CH416812A - Dispositif épurateur d'huile pour machine électrique immergée, notamment pour alternateur du type bulbe - Google Patents

Dispositif épurateur d'huile pour machine électrique immergée, notamment pour alternateur du type bulbe

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CH416812A
CH416812A CH1134264A CH1134264A CH416812A CH 416812 A CH416812 A CH 416812A CH 1134264 A CH1134264 A CH 1134264A CH 1134264 A CH1134264 A CH 1134264A CH 416812 A CH416812 A CH 416812A
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CH
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sep
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water
bulb
circulation
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CH1134264A
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Inventor
Aime Carlier Jacques
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Alsthom Cgee
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/132Submersible electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/225Heat pipes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)

Description


  Dispositif épurateur d'huile pour machine électrique immergée,  notamment pour alternateur du type bulbe    On construit depuis plusieurs années des alter  nateurs entraînés par turbine hydraulique, dont la  carcasse, du type dit     #(bulbe ,    est immergée dans  l'eau, et est elle-même remplie d'huile qui sert<B>à</B>  la fois au refroidissement des enroulements, au  graissage des paliers, et éventuellement<B>à</B> la com  mande de la turbine. Les enroulements de     l'alter-          natcur    baignent entièrement dans cette huile. Le  volume intérieur de la carcasse est généralement  relié<B>à</B> un réservoir d'huile, dit     #(conservateur ,    placé  au-dessus du niveau de l'eau.  



  L'huile est sujette<B>à</B> pollution par l'eau,<B>à</B> la suite  de fuites aux joints divers<B>de</B> la carcasse, ou au  presse-étoupe, ou encore par suite de condensation  d'eau de l'atmosphère<B>à</B> l'intérieur du conservateur       d'hu#ile    lorsque l'air atmosphérique saturé d'humidité  se trouve en présence d'huile plus froide,     J'eau    con  densée coulant alors par gravité<B>à</B> l'intérieur du  bulbe.  



  L'eau parvenue<B>à</B> l'intérieur du bulbe se dissout  partiellement dans l'huile, puis dans le papier consti  tuant l'isolation électrique, jusqu'à saturation de ce  dernier si elle se trouve en quantité suffisante, car  elle ne peut s'échapper ni en fonctionnement, ni<B>à</B>  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, ne peut  dissoudre que très peu d'eau; la longueur de ce  tuyau est telle qu'il constitue en fait un obstacle  absolu aux échanges qui pourraient se produire entre  huile chaude intérieure au bulbe et atmosphère du  conservateur.    Les rentrées d'eau même faibles qui peuvent se  produire se cumulent donc indéfiniment jusqu'à  saturation des isolants.  



  La présente invention a pour objet un, dispositif per  mettant de remédier<B>à</B> cet inconvénient.<B>1.1</B> est carac  térisé en ce qu'il comprend, des moyens pour engendrer  une circulation d'huile entre la capacité intérieure de la  carcasse et le réservoir d'huile extérieur et en ce que  ce réservoir est ouvert<B>à</B> l'air atmosphérique. Ainsi  le fonctionnement en vase clos du système huile  papier en présence de rentrées d'eau accidentelles  est remplacé par un système ouvert<B>à</B> l'atmosphère,  qui permet     l'équilibre &     l'eau entre les trois éléments  huile, air et papier chauds en cours<B>de</B> fonctionne  ment et atmosphère extérieure froide, cette circu  lation d'huile s'arrêtant d'elle-même ou étant avanta  geusement supprimée lorsque la machine électrique  est froide.  



  M. M.<B>J.</B>     Fabre    et<B>A.</B>     Pichon    ont étudié dans un  rapport<B>à</B> la<B>C. 1. G.</B> R.<B>E.</B> en juin<B>1960</B> 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 suivants montrent, d'après les résul  tats de cette étude, l'avantage, lors des rentrées d'eau  accidentelles, du fonctionnement en présence d'air,  réalisé par la présente invention, par rapport au fonc  tionnement en vase clos qui se produisait jusqu'ici.  



  On se placera dans les hypothèses suivantes. La  machine électrique immergée comporte<B>1000</B> litres  d'huile,<B>5 kg</B> -de papier sous diverses formes; en  fonctionnement, sa température est de<B>700 C;</B> l'atmo-           sphère        extérieure        est   <B>à</B>     la        température        de        20o        C        et   <B>à</B>     l'humidité        relative        de        100        %.   <B>A</B>     l'arrêt,

          la        température     de la machine électrique descend<B>à</B> 200<B>C</B> environ.  
EMI0002.0018     
  
    <I>I. <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> eau, <SEP> en <SEP> fonctionnement <SEP> en <SEP> circuit <SEP> ouvert</I>
<tb>  <B>à <SEP> 20'C</B> <SEP> en <SEP> supprimant
<tb>  les <SEP> échanges <SEP> d'huile
<tb>  <B>à <SEP> 700C <SEP> à</B> <SEP> 201 <SEP> <B>C <SEP> à</B> <SEP> froid
<tb>  <B>1000 <SEP> 1</B> <SEP> huile <SEP> 22 <SEP> ppm <SEP> 20 <SEP> <B>g</B> <SEP> 42 <SEP> ppm <SEP> <B>38g</B> <SEP> 4,7 <SEP> ppm <SEP> 4,3 <SEP> <B>g</B>
<tb>  <B>5 <SEP> kg</B> <SEP> papier <SEP> <B>1,8</B> <SEP> '1/o <SEP> <B>98 <SEP> g</B> <SEP> 20% <SEP> <B>1000 <SEP> g <SEP> 2,26% <SEP> 113,7 <SEP> g</B>
<tb>  Total <SEP> <B>:

   <SEP> 118 <SEP> g <SEP> 1038 <SEP> g <SEP> 118,0 <SEP> g</B>
<tb>  <I>ppin</I> <SEP> désignant <SEP> le <SEP> nombre <SEP> de <SEP> parties <SEP> par <SEP> million.     
EMI0002.0019     
  
    <I>II. <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> eau <SEP> en <SEP> fonctionnement <SEP> en <SEP> vase <SEP> clos</I>
<tb>  <B>à <SEP> 701C <SEP> à</B> <SEP> 20, <SEP> <B>C</B>
<tb>  <B>1000 <SEP> 1</B> <SEP> huile <SEP> <B>300</B> <SEP> ppm <SEP> <B>270 <SEP> g</B> <SEP> 42 <SEP> ppm <SEP> <B>38g</B>
<tb>  <B>5 <SEP> kg</B> <SEP> papier <SEP> 14% <SEP> <B>700 <SEP> g</B> <SEP> 20% <SEP> <B><U>1000 <SEP> g</U></B>
<tb>  Total <SEP> <B>970 <SEP> g <SEP> 1038 <SEP> g</B>       Dans la machine électrique en vase clos, la répar  tition de l'eau entre les éléments tendra vers les  proportions du tableau II;

   l'eau entre en solution  d'abord dans l'huile et peu<B>à</B> peu dans le papier,  les cycles d'échauffement et de refroidissement favo  risant l'absorption par le papier de l'eau en excès  dans l'huile.  



  Dans cet état d'équilibre,<B>à</B> chaud comme<B>à</B>  froid, les qualités diélectriques des isolants contenant  du papier sont très faibles.  



  Dans la machine électrique fonctionnant en pré  sence de l'atmosphère, l'état d'équilibre<B>à</B> chaud est  caractérisé par une faible teneur en eau et de bonnes  propriétés diélectriques. Si une entrée d'eau acciden  telle se produit, cette eau s'élimine vers l'atmosphère  de façon<B>à</B> rétablir l'équilibre.  



  <B>A</B> 200<B>C</B> par contre, l'état d'équilibre serait le  même qu'en vase clos; mais si,<B>à</B> froid, les échanges  entre air et huile sont arrêtés, la répartition de l'eau  <B>à</B>     20()   <B>C</B> reste sensiblement la même qu'en fonctionne  ment<B>à</B> chaud (dernière colonne du tableau I).  



  La figure unique schématique du dessin annexé,  représente,<B>à</B> titre d'exemple, une forme d'exécution  du dispositif selon l'invention, dans le cas d'un alter  nateur du type bulbe.  



  L'alternateur<B>1</B> et ses circuits auxiliaires éven  tuels 2 sont placés<B>à</B> l'intérieur d'une carcasse<B>3</B> en  forme<B>de</B> bulbe. Le rotor de l'alternateur<B>1</B> est monté  sur un arbre 4 qui traverse la carcasse<B>3</B> par un  presse-étoupe<B>5,</B> et qui porte<B>à</B> l'extérieur de la car  casse<B>3,</B> une turbine<B>6.</B> Ce bulbe est placé au-dessous  du niveau de l'eau. Au-dessous du niveau de l'eau  se trouve un réservoir d'huile<B>7.</B>  



  Le réservoir<B>7</B> est relié au bulbe par deux cana  lisations verticales<B>8</B> et<B>9.</B> La première canalisation  <B>8</B> débouche au niveau supérieur du bulbe, en<B>10,</B>    et est calorifugée; elle est généralement utilisée  pour le passage des câbles de sortie de courant et  des autres auxiliaires. La deuxième canalisation<B>9</B> est  refroidie directement par l'eau de la rivière et<B>dé-</B>  bouche au niveau inférieur du bulbe en<B>11.</B>  



  Le réservoir d'huile<B>7</B> est en communication avec  l'atmosphère. L'air entre sur le côté 12 et s'échappe  au centre par une cheminée<B>13,</B> le tirage étant pro  duit par l'échauffement de l'air au contact de l'huile  chaude. Le tirage peut être accéléré soit en utilisant  le vent comme dans une cheminée, soit avec un  ventilateur.  



  Le fonctionnement du dispositif est le suivant.  Lorsque l'alternateur fonctionne, l'huile s'échauffe,  la circulation par     thermos,,tphon    s'amorce entre le  bulbe et le réservoir<B>7 ;</B> elle est entretenue du fait  de la différence de température des deux colonnes  d'huile dans les canalisations<B>8</B> et<B>9.</B>  



  S'il n'y a pas de fuite d'eau, l'huile du réservoir  supérieur, qui est sensiblement<B>à</B> la température  intérieure du bulbe, soit environ<B>700 C,</B> se met en  équilibre hygroscopique avec l'air extérieur.<B>Il</B> en  résulte une légère entrée     d'humi#dité,    correspondant  <B>à</B> la première colonne du tableau I. Du fait de la  température du réservoir d'huile, il ne peut<B>y</B> avoir  condensation.  



  <B>A</B> l'arrêt de l'alternateur, la température de  l'huile s'abaisse et, au cours d'un arrêt de longue  durée, la température de l'huile peut égaler celle de  l'air.<B>Il</B> n'y a plus de circulation d'huile entre le  bulbe et le réservoir<B>7,</B> et seule l'huile du réservoir  <B>7</B> se met en équilibre avec     J'atmosphère    (ce qui  correspond<B>à</B> la deuxième colonne du tableau<B>1).</B>  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      <B>8</B> et<B>9</B> et, par suite, un état d'équilibre entre le bulbe  et l'atmosphère ne pourraient s'établir qu'après un  arrêt de très longue durée.  



  Aussitôt après l'arrêt, l'huile du bulbe, refroidie  par exemple<B>à</B> 200<B>C</B> sans apport d'eau, acquiert  l'état d'équilibre figurant<B>à</B> la dernière colonne du  tableau<B>1.</B> La teneur en eau<B>y</B> reste faible.  



  Si, en fonctionnement, il se produit une rentrée  d'eau dans le bulbe, l'huile dissout cette eau jusqu'à  saturation, l'absorption d'eau par le papier se fai  sant beaucoup plus lentement. L'eau en solution  dans     l'hu'le    est     entramée    vers le réservoir supérieur  <B>7,</B> et elle tend<B>à</B> passer dans l'air pour maintenir  l'équilibre entre l'eau, l'huile et l'air,<B>à</B> la seule condi  tion que l'air humide soit évacué vers l'extérieur.  L'eau qui peut être évacuée ainsi atteint environ<B>80</B>  centimètres cubes par jour et par mètre carré de  surface du réservoir, lorsque l'huile<B>à 700 C</B> est sa  turée d'eau en solution. Cette évacuation est géné  ralement suffisante pour évacuer des rentrées d'eau  normales.  



  Le dispositif ainsi constitué est entièrement sta  tique et ne demande pas d'entretien. En outre, la  circulation d'huile s'arrête d'elle-même lorsque la       mach:ne    électrique est froide.  



  Différents dispositifs peuvent toutefois être ajou  tés pour accélérer les échanges, par exemple une  pompe de circulation     d'hulle.    En outre, pour évacuer  une quantité d'eau anormalement élevée, on peut  immerger dans le réservoir supérieur<B>7</B> des substances  absorbantes telles que<B>:</B> papier filtre, gel de silice,  tamis moléculaires,     etc.,    qu'il sera nécessaire de re  tirer lorsqu'ils seront saturés.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Dispositif épurateur d'huile assurant l'extraction continue de l'eau ayant pu pénétrer dans une ma chine électrique, notamment un alternateur du type bulbe, dont la carcasse est immergée dans l'eau et contient elle-même de l'huile, cette carcasse étant reliée<B>à</B> un réservoir d'huile placé au-dessus du niveau d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour engendrer une circulation d'huile entre la capacité intérieure de la carcasse et le réservoir d'huile extérleur, et en ce que ce réservoir est ouvert <B>à</B> l'air atmosphérique. SOUS-REVENDICATIONS <B>1.</B> Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour interrompre la circulation d'huile lorsque la machine électrique est froide. 2.
    Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que la circulation d'huile s'effectue par thermo siphon, au moyen<B>de</B> deux tubulures de liaison, l'une calorifugée partant de la partie supérieure de la carcasse, l'autre, refroidie par l'eau, aboutissant<B>à</B> la partie inférieure de la carcasse. <B>3.</B> Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que la circulation d'huile est assurée par une pompe. 4. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que la circulation d'air dans le réservoir d'huile extérieur est renforcée par un ventilateur. <B>5.</B> Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que le réservoir d'hu'le extérieur comporte un corps absorbant l'humidité.
CH1134264A 1963-09-02 1964-08-31 Dispositif épurateur d'huile pour machine électrique immergée, notamment pour alternateur du type bulbe CH416812A (fr)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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