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La présente invention concerne les génératrices syn- chrones à conducteurs ventilas, qui consistent, en g4néral, en de grosses turbo-génératrices à haute tension et à grande vitesse comportant des conducteurs assez légèrement isolés, directement refroidis par un réfrigérant s'écouant en relativement bon con- tact thermique avec les conducteurs du stator et du rotor.
La présente invention concerne spécialement l'enroulement de stator d'une machine de ce genre, dans lequel des brins conducteurs en- chevêtres légèrement isoles sont directement refroidis par une ou plusieurs piles de canalisations de réfrigération ouvertes aux extrémités et logées, avec les brins, à l'intérieur d'une enveloppe
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d'isolement principal en matière solide et en une pièce, servant de barrière diélectrique.
Les canalisations sont habituellement et de préférence faites en un métal légèrement isolé à haute résistance ayant une solidité mécanique suffisante pour résister aux pressions que subit habituellement l'enveloppe isolante pendant son application et son tassement.,
Quand une génératrice de ce genre est calculée pour une tension de service d'enroulement de stator exceptionnellement élevée, et même dans le cas de tensions de service modérément élevées, lorsque la génératrice subit les -essais du plancher avec surtensions, des décharges dues à l'effet corona peuvent se produire, aux extrémités des canalisations de ventilation de l'en- roulement de stator, d'une importance suffisante pour-modifier les niveaux de tension par couplage capacitif des différentes canalisations,
au point de percer l'isolement rel-ativement léger qui entoure chaque canalisation. Cette difficulté nouvelle et inattendue est surmontée par la présente invention.
L'invention ressortira clairement de la description ¯ détaillée, donnée ci-après, d'une forme d'exécution représentée, à titred'exemple, aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de profil, avec la moitié supérieure en coupe longitudinale, montant, à titre d'exemple, une turbo-génératrice refroidie ' à l'hydrogène à laquelle la présente invention est appliquée.
La figure 2 est une coupe verticale, à grande échelle, d'une pile de canalisations du type représenté à la figure 1, et
La figure 3 est une coupe transversale des parties d' enroulement de stator logées dans une des encoches de stator, la coupe étant prise, par exemple, suivant la ligne III-III de la figure 1..
La figure 1 représenteune turbo-génératrice comme exem- ple d'une machine dynamo-électrique ayant un stator cylindrique 4, ,-un rotor cylindrique intérieur 5 et, entre les deux, un entrefer 6.
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Le stator 4 comprend une enveloppe scellée en substance hermé- tiquement aux gaz 7, qui contient le stator et le rotor, et est remplie de gaz,, de préférence de l'hydrogène sous une pression qui peut atteindre parfois et même dépasser considérablement les trente livres par pouce carré (2,1 kg/cm2 de pression relative).
Le stator 4 comprend un noyau cylindrique 10 avec plusieurs encoches 11 pour y loger l'enroulement de stator.
L'enroulement de stator 12 comprend des côtés de bobines logés dans les encoches 11 et des têtes de bobines dépassant les extré- mités respectives du noyau de stator 10. L'enroulement de stator 12 est diviséen plusieurs demi-bobines, chaque demi-bobine étant pourvue d'une ou de plusieurs piles de canalisations de ventila- tion ouvertes aux extrémités qui, comme représente à la figure 1, ont leurs extrémités 13 qui dépassent les extrémités des diffé- rentes demi-bobines de l'enroulement de stator. Ces canalisations de stator servent à refroidir, en substance directement, les conducteurs dont se compose l'enroulement de stator 12, l'échange de chaleur entre canalisations et enroulement étant relativement bon.
Le rotor 5 comprend un noyau. de rotor cylindrique 14 à plusieurs encoches de rotor 15 servant au logement de l'en- roulement de rotor. L'enroulement de rotor 16 est un enroulaient
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a courant continu et à coucttveLles.. servant d'enroule- ment d'excitation de LA tarbogénratrice.
La tension de service de l'en-roulement d'excitation 16 est très inférieure à celle de l'enroulement de stator 12, de sorte que les conducteurs de l'en- roulement d'excitation ne sont pourvus que d'un isolement rela- tivement léger basse tension. L'enroulement d'excitation de rotor 16 à isolement 14ger est refroidi directement à l'hydrogène en écoulement, de toute manière convenable, comme les flèches de la figure 1 le montrent.
Dans la machine représentée àtitre d'exemple à la figure
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1, l 'hydrogène à haute pression refroidit à la fois les errro\\-
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lements de stator 12 et de rotor 16, l'hydrogène étant mis en circulation de toute manière convenable, comme représenté par les flèches,et étant refroidi par un ou plusieurs réfrigérateurs
17, de toute manière convenable.
Cornue la figure 3'le montre, chaque demi-bobine de l'enroulement de stator 12 est composée de plusieurs piles de brins conducteurs enchevêtrés légèrement isolés 20 et d'une ou de plusieurs piles de canalisations de ventilation à extrémités ouvertes, de section rectangulare, légèrement isolées et à résistance élevée 21, ainsi que d'un isolement principal 22 consistant en une enveloppe en matière solide et en une pièce, présentant des propriétés de barrière diélectrique, qui entoure les brins et les canalisations. Les figures 2 et 3, qui ne sont pas du tout à l'échelle, représentent l'isolement relative- ment léger basse tension avec une épaisseur très ,exagérée.
Chaque brin individuel 20 est pourvu d'un isolant propre léger 23 pouvant avoir une épaisseur de 6 ou 7 millièmes de pouce (0,15 ou 0,18 mm) environ, capable de résister à une eontrainte de 600 volts approximativement. De même, chaque canalisation 21 est recouverte d'un léger isolement propre 24 pouvant avoir la même .épaisseur et la même rididité diélectrique. Dans de nombreux cas, les brins
20 de chaque demi-bobine sont disposés en deux groupes, un de cha- que côté de la pile de canalisations 21 médiane, chaque groupe se composant de deux piles de brins conducteurs enchevêtrés 20,et chaque groupe étant pourvu d'un léger ruban enroulé 25. De même, on peut enrouler un ruban léger 26 autour de la pile de canalisa- tions 21.
Ces enrobages 25 et 26 facilitent la manipulation et . l'assemblage des demi-bobines de l'enroulement de stator 12.
D'autre part, les enveloppes massives isolantes 22 servent à résister à la haute tension des brins conducteurs 20 d'enroule- ment de stator dont la tension de service peut aller de 10.000 à
24.000 volts et au-delà, ainsi qu'à résister,pendant un temps linité, à des tensions d'essai considérablement plus élevées.
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Cornue décrit jusqu'ici, chaaue canalisation de refroi- dissement 21 de la pile refroidissant toute demi-bobine donnée de l'enroulement de stator 12 est complètement isolée de chacune des autres canalisations de la pile donnée et des brins con- ducteurs 20 qui l'entourent, par une mince épaisseur d'isolant, de sorte que les canalisations sont couplées capacitivement entre elles et avec les brins conducteurs associas qui sont portés à une tension relativement élevée. Dans les turbo-génétatrices fabriquées jusqu'ici, les canalisations étaient portées à une sorte de potentiel flottant déterminé par ce couplage capacitif et très légèrement modifié par le flux de fuite en travers des encoches de stator 11.
Il va de soi que la rotation de la machine engendre une tension, de bout en bout, de l'ordre d'environ 1. 000 volts, dans chaque'brin 20 et chaque canalisation 21, cette tension êtant un peu plus faible, dans le bas que dans le haut des en- coches, à cause du flux de fuite dans les encoches. La tension engendrée dans le brin ou la canalisation supérieure de 'chaque demi-bobine peut donc être supérieure d'environ 10 ou 20 volts à celle engendrée dans le brin ou la canalisation inférieure de cette demi-bobine. C'est pourquoi les brins conducteurs 20 sont généralement enchevêtrés,
afin d'éviter des courants de circula- tion dans les conducteurs d'enroulement. C'est aussi pour ce motif que les canalisations 21 sont couramment faites en une matière à haute résistance réduisant leurs pertes par courant de 'oucault. Le métal des canalisations 21 es t- choisi d'autre part de façon à présenter la solidité mécanique nécessaire au soutien de l'enveloppe isolante extérieure 22.
Comme expliqué au début -de la présente description, la tension de l'enroulement de stator 12 est, au moins dans cer- tains cas, assez élevée pour modifier de façon dangereuse la répartition des potentiels entre au moins certaines canalisations 21 de chaque demi-bobine, si on permet que les tensions, auxquelles
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sont portées les canalisations, soient déterminées par le couplage capacitif entre canalisations et entre au moins certaines ca- nalisations et au moins certains brins conducteurs.
Cette répartition désavantageuse des potentiels entre canalisations .provient généralement des décharges, dues à l'effet corona, qui se produisent à une ou deux extrémités de la pile de cana- lisations 21 de toute demi-bobine de l'enroulement, ces décharges étant suffisantes pour dépasser le courant normal dû au couplage capacitif et produire, entre deux canalisations voisines, une différence de potentiel assez'forte pour percer l'isolement entre canalisations. Quand cela se produit aux deux bouts, un chemin de courant de circulation est établi passant longitudinalement dans une canalisation,pour sauterà la canalisation voisine et revenir, longitudinalement par cette dernière, à la première, rendant inutile l'isolement entre canalisations.
Suivant la présente invention, un dispositif est prévu, au moins à une extrémité de chaque demi-bobine, établissant délibérément une connexion électrique d'une canalisation à l'autre, pour éviter une répartition nocive des potentiels entre canalisations et supprimer, par le fait même, ces courants de circulation relativement importants d'une canalisation à l'autre ainsi que les pertes par courants de Foucault relativement élevées qu'ils entraînent.
Dans la forme d'exécution préférée de l'invention représentée à la figure 2, les bouts de canalisation
13 dépassent les brins 20 et l'isolant 22 à chaque extrémité de l'enroulement de stator,et une connexionà haute résistance 30 est -prévue de canalisation à canalisation, entre les différents bouts de canalisation 13, et ce à chaque extrémité de chacune des demi-bobines. La connexion à haute résistance 30 a une résistan- ce de l'ordr.e de celle d'un semi-conducteur, permettant le passage d'un courant électrique de l'ordre d'un milliampère, ou même beaucoup moins, par opposition au courant de fuite, dû au couplage capacitif,
qui serait de l'ordre de quelques micro-ampères et qui
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circulerait en l'absence de la connexion à haute résistance 30.
Les connexions résistives 30 sont donc suffisamment faibles pour éviter une répartition dangereuse des potentiels entre canalisa- tions, et suffisamment élevées pour que les courants de circula- tion qui en découlent ne produisent*pas de pertes notables dans les canalisations.
Suivant les principes généraux de l'invention, on peut utiliser tout moyen convenable pour établir une connexion à résistance élevée 30 de ce genre. Dans la forme d'exécution représentée de l'invention, le'moyen utilisé consiste à enlever, sur une longueur d'un pouce (25 mm) par exemple, l'isolant entre canalisations 24 à chaque bout de canalisation 13, aux deux extrémités de la machine, et à remplir le vide ainsi obtenu avec une mince pièce de matière semi-conductrice 30, l'ensemble des canalisâtions étant ensuite entouré du ruban enroulé 26, de façon à maintenir les bandes ou connexions à haute résistance 30 fermement appliquées sur les canalisations 21 correspondantes.
REVENDICATIONS.
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