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Appareil à induction comprenant un enroulement immergé dans de l'huile La présente invention. a pour objet un appareil à induction comprenant un enroulement immergé dans de l'huile, qui peut constituer, par exemple, un transformateur d'une puissance non inférieure à 100 MVA.
L'appareil à induction faisant l'objet de l'inven- tion, dont l'enroulement comporte des spires d'au moins un conducteur, isolées les unes d'es autres et disposées radialement de manière à former des couches d'une dimension axiale égale à la largeur du conducteur, chaque couche étant écartée en direction axiale des couches adjacentes, est caractérisé en ce qu'il comprend des organes d'écartement radial disposés entre toutes les spires ou entre des groupes:
de spires dont chacun contient au plus deux spires adjacentes, ces organes étant agencés de manière à espacer ces spires ou ces groupes de spires radialement les uns des autres et à établir ainsi des passages axiaux pour la circulation de l'huile à travers les couches de conducteurs.
Dans les grands transformateurs de puissance, les enroulements peuvent être formés de disques ou d'une hélice. Un enroulement formé de disques est divisé en au moins deux sections plates en forme de disque, habituellement écartées les unes des autres en direction axiale, chacune comportant une seule couche de conducteurs qu'on forme en enroulant en une spirale plate soit un seul conducteur, soit plusieurs conducteurs ensemble.
Dans un enroulement en hélice, d'autre part, une seule couche continue comprenant au moins deux conducteurs est enroulée pour former une hélice continue, de telle sorte que les conducteurs passent dans la même position relative de l'une à l'autre des extrémités de l'hélice, chaque spire de l'hélice comprenant une spire de chaque conducteur. Des spires adjacentes de l'hélice sont écartées l'une de l'autre en direction axiale.
L'emploi de cales d'écartement radial entre des spires adjacentes dans toutes les couches permet la circulation de l'huile autour du conducteur entier sur une fraction appréciable de sa longueur, d'où il résulte une meilleure transmission de chaleur du conducteur à l'huile.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et une variante.
La fig. 1 est une coupe radiale d'une partie d'un enroulement en disques que comprend cette forme d'exécution. La fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 1. La fig. 4 est une vue schématique de cette forme d'exécution, partiellement en coupe et à plus petite échelle.
La fig. 5 est une coupe analogue à celle de la fig. 1 montrant la variante.
L'appareil qui va être décrit est un transformateur dont les enroulements sont immergés dans de l'huile. Son enroulement à haute tension est représenté à la fig. 1 et se compose d'un certain nombre de sections, chacune ayant la largeur du conducteur méplat 15 utilisé pour l'enroulement ; on a représenté à la fig. 1 trois de ces sections indiquées en 10, 11 et 12. Les conducteurs des sections sont enroulés sur un organe cylindrique 13, les spires les plus voisines de l'axe étant écartées de la surface de cet organe par des bandes d'écartement axiales 14.
L'enroulement est du type en disques simples, c'est-à-dire que chaque section de l'enroulement comprend plusieurs spires de l'unique conducteur méplat isolé 15,
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disposées radialement en une spirale plate pour former une couche. Les spires du conducteur sont maintenues en alignement et les sections adjacentes de l'enroulement sont écartées les unes des autres en direction axiale au moyen de cales 16 d'écartement axial en U, disposées par paires de place en place le long de la circonférence de chaque section.
Les bran- ches 16a de ces cales se trouvent entre des sections adjacentes de l'enroulement et les séparent, tandis que les fonds 16b des cales séparent les spires médianes de chaque section pour déterminer un passage de refroidissement au milieu de la section. Chaque spire du conducteur 15 dans chaque section de l'enroulement est espacée radialement des spires adjacentes au moyen de cales 17 d'écartement radial insérées entre les spires et entre les branches 16a des cales d'écartement axial en U.
La fig. 3 montre que les cales 17 d'écartement radial présentent des encoches sur leurs bords de façon à être retenues en position par encastrement avec les branches 16a des cales d'écartement axial. Les cales des deux jeux de cales sont faites d'une matière isolante, telle que du papier feuilleté comprimé, présentant une résistance électrique et mécanique appropriée.
La disposition de l'enroulement ménage un ensemble de conduits internes dans l'enroulement à haute tension comprenant des conduits radiaux 18 et une série de conduits axiaux constitués par des espaces 19 ménagés entre les bandes d'écartement axiales 14 sur lesquelles l'enroulement est bobiné, par des conduits intermédiaires 20 limités par les spires moyennes des sections et par les fonds 16b des cales 16 d'écartement axial, par un espace annulaire ménagé entre la circonférence extérieure de l'enroulement et la cuve environnante, et par des conduits 21 ménagés entre les spires individuelles de chaque section et formés par l'écartement de ces spires.
assuré par les cales 17 d'écartement radial.
L'enroulement représenté aux fi g. 1-3 constitue l'enroulement à haute tension d'un grand transformateur de puissance représenté schématiquement à la fi-. 4. Ce transformateur comprend un noyau 34 portant un enroulement 35 à faible tension en hélice et un enroulement 36 à haute tension formé de disques, tel que décrit plus haut. Un isolant 37 sépare les enroulements l'un de l'autre et l'enroulement 35 du noyau.
L'ensemble du noyau et des enroulements est logé à l'intérieur d'une cuve 30 remplie d'huile, l'huile constituant une partie de l'isolation du transformateur mais ayant principalement le rôle d'agent de refroidissement. Un réservoir situé au-dessus de la cuve, non représenté, maintient la cuve et les refroidisseurs pleins d'huile et permet en service la dilatation et la contraction de l'huile.
Quand le transformateur est en service, l'huile chaude, partant du haut de la cuve, circule à travers un refroidisseur extérieur comprenant des tubes 31 reliés par des collecteurs 32, et elle retourne à la cuve à la base de celle-ci en prélevant ainsi de façon continue du transformateur la chaleur dégagée dans le noyau et dans les enroulements. Des pompes 33 assurent la circulation forcée de l'huile à travers les refroidisseurs et un dispositif assurant un écoulement forcé d'air ou d'eau sur les surfaces du refroidisseur est prévu pour évacuer la chaleur absorbée par l'huile.
Comme on le voit sur la fig. 4, l'enroulement 36 est monté de manière que son axe soit vertical, de sorte que l'écoulement de l'huile de refroidissement du fond au sommet de la cuve se fait librement, l'huile passant directement -sur les faces les plus longues du conducteur 15, sur une forte proportion de la longueur totale de ce conducteur.
L'enroulement en hélice 35 à basse tension du transformateur présente pratiquement le même aspect que l'enroulement représenté aux fig. 1, 2 et 3, mais les couches du conducteur qui, dans la fig. 1, forment les sections successives, 10, 11 et 12 de l'enroulement en disques, représentent les spires successives d'une hélice formée par l'enroulement continu du conducteur le long de l'organe 13. Dans cette disposition, les conducteurs 15 de l'une quelconque des spires de l'enroulement 35 sont des conducteurs indépendants reliés électriquement en parallèle qui forment un enroulement convenant pour des applications à tension relativement basse et à intensité élevée.
Dans la variante représentée à la fig. 5, l'enroulement comprend un certain nombre de sections en disques 10, 11, 12 groupées électriquement par paires, chaque paire constituant une bobine. Les sections 10 et 11 forment la première bobine de l'enroulement et la section 12 forme une partie d'une seconde bobine. Chaque bobine est formée de deux conducteurs méplats indépendants 40 et 41 :
les deux conducteurs sont enroulés ensemble de façon qu'ils soient disposés alternativement sur la largeur des deux sections de la bobine et ils sont reliés électriquement en série par une connexion de retour 42 allant de la fin du conducteur 40 de la section 11 au début du conducteur 41 de la section 10.
Le trajet électrique à travers la bobine à partir d'une borne d'enroulement 43 comprend ainsi un premier trajet en spirale vers. l'intérieur à travers la section 10, un premier trajet en spirale vers l'extérieur à travers la section 11, la connexion de retour 42, un deuxième trajet en spirale vers l'intérieur à travers la section 10, et un deuxième trajet en spirale vers l'extérieur à travers la section 11. Une connexion 44 est alors faite jusqu'à la section suivante 12, qui est enroulée de la même manière que la section 10.
On voit que cet enroulement ménage un ensemble de conduits semblables à celui de la fig. 1, sauf que les cales 17 d'écartement radial ne sont placées qu'entre des paires adjacentes de spires : une face de chaque spire est à proximité directe d'une face d'une spire de l'autre conducteur de la bobine, tandis que la face restante est exposée à la circulation de l'huile qui assure ainsi un refroidissement convenable.
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