'intérieur du système de circula- tion du fluide.
Le dispositif correspondant ( Fig. 2 ) est constitué par un dispositif à jet, ou à pulvérisation, comportant un tube 101, et deux tuyères 102 & 103, de telle sorte que, lorsque le liquide est obligé de les traverser, il est réduit en très fines gouttelet- tes. Un tube 104 est relié au tube 101, et est relié par un tube 56 au distributeur 22, au voisinage de la sortie de la pompe 29. Une valve 105, peut être placée dans le tube 104, ,afin de mettre le dispositif pulvérisateur hors du circuit du fluide, si on le désire. Bien entendu, on peut adopter tout autre dispositif approprié de jet ou de pulvérisation.
On voit également qu'on a ainsi prévu un dispositif pour relier en dérivation un dispositif de pulvérisation, sur une partie
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-du système de circulation du fluide, à travers lequel le liquide circule de manière continue, En maintenant la gamme des pres- sions de fonctionnement dans des limites convenables, ce dispo- sitif contribue à l'obtention de dimensions minima pour l'en- semble de l'appareil par unité de puissance, et au maintien de la pureté du fluide. Il suffit d'utiliser un volume minimum de gaz, et l'on réduit au minimum les possibilités de fuites aux joints, en maintenant les efforts aces joints à une valeur maxima.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant, en vue de maintenir sensiblement en équilibre le gaz absorbé et le gaz libre : on va supposer que le transformateur fonctionne dans des conditions normales, avec une augmentation de température ayant approximativement une valeur prédéterminée, pendant un temps prédéterminé, de telle sorte qu'elle puisse être considérée comme relativementrapide. Le liquide et le gaz contenus dans l'appa- reil se dilatent.
Comme une partie du liquide à circulation continue est pulvérisée dans les tuyères 102 & 103, lorsque la pression augmente dans le système, une plus grande quantité de gaz est absorbée dans le liquide, par rapport à celle qui existait avant l'augmentation rapide de température; de cette manière, on maintient sensiblement l'équilibre pendant les conditions variables, ou bien la pression ne s'élèvera pas sensiblement au-dessus de la valeur constante correspondant à l'augmentation de température. Le-gaz est absorbé de manière continue par le liquide, jusqu'à ce qu'il se produise un état d'équilibre, ou jusqu'à ce qu'on atteigne une pression maxima, que l'on peut considérer comme la valeur la plus élevée d'une gamme prédéterminée de pressions, pour une température donnée.
S'il se produit alors une diminution rapide de la tempéra- ture, par suite d'une diminution de la température ambiante, ou de la charge du transformateur, la pression diminue dans la cuve,
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et le liquide qui est pulvérisé de manière continue en 102 et 103, libère une partie du gaz absorbé, en vue de maintenir sensiblement l'équilibre, en tendant à augmenter la pression à l'intérieur de la cuve et à empêcher cette pression de tomber en dessous d'une certaine valeur minima, qui est la valeur minima d'une gamme prédéterminée de fonctionnement, pendant des conditions variables.
En outre, on évite ainsi la formation de bulles de gaz, ou bien alors on supprime celles qui peuvent se trouver dans la partie sous pression du liquide, lors de variations rapides très importantes. Le gaz absorbé, à l'inverse des bulles de gaz, ne constitue pas une impureté.
En cas d'accident du transformateur, au cours duquel un amorçage peut se produire dans l'appareil, il se forme de l'hydrogène chloré, lorsqu'on utilise un hydrocarbure chloré comme fluide isolant. En présence d'humidité, qui peut se degager de l'isolement, à cause de l'arc, il se forme de l'acide chlorhydrique qui attaque les isolants ainsi que les parties métalliques du transformateur, au bout d'un temps relativement court. Si cela se produit, on ferme les valves 30,42, 87 et 89 , de manière que tout le liquide pompé circule à travers le dispositif de pulvérisation. Comme on le voit Fig. 13, un tube 106, avec une valve 107, est relié à la chambre d'expansion 44, de telle sorte que l'hydrogène chloré libéré par la pulvérisation soit pompé vers l'extérieur par une pompe 108.
Ceci peut s'accomplir en quelques minutes, et le transformateur est remis en fonctionnement, à moins que l'ac.. cident n'ait été grave, et ait causé uncourt-circuit permanent dans les enroulements du transformateur. Au lieu de la pompe 108, on pourrait.utiliser le dispositif de la Fig. 14, comportant un réservoir 109 rempli d'un produit chimique qui absorbe l'hydrogène chloré. Ce réservoir est relié à la chambre 44 par un tube 115 et une valve 116, que l'on ouvre pour que le gaz puisse pénétrer dans le réservoir 109.
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Pour faciliter l'enlèvement du gaz de la cuve 10, s'il s'y produit des variations excessivement rapides causées par un amorçage dans l'appareil, des tubes 110 de bien plus grande section que le tube 46 peuvent être prévus, ces tubes se prolon- geant entre la cuve et la chambre d'expansion, et ,à travers lesquels les gaz peuvent passer.
Dans le cas où il est nécessaire de retirer le radiateur 21, et où l'on ne dispose pas d'un récipient pour recevoir le liquide qui doit être retiré du radiateur, avant le démontage de ce dernier, le liquide isolant du radiateur peut être retiré en utilisant le système de circulation de fluide de la Fig. 1.
Pour cela, la valve à trois voies 53 est réglée de manière que le gaz du réservoir sous pression 51 traverse les tubes 52 et 54 et pénètre à la partie supérieure des distributeurs 22 & 23. Si la pression du gaz est supérieure à la pression statique du fluide ai niveau supérieur de la chambre d'expansion, le gaz oblige'le fluide à s'en aller en passant par les tubes 27 & 40, et les tubes 46 et 110, en traversant l'espace de la chambre d'expansion normalement rempli de gaz. Une soupape étanche au fluide 111 peut être placée au sommet de la chambre d'expansion, et ouverte, pour permettre au gaz de s'échapper.
Lorsque le liquide a été chassé vers le bas des distributeurs 22 & 23, on ferme les valves 28 & 42. On voit Fig. 1 que la partie inférieure de la pompe est reliée au fond de la cuve 10, à travers un tube 112 et une valve 113. En fermant les valves 28 & 42, le liquide restant dans la pompe 29 est expulsé par le tube 112. Lorsque tout-le liquide a été évacué, on ferme la valve 113. On peut alors enlever le radiateur, avec ou sans la pompe, pour le réparer.
Le volume de la chambre d'expansion, au-dessus du niveau normal du liquide 48, est suffisant pour que le liquide remplisse le radiateur et les tubes qui lui sont associés.
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Si l'on désire enlever le couvercle 11 de la cuve 10, on fait pénétrer du gaz sous pression du réservoir 51, par la partie supérieure des distributeurs 22 & 23, et le liquide qui est forcé de s'échapper par le bas, est t rasnféré dans la chambre d'expansion et la remplit presque complètement. La valve 47 du tube 46 est alors fermée, et la valve à trois voies 53 est placée de telle manière que le liquide de la cuve du transformateur puisse passer dans le radiateur, jusqu'à ce qu'il le remplisse. Des soupapes étanches aux fluides 114 sont disposées au sommet des distributeurs 22 & 23, et on les ouvre pour que le, gaz puisse s'échapper.
Ceci entraîne un abaissement suffisant du niveau du liquide dans le haut de la cuve 10, de telle sorte que le couvercle peut être enlevé, en brisant la soudure 12, sans perdre la moindre quantité de liquide de l'intérieur de la cuve du transformateur.
Par ce qui précède, on voit que l'on a ainsi réalisé une construction perfectionnée d'appareil électrique, utilisant un isolant dont la qualité et l'efficacité atteignent des valeurs jugées jusqu'ici comme impossible à atteindre, et maintenant ce degré de pureté, ou tout autre degré approprié de pureté; cet appareil électrique fonctionne avec un excellent rendement et présente des dimensions minima pour une puissance donnée.
On a fait également ressortir certains des résultats et des avantages les plus importants que l'on peut obtenir grâce à la très grande pureté du liquide isolant, et des dimensions et du poids minimum de l'appareil. En outre, bien que les diverses caractéristiques de la présente invention, lorsqu'elles sont utilisées dans un appareil électrique approprié, contribuent mutuellement à produire les mêmes résultats et avantages favorables, il est bienentendu, que l'on peut utiliser certaines de ces caractéristiques dans un appareil, sans'être obligé d'utiliser en même temps toutes les autres caractéristiques.
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Par exemple, le dispositif perfectionné permettant de maintenir sensiblement l'équilibre entre le gaz libre et le gaz dissous dans un liquide, et de maintenir les variations de pression dans des limites prédéterminées, peut être utilisé dans un appareil électri- que approprié, sans que l'on utilise d'autres caractéristiques de l'invention, comme le refroidissement à circulation forcée, ou le haut degré de pureté du liquide isolant.
Bien qu'on n'ait décrit qu'une seule réalisation de l'invention, il est bien entendu qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que la disposition ci-dessus indiquée rentreraient comme elle dans le cadre de l'invention.