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On construit depuis plusieurs années des alterna- teurs entraînée par turbine hydraulique dont la carcases, du type dit "bulbe",est immergée dans l'eau, et est elle- même remplie d'huile qui sert à la fois au refroidissement des enroulements, au graissage des paliers, et éventuellement à la commande de la turbine. Les enroulements de l'alterna- teur baignent entièrement dans cette huile. Le volume inté- rieur de la carcasse est généralement relié à un réservoir d'huile. dit "oonaervateur", placé au-dessus du niveau de l'eau.
L'huile est sujette à pollution par l'eau, à la suite de fuite* aux jointe divers de la carcasse, ou au presse-étoupe, ou encore par suite de condensation d'eau de l'atmosphère à l'intérieur du conservateur d'huile lorsque l'air atmosphérique saturé d'humidité se trouve en présence d'huile plue froide, l'eau condensée ooulant alors par gravité à l'intérieur du bulbe.
L'eau parvenue à l'intérieur du bulbe se dissout partiellement dans l'huile, puis dans le papier constituant l'isolation électrique, jusqu'à saturation de ces dernière si elle se trouve en quantité suffisante, car elle ne peut t'échapper ni en fonctionnement, ni à l'arrêt. Le tuyau de communication entre le bulbe et le conservateur est en effet rempli d'huile froide immobile qui, du fait de sa température,
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ne peut dissoudre que très peu d'eau la longueur de ce tuyau est telle qu'il constitue en fait un obstacle absolu aux échangea qui pourraient se produire entre 'huile chaude intérieure au bulbe et atmosphère du conservateur*
Lee rentrée* d'eau même faibles qui peuvent se produire se cumulent donc indéfiniment jusqu'à saturation des isolants. âae iaalanta.
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de remédier à cet inconvénient. Il est essentiel- lemeht caractéris" par l'installation d'une circulation d'hui- ' le entre la machine électrique immergée et le conservateur d'huile, et la aise à l'air libre du conservateur d'huile, de manière à remplacer le fonctionnement en vase clos du système huile papier en présence de rentrée d'eau accidentelles, par un système ouvert à l'altmosphère, qui permet l'équilibre de l'eau entre les trois éléments huile et papier chaude en coure de fonctionnement et atmosphère extérieure froide, cette circulation d'huile étant avantageusement supprimée lorsque la machine électrique est froide.
M.M. J. FABRE et A. PICHON ont étudié dans un rap- port à la O.I.G.R.E. en juin 1960 la solubilité de l'eau dans l'huile et le papier et établi les états des équilibres de l'eau entre les trois éléments huile, air et papier.
Les tableaux suivante montrent, d'après les réeul- tats de cette étude, l'avantage, lors des rentrées d'eau ac- oidentellea, du fonctionnement en présence d'air, réalisé par la présente invention, par rapport au fonctionnement en vase clos qui se produisait jusqu'ici.
On se placera dans les hypothèses suivantes. La machine électrique immergée oomporte 1000 titre. d'huile, 5 g de papier nous diverses formes ; en fonctionnement, sa
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température t de 70* <3 't itatmouphère extérieur* est à la température de 20* Qità l'humidité relative de 100 0# l'arrêt, la tMtp4rttur<-â< la machin électrique deeoend à 20 0 environ*
I Teneur en eau, en fonctionnement en circuit ouvert
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à 70 0 à 20*0 à 20*0 en sup-
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<tb>
<tb> primant <SEP> les
<tb> échange* <SEP> d'huile
<tb> à <SEP> froid
<tb>
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1000 1 huile 22 ppm 20 g 42 ppas 38 g 4.7 Ppa 4.3 8 5 kg papiar 1.8 9." 20 é 1000 g 2,26 1> 113,1 g total 1 118 & 1038g 118 - g
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ppm désignant ie nombre a* parties par million.
II Teneur en eau en fonctionnement en vase clos
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à 'Ï0" a z, 20. 0 1000 1 huile 300 pp 270 g 42 ppm 38 a 5 kg papier 14 1 20 1QQQ g total a 9o g 1038 g
Dans la machine électrique en vase clos, la répar- tition de l'eau entre les éléments tendra vers les proportions du tableau III 1 l'eau entre en solution d'abord dans l'huile
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et peu à peu tant le papltf, le* /aies 4 # éefeattf feaumt et de refroidissement favorisant. l'absorption par le papier de l'eau en excès dans l'huile* -Dans cet état d'équilibre, à chaud comme à froid,
les qualité diélectrique* de* isolants contenant du papier sont très faible**
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Dans la maah4j électrique fonctionnant en présence de l'atmosphère, 1'étull.bro à chaud cet caractéried par une faible tenez î|'f * et de bonnes propriétés didlec- <* V trique . Si une entré# |44iu accidentelle ne produit, cette
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eau s'élimine vers l'atmosphère de façon à rétablir l'équi- libre.
A 20 C par contre, l'état d'équilibre serait le même qu'en vase clos : mai@ si, à froid, les échanges entre air et huile sont arrêtée, la répartition de l'eau à 20 C rente sensiblement la même qu'en fonctionnement à chaud (dernière colonne du tableau I).
En se référant à la figure schématique ci-jointe, on va décrire un exemple de mine en oeuvre de l'invention, dana le cas d'un alternateur du type bulbe.
L'alternateur 1 et son circuits auxiliaires éven- tuels 2 sont placée à l'intérieur d'une carcasse 3 en forme de'bulbe. Le rotor de l'alternateur 1 est monté sur un arbre 4 qui traverse la *arcane* 3 par un pesse-étoupe 5, et qui porte à l'extérieur de la carcasse 3, une turbine 6.' Ce bulbe est placé au-dessous du niveau de l'eau. Au-dessus du niveau de l'eau se trouve un réservoir d'huile 7.
Conformément à l'invention, le réservoir 7 est relié au bulbe par doux canalisations verticales 8 et 9. La première canalisation 8 débouche au niveau supérieur du bulbe, en 10, et cet calorifugée ; = elle est généralement utilisés pour le pansage des câblée de sortie de courant et des autres auxiliaires. La deuxième canalisation 9 est refroidie directement par l'eau de la rivière et débouche au niveau inférieur du bulbe en 11,
Le réservoir d'huile 7 est en communication avec 1 atmosphère L'air entre sur le coté 12 et t'échappe au centre par une cheminée 13 le tirage étant produit par l'é- chauffement de l'air au contact de l'huile chaude.
Le tirage peut être accéléré soit en utilisant le vent *ou=* dans une .le cheminée, soit avec un ventilateur.
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Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
Lorsque l'alternateur fonctionne, l'huile s'échauffe, la circulation par thermo-aiphon s'amorce entre le bulbe et le réservoir 7 elle est entretenue du fait de la différence de température dea deux colonnes d'huile dans les canalisations 8 et 9.
S'il n'y a pas de fuite d'eau, l'huilo du réservoir supérieur, qui est sensiblement à lu température intérieure du bulbe, soit environ 70* 0, me met en équilibre hygroscopique avec l'air extérieur. Il en résulte une légère entrée d'humidité, correspondant à la première colonne du tableau I.
Du fait de la température du réservoir d'huile, il ne peut y avoir condensation*
A l'arrêt de l'alternateur, la température de l'huile t'abaisse et, au coure d'un arrêt de longue durée, la température de l'huile peut égaler celle de l'air. Il n'y a plus de circulation d'huile entre le bulbe et le réservoir 7, et seule l'huile du réservoir 7 se met en équilibre avec l'atmosphère (ce qui correspond à la deuxième colonne du tableau I). Mais, du fait de l'arrêt de la circulation d'huile, l'humidité ne peut se propager vers le bulbe.
Une diffusion de l'eau le long des canalisations de liaison 8 et 9 et, par suite, un état d'équilibre entre le bulbe et l'atmoapnère ne pourraient 'établir qu'après un arrêt de très longue durée. aussitôt près .l'arrêt, l'huile du bulbe, refroidie par exemple à 20 0 @ans apport d'eau, aoquiert l'état d'équi- libre figurant à la dernière colonne du tableau I. La teneur un eau y reste faible.
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Si, en fonctionnement, il se produit un* rentrer d'eau dans le bulbe, l'huile dissout cette esu jusqu'à satu- rationa, l'absorption d'eau par le papier se faisant beaucoup plus lentement. L'eau en solution dans l'huile est entraînée vers le réservoir supérieur 7, et, elle tend passer dans l'air pour maintenir l'équilibre entre l'eau, l'huile et l'air, à la seule condition que l'air humide soit évacué vers l'extérieur. L'eau qui \, peut être évacuée ainsi atteint environ 80 centimètres cubes par jour et par-mètre carré de surface du réservoir, lorsque l'huile ' 70 0 est saturée d'eau en solution. Cette évacuation est généralement suffisante pour évacuer dea rentrées d'eau normales.
Le dispositif ainsi constitué est entièrement statique et ne demande pas d'entretien. En outre, la circulation d'huile s'arrête d'elle-même lorsque la machine électrique est froide.
Différents dispositifs peuvent toutefois être ajoutée pour accélérer les échanges, par exemple une pompe de cirou- lation d'huile. En outre, pour évacuer une quantité d'eau anormalement élevée, on peut immerger le réservoir supérieur 7 des substances absorbantes telles que papier filtre, gel de silice, tamis moléculaires, eto.., qu'il sera nécessaire de retirer lorsqu'ils seront saturés.
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