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"Perfectionnements relatifs aux conducteurs électriques"
La présente invention est relative à des conduc- teurs électriques et se rapporte plus particulièrement aux câbles électriques pour lignes de transmission à haute tension, bien qu'elle puisse tout aussi bien s'appliquer aux autres conducteurs.
Afin de réaliser des économies sur les transfor- mateurs et pour d'autres raisons, le courant électrique est distribué à basse tension dans les grandes villes, ain- si que dans d'autres localités. Le courant électrique, basse tension, parcourt des distances relativement considérables et on¯¯emploie dans ces réseaux de nombreux câbles et souvent
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un grand nombre d'entre eux sont groupés, sous terre, dans un espace relativement restreint. Lorsqu'il se pro- duit un défaut, comme par exemple, lorsqu'un ouvrier en creusant le sol enfonce par inadvertance son pic dans l'un de ces câbles, de sérieuses-perturbations peuvent s'ensui- vre. L'ampérage du courant est si élevé que dans ces con- ditions, ou dans des circonstances similaires, il peut s'établir un fort amorçage d'arcs.
Cela conduit fréquem- ment non seulement à la mise hors service des li-gnes de transmission importantes, et à la détérioration des câbles, mais aussi à des explosions souterraines désastreuses.
Dans ce cas, les conducteurs métalliques et certains gaz engendrés par la chaleur, alimentent l'incendie et souvent l'isolant des câbles est d'une nature telle que, lorsqu'il est brûlé ou fortement chauffé, il dégage des gaz explosifs par eux-mêmes, ou qui se combinent avec d'autres pour for- mer des gaz explosifs. Il était autrefois pratiquement im- possible d'empêcher le claquage des câbles résultant d'un amorçage accidentel ou d'une mise à la terre, et lorsqu'un défaut se produisait ainsi, avec l'établissement d'un arc, celui-ci se maintenait généralement pendant un temps suf- fisant pour causer des dégats considérables.
L'un des objets de la présente invention consis- te à éviter ou à surmonter dans une grande mesure les dif- ficultés mentionnées ci-dessus, dues à l'emploi de câbles tels que ceux actuellement sur le marché:
Un autre objet de la présente invention consis- te à prévoir un câble électrique ou autre conducteur, construit de telle façon que lorsqu'un arc se forme à pro- ximité du câble, des agents seront automatiquement mis en
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service pour souffler l'arc et l'empêcher de s'établir à nouveau.
Un autre but de l'invention consiste à fournir un câble électrique particulièrement applicable aux réseaux de distribution basse tension, possédant autour de l'élé- ment métallique ou conducteur proprement dit, une gaine qui, lorsqu'elle est soumise à des températures telles que celles engendrées par la plus ou moins grande proximité d'un arc électrique, dégage un volume de gaz inerte qui sert à souffler 1 arc.
Un autre objet de l'invention consiste à four- nir un câble électrique ou conducteur analogue, possédant un isolant dont les propriétés diélectriques sont très sa- tisfaisantes et qui peut convenablement être incorporé à un câble, ou à tout autre type de conducteur, à un prix relativement réduit et qui, en plus de ses qualités dié- lectriques, possède également la propriété de dégager, lorsqu'il est chauffé, des vapeurs qui sont défavorables au maintien d'un arc provenant de l'âme métallique ou entourant celle-ci.
Un autre objet de la présente invention consis- te à fournir un câble électrique, qui peut être employé pour distribuer l'énergie à basse tension, dans des condi- tions plus sûres et plus économiques que celles réalisées jusqu'ici.
Sur le dessin annexé, la figure unique représente une vue en perspective d'un type de conducteur électri- que construit conformément à la présente invention.
Dans la forme préférée de la présente invention, on construit un câble avec une âme à torons de cuivre
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ou analogues, qui est représentée sur le dessin en A. Au- tour de cette âme se trouve un isolant qui, de préférence, et pour des raisons expliquées ci-après, a un pouvoir d'absorption élevé. Cet isolant peut être disposé en une ou plusieurs couches. Dans la forme représentée sur le dessin, la couche extérieure B est tressée et enferme un corps isolant intérieur C. Il est préférable d'employer l'amiante comme matière isolante, mais le coton ou au- tre textile absorbant pourrait être employé et l'on pour- rait adopter une construction dans laquelle le corps C, re- présenté sur le dessin, serait par exemple en partie cons- titué de caoutchouc et en partie de toile ou de coton.
Dans la forme adoptée de préférence, le corps C est sen- siblement en entier constitué de fibres d'amiante feu- trée; la couche B est une couche tressée en fil d'amiante;' et autour de la couche B il peut y avoir une couche ex- térieure (non représentée) qui peut être constituée par la gaine de plomb ordinaire.
Dans la construction d'un câble dont l'isolant présente, lorsqu'il est chauffé, la propriété de dégager des gaz pour l'extinction d'un arc, on entoure de préféren- ce l'âme métallique d'une ou de plusieurs couches de matiè- re absorbante et on sature ou l'on imprègne ensuite cette matière d'une substance qui se volatilise, lorsqu'elle est chauffée, ou qui fournit avec une rapidité suffisan- te le volume nécessaire de vapeur ou de gaz, de la natu- re appropriée, pour déplacer l'air voisin de l'arc et souf- fler ce dernier. La substance employée de préférence est l'urée du commerce qui est relativement peu coûteuse et convient tout aussi bien aux buts envisagés.
Cette substan-
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ce est facile à fondre et forme alors un liquide très fluide qui pénètre facilement dans les interstices de la matière absorbante; elle est en outre-très stable et joue le rôle d'une couche isolante, laquelle, lors- qu'elle est chauffée, dégage des vapeurs ou des gaz ser- vant parfaitement à l'extinction de l'arc. Cette matière a également une rigidité diélectrique relativement éle- vée.Il est préférable de l'employer avec un support en fibres d'amiante qui présentent déjà par elles-mêmes de bonnes propriétés diélectriques et sont incombustibles, mais dans une réalisation plus étendue de l'objet de la présente invention, il n'est pas nécessaire que la subs- tance dégageant les gaz imprègne des fibres d'amiante.
Dans la fabrication d'un câble tel que celui représenté sur la figure, on a préféré former le corps i- solant C par des fibres d'amiante disposées autour de l'â- me en longues spires hélicoidales de ruban, lesdites spires étant ensuite rendues compactes et comprimées de façon à former une seule gaine ou couche de fibres feutrées. On peut employer, suivant les¯désirs une ou plusieurs des dites couches. Après application du corps C, le conduc- teur passe dans':Un creuset ou réceptacle contenant de l'urée qui est maintenue par chauffage, à l'état de fu- sion.
Cette substance, lorsqu'elle est chauffée ainsi, for- me un liquide très fluide qui pénètre facilement dans les interstices compris entre les fibres et les remplit en pra- tiqué entièrement, de telle sorte que le corps isolant absorbe une quantité relativement grande du produit d'im- prégnation. Après application et imprégnation du corps isolant C, l'enveloppe tressée B en amiante est appliquée
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d'une façon connue et cette enveloppe, de texture relative- ment lâche, est alors imprégnée à son tour, en faisant pas- ser le conducteur dans le même-ou dans un autre creuset ou réceptacle contenant de l'urée fondue. Lorsque l'imprégna- tion décrite plus haut est achevée, il est évident qu'une quantité relativement considérable de produit d'imprégna- tion est absorbée et retenue par les couches absorbantes de l'enveloppe.
Ces couches sèchent très rapidement à la so- lidification de l'urée, qui se produit lorsque cette dernière est soustraite à l'action de la source de chaleur. Après im- prégnation de la couche extérieure B, le conducteur peut être renfermé dans une gaine de plomb ou analogue, si on le désire.
Le point de fusion de l'urée étant d'environ 1320 Centigrade, il ne se présente en pratique aucune difficulté pour imprégner l'isolant avec de l'urée dans des appareils ayant des creusets d'imprégnation chauffés au gaz, et lorsque l'isolant a été saturé d'urée fondue, il se solidifie très promptement, de telle sorte que lorsque le fil atteint le rou- leau enrouleur de la machine en question, il n'est pas trop collant. Même s'il demeure exposé à l'action de l'atmosphère, la substance contenue dans l'isolant y demeure, sans qu'une quantité appréciable de celle-ci passe dans l'atmosphère et l'urée, bien que soluble dans l'eau, n'absorbe pas facilement celle qui se trouve dans l'atmosphère ou dans toute autre source d'humidité, car elle est relativement peu hygrascopi- que.
En saturant d'urée une matière assez poreuse, telle que celle constituée par des fibres d'amiante ou analo- gues, l'enveloppe du conducteur arrive à posséder un pouvoir diélectrique très satisfaisant.
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Lorsqu'il se produit dans un câble, un défaut analogue à ceux décrits plus haut, qui crée un arc entre la partie métallique et un autre conducteur placé à proximité du câble dont il s'agit, la chaleur engendrée fait volatili- ser le produit d'imprégnation et crée une atmosphère défavo- rable au maintien de l'arc. Lorsqu'un arc électrique se for- me, avec la température élevée qui l'accompagne, l'urée con- tenue dans l'isolant ou dans le câble proprement dit est sou- mise à une chaleur suffisante pour provoquer le dégagement d'un volume de gaz ayant tendance à déplacer l'air au voi- sina&e de l'arc et à causer son extinction en fournissant une atmosphère inerte de gaz qui ne s'ionisera pas et à travers laquelle ne passera pas ],'-arc.
Etant donné que l'urée se volatilise, en se décomposant, à une températu- rebien inférieure à celle de l'arc électrique, l'isolant est généralement détérioré sur une longueur de câble con- sidérable en dégageant ainsi un grand volume de CO2 et de AzH3, lequel, surtout dans un espace confiné, tel qu'une conduite ou un trou d'homme, est rapidement amené en quan- tité considérable à proximité de l'arc. Lorsque le câble est traité de la façon décrite ci-dessus, l'atmosphère inerte, destinée à souffler l'arc se forme avec une grande rapidité, dès que l'arc samorece ou qu'il se produit un au- tre défaut, tel que la fusion du conducteur métallique sous l'action d'une surcharge, de telle sorte que le gaz inertè intervient rapidement pour éteindre l'arc.
Par leur action rapide, les gaz empêchent la fusion du cuivre, du plomb, ou d'un autre métal au degré ou dans la mesure où-cette fusion favorise le rétablissement d'un arc ou l'établis- sement de nouveaux arcs, ainsi qu'il se produit lorsqu'un
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défaut se manifeste dans les câbles ordinaires. Les câbles conformes à la présente invention sont donc bien plus sûrs que les câbles ordinaires. Des agents à action rapide pour l'extinction de l'arc, entrent donc en jeu lorsque l'isolant atteint par exemple une température de 220 C, température qui est facilement atteinte dans le voisinage d'un arc électrique s'établissant dans-un câble ou con- ducteur analogue.
Lorsqu'une âme métallique est chauffée par une surcharge, le gaz inerte est produit dans le'voi- sinage immédiat de cette âme et arrê,te de la façon la plus efficace les amorçages, indépendamment du fait que le câ- ble se trouve ou ne se trouve pas en vase clos.
Non seulement les détériorations dues au claqua- ge des câbles sont réduites à un minimum, grâce à la pré- sente invention, mais il en est de même pour les explosions telles que celles, qui se produisent fréquemment dans les conduites et les trous d'homme, lorsque les câbles sont chauffés et prennent feu. Dans quelques uns des câbles or- dinaires, la matière isolante, ou une partie¯de celle-ci, est d'une nature telle que la chaleur ou la combustion pro- duit des vapeurs ou des gaz très explosifs. L'explosion peut également être causée par l'emploi de certains produits d'imprégnation de l'isolant.
Avec le câble, formant l'objet de la présente invention, il ne peut se dégager de tels gaz ou vapeurs, susceptible's d'explosion: Lorsqu'on emploie l'amiante comme support de la matière destinée à éteindre l'arc, il n'y a pas de difficulté due à la nature même de l'amiante'car elle est incombustible et ne dégage, lors- qu'elle est chauffée, ni vapeurs ni gaz. Si la totalité de 1-'isolement est formée d'amiante imprégnée d'urée, le
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câble sera incombustible et il n'y aura pas à résoudre de problème de combustion causée par un arc, mais il sera intéressant d'éliminer les amorçages continus et la fusion du conducteur et d'autres inconvénients; c'est ce que fera l'urée, en dégageant immédiatement un gaz non ionisant au point où se trouve l'arc.
Le câble ici représenté à ti- tre d'exemple est pratiquement incombustible, car les fils de la gaine de coton mentionnée plus haut constituent une si petite masse qu'ils peuvent être négliges comme facteur de combustibilité, mais dans certaines construc- tions ils peuvent même être entièrement supprimés. Si le support de la substance destinée à éteindre l'arc est¯,cons- titué par un textile tel que le coton, le facteur d'incombus- tibilité fera défaut et les gaz produits par le chauffage du textile pourront être explosifs, mais les gaz inertes se dégageront sous un volume considérable, dès que l'enve- loppe isolante du conducteur sera légèrement chauffée, de façon à créer une atmosphère peu propice à la combustion ou à l'explosion.
Toute flamme, étincelle ou arc dangereux est généralement rapidement soufflé par l'action de la cha- leur sur l'urée.
Lorsque l'urée est chauffée par l'arc, il se for- me un certain volume de gaz dans lequel l'ionisation ne se produira pas et qui n'est pas conducteur de l'élec- tricité. Cette caractéristique est trèsimportante. La masse de gaz produite est également incombustible, inexplo- sive et n'est pas toxique. On sait, naturellement, que le gaz carbonique et le gaz ammoniac dégagés par l'urée sont défavorables à la combustion qu'ils sont en outre explosifs et non toxiques. Le mode d'action de la masse du gaz sur
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l'arc est à certains points de vue incertain, mais il a été nettement prouvé que les gaz produits ne sont pas conducteurs et soufflent rapidement l'arc.
Le gaz ammoniac dagage une odeur désagréable, mais c'est une caractéristique utile par le fait que l'odeur de ce gaz servira à indiquer que le câ- ble est surchauffé. Lorsque l'urée a été fortement chauffée, le résidu qu'elle laisse présente un pouvoir diélectrique et une résistance mécanique élevés. Il reste un composé stable possédant des caractéristiques électriques et mécaniques sa- tisfaisantes et ce point est également très important.
Dans la présente description et dans le résumé ci-après, le terme "urée" est employé dans un sens géné- ral, pour désigner l'urée et les différentes formes d'urées substituées à l'azote aussi bien des séries aliphatiques qu'aromatiques. Par le terme urées subs'tituées, on en- tend les urées dans lesquelles les atomes d'hydrogène enchaînés à l'azote ont été remplacés par des radicaux hydrocarbonés, soit alcoyles, soit aryles.
Le carbonate d'ammonium est un autre composé de l'ammoniaque, possédant quelques unes des propriétés avan- tageuses décrites ici. Lorsqu'on le chaffeil dégage de lamême façon du C02 et AzH3, mais son application au con- ducteur de façon à ce qu'il demeure en permanence dans l'isolant est peu pratique ou du moins extrêmement diffici- le et à un certain nombre d'autres points de vue, il est nettement inférieurau produit d'imprégnation employé de préférence dans la réalisation de l'invention décrite ci-dessus.