Dans les enroulements de transformateur à circulation naturelle d'huile, pourquoi utiliser des plaques de guidage (déflecteurs de flux d'huile) pour le refroidissement ?

Dans les transformateurs à circulation naturelle d'huile (ONAN/ONAF, etc.), des plaques de guidage (également appelées déflecteurs d'huile) sont largement installées dans les enroulements en tant que structure de refroidissement, principalement pour résoudre le problème de court-circuit de l'écoulement d'huile à l'intérieur du transformateur. Elles forcent l'huile de refroidissement à circuler à travers les canaux horizontaux entre les bobines en galettes, réduisant ainsi considérablement la « température de point chaud » des enroulements.

Les raisons spécifiques et les mécanismes de refroidissement sont les suivants :

1. Résolution du « court-circuit de l'écoulement d'huile » en convection naturelle

Dans les structures de bobines conventionnelles sans plaques de guidage (telles que les enroulements en galettes continus ou entrelacés), l'huile de refroidissement repose principalement sur la poussée d'Archimède (effet thermosiphon) générée par la dilatation thermique pour s'élever naturellement.

• Disparité de résistance : Les canaux verticaux d'huile situés des deux côtés intérieur et extérieur de l'enroulement ont de grandes sections transversales et donc une faible résistance hydraulique, tandis que les canaux horizontaux entre les bobines en galettes adjacentes sont étroits et offrent une forte résistance hydraulique.

• Phénomène de court-circuit : À mesure que l'huile de refroidissement s'élève, elle tend naturellement à suivre le chemin de moindre résistance — les canaux verticaux — contournant ainsi efficacement les passages horizontaux. Par conséquent, l'écoulement de l'huile à l'intérieur des bobines en galettes (en particulier au fond des canaux horizontaux) devient extrêmement lent, voire stagnant. La chaleur ne peut pas être évacuée efficacement, créant un risque élevé de points chauds locaux dangereux.

Vziman Transformateur à circulation naturelle d'huile de la série SZ

2. Déviation forcée de l'écoulement par les plaques de guidage (écoulement d'huile en forme de S ou de Z)

Pour surmonter ce régime d'écoulement inefficace, des déflecteurs isolants (plaques de guidage) sont placés en alternance dans les canaux verticaux à intervalles réguliers le long de la hauteur de l'enroulement.

• Modification du trajet d'écoulement : Les plaques de guidage bloquent le passage vertical direct, forçant l'huile ascendante entraînée par la poussée d'Archimède à changer de direction. Elle doit s'écouler horizontalement à travers les canaux horizontaux entre les bobines en galettes, puis faire un détour vers le canal vertical du côté opposé pour poursuivre son ascension.

• Création d'un écoulement sinueux : En disposant alternativement des plaques de guidage dans les canaux verticaux intérieurs et extérieurs, l'huile est forcée de suivre un trajet en zigzag en forme de « Z » ou de « S », éliminant ainsi efficacement les zones mortes d'écoulement.

3. Principaux avantages techniques obtenus

• Réduction significative de la température de point chaud : Le fait de forcer l'huile à s'écouler transversalement à travers les surfaces des bobines évacue rapidement la chaleur de l'intérieur des enroulements, supprimant efficacement les surchauffes locales et protégeant la durée de vie du papier isolant.

• Amélioration du coefficient de transfert thermique par convection : Les plaques de guidage réduisent la section d'écoulement, augmentant ainsi la vitesse de l'huile à travers les canaux horizontaux. Cela renforce l'échange thermique par convection entre l'huile et les surfaces des bobines, améliorant la dissipation thermique globale.

• Distribution de température plus uniforme : Le gradient de température global du bas vers le haut de l'enroulement devient plus progressif, réduisant les contraintes thermiques.

• Augmentation de la capacité et de la durée de vie du transformateur : Sans ajouter de puissance externe (c'est-à-dire sans pompes à huile pour la circulation forcée) ni augmenter la taille du transformateur, cette seule optimisation structurelle interne améliore considérablement l'efficacité du refroidissement, augmentant directement la capacité de surcharge et la durée de vie de l'isolation.

Résumé : L'installation de plaques de guidage dans les transformateurs à circulation naturelle d'huile équivaut à réaliser un « guidage d'écoulement dirigé interne » au sein d'un système passif à convection naturelle. Cette amélioration structurelle à faible coût et à haut rendement est devenue une caractéristique standard indispensable dans la conception du refroidissement des bobines des transformateurs modernes de moyenne et grande capacité.

S'appuyant sur la base efficace de dissipation thermique de la circulation naturelle d'huile avec plaques de guidage, le transformateur Vziman intègre en outre une conception scellée intégrée (réduction de volume de 15 %) et un noyau à faibles pertes, réalisant une amélioration remarquable de l'efficacité énergétique de plus de 8 % tant sur les pertes à vide que sur les pertes en charge.

Équipé d'un module de régulation de tension intelligent de haute précision intégré (≤±0,5 %) et d'un système de surveillance avancé, il garantit une fiabilité élevée et un fonctionnement à faible bruit (≤55 dB) tout en réduisant considérablement les coûts de maintenance à long terme. Ce produit est un choix idéal pour les centrales électriques, les sous-stations et les entreprises industrielles et minières recherchant à la fois des performances élevées et des avantages économiques.
Édité à partir de : Echo