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pour : Conducteurs électriques isolés destinés au transport de courant à haute tension.
La présente invention a pour objet des con- ducteurs électriques servant au transport de courants électriques à haute tension et possédant une couche iso- lante constituée d'éthers-sels ou d'éthers-oxydes de la cellulose qui ont conservé la structure primitive de la fibre.
Dans la technique de l'isolement des courants à haute tension on emploie des isolants qui, outre leurs bonnes propriétés isolantes, doivent posséder celle de
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résister aussi bien que possible à la chaleur. On choisit donc la matière isolante en considération de chaque cas particulier envisagé et de manière qu'elle puisse supporter l'augmentation de température dans le conducteur. Dans l'état actuel des connaissances, on emploie pour l'isolement des conducteurs de courant à haute tension les prescriptions données par l'I.E.C.
(International lectro-Technical Committee)et dans lesquelles la marge indiquée pour les fluctuations de la température est assez restreinte. D'après le degré de l'échauffement du conduc- teur électrique en comparaison avec les températures environ- nantes ou avec la température du réfrigérant, laquelle a été d'isolante fixée comme étant de 35 , on a constitué les classes suivantes/
EMI2.1
<tb> pour <SEP> les <SEP> trans- <SEP> machines <SEP> chemins
<tb> formateurs <SEP> de <SEP> fer
<tb> t1 <SEP> mesurée
<tb>
<tb>
<tb> T <SEP> W <SEP> T <SEP> W <SEP> T <SEP> W
<tb>
<tb> classe <SEP> A
<tb> produits <SEP> fibreux,
<tb> p.ex.coton, <SEP> soie,
<tb> papier <SEP> et <SEP> autres <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 65 <SEP> 85
<tb>
<tb> classe <SEP> Ao
<tb> id. <SEP> id.
<SEP> imprégnés <SEP>
<tb>
EMI2.2
de matières ci 1 impré-
EMI2.3
<tb> gnation <SEP> et <SEP> de <SEP> remplissage <SEP> 70 <SEP> 70 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb> classe <SEP> B
<tb> mica, <SEP> amiante <SEP> et <SEP> proauits <SEP> minéraux <SEP> similaires <SEP> avec <SEP> des
<tb> liants <SEP> 65 <SEP> 85 <SEP> 80 <SEP> - <SEP> 85 <SEP> 105
<tb>
classe C mica et produits cé- ne sont employés pour l'enroulement ramiques sans liants que sous certaines réserves. t1 = excès d'échauffement par rapport à la température ambiante de 35
T = température mesurée au thermomètre
W température mesurée par la méthode de résistance.
Comme il ressort de ce tableau, l'isolement devient de plus en plus cher à mesure qu'augmentent les excès
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de température qui ont été observés et, pour de tels isolements, on doit employer des produits beaucoup plus coûteux et recourir à des modes opératoires plus compliqués. on voit en outre, d'après le tableau, que les fibres texti- les ne peuvent être employées que dans le cas où il n'y a pas de fortes fluctuations de température . ont
Or, les Demanderesses /trouvé que, pour le transport des courants à haute tension, on peut constituer des conducteurs dont la couche isolante est formée de matières fibreuses, même dans le cas où la température augmente très fortement et dans les cas où jusqu'ici il fallait employer des produits isolants de la classe B.
Les produits fibreux à utiliser d'après la présente inven- tion sont les éthers-sels ou les éthersoxydes de la . cellulose qui ont été préparés de façon à conserver sans modification la structure primitive de la fibre. Ces fibres jusqu'à maintenant n'ont été employées que dans la technique des courants à basse tension où l'échauffe- ment du conducteur électrique n'a pas d'importance. ont
Les Demanderesses constaté que les fibres textiles citées plus haut peuvent, sans changement, suppor- ter les températures prescrites pour les transformateurs, c'est-à-dire 35 + 85 = 120 , et pour le matériel de cehmins de fer, c'est-à-dire 35 + 105 - 140 et même des températures de 35 + 145 =.180 pendant une longue durée ;
dans certains cas elles peuvent supporter des températures supérieures à 200 . Ainsi, vu leur bonne stabilité à chaud, les éthers-sels et éthers-oxydes cellulosiques fibreux peuvent avantageusement remplacer les isolants chers et difficiles à travailler des classes Ao et B.
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D'autre part, un point très important, étant donné que la stabilité à chaud des produits de la classe Ao n'a été obtenue que par addition d'agents de remplissage, est qu'on peut actuellement, d'après la présente invention, utiliser sans matières de charge ou liants les fibres pro- posées ici. En outre, ainsi qu'il ressort du tableau, on peut remplacer les produits d'isolement cités dans la classe B et dont l'application est difficile par une matière tex- tile facile à manipuler. Cet avantage permet d'établir pour les hautes tensions des conducteurs électriques pouvant sup- porter une forte surcharge, par exemple les enroulements très sensibles des bobines protectrices, les bobines des magnétos, des machines de chemins de fer et autres appareils.
Les machines électriques et appareillages comportent un isolement réalisé comme il a été décrit ci-dessus peuvent supporter, tout en gardant le volume type, une surcharge plus grande; inversement on peut, à puissance égale, adopter un modèle plus petit. La résistance chimique à l'oxydation de ce nouvel isolement est beaucoup plus grande que celle des fibres généralement employées; il en est ainsi, par exemple, de la résistance aux peroxydes produits à chaud par les liquides tels que l'huile blanche etc.. En outre, par suite de sa moindre hydroscopicité, le nouvel isolement gonfle beaucoup moins que les fibres généralement utilisées.
Les essais parallèles effectués avec des conducteurs élec- triques isolés au moyen de cellulose acétylée sous forme fibreuse et possédant divers indices d'acétyle ont montré le grand avantage des celluloses acylées sur le coton qui était employé confie matière première. Les essais com- paratifs pour la détermination de la rupture de l'isolant avec des câbles préparés d'après la présente invention ont
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été attestas de la manière suivante :
Les fils isolés ont été d'abord chauffés pendant 72 heures aux températures indiquées ci-dessous puis enroulés l'un contre l'autre par paires. Ces fils ont été ensuite le siège d'un courant alternatif avec voltage croissant jusqu'à rupture de l'isolant.
Les tensions de rupture de la couche isolante ont été les suivantes:
EMI5.1
<tb> température <SEP> 100 <SEP> 120 <SEP> 140 <SEP> 160 <SEP> 180 <SEP> 200 <SEP> 220
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> matière
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> première <SEP> 1200 <SEP> 1160 <SEP> 1160 <SEP> 970 <SEP> 790 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> Volt <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cellulose
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fibreuse <SEP> acé-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tylée <SEP> conte-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nant <SEP> 30% <SEP> déci-
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> acétique <SEP> 1220 <SEP> 1180 <SEP> 1155 <SEP> 1225 <SEP> 1200 <SEP> 800 <SEP> 480 <SEP> "
<tb>
D'après ce tableau on voit que la résistance à la rupture aux basses températures est à peu près la même dans les deux cas.
Cependant si l'on porte la température au-delà de 140 , la couche isolante en coton non traité commence à se détruire et l'est presque entièrement à 200 .
Par contre, les fils isolés possédant une couche isolante en éthers-sels cellulosiques fibreux sont beaucoup plus stables aux hautes températures. Il est donc clair que les conducteurs éleetridues préparés d'après la présente inven- tion peuvent avec avantage être utilisés aux fins indiquées.
Pour@ s'assurer de la stabilité des fibres acétylées dans des isolants compound on a procédé aux essais suivants dans lesquels les fibres ont été complète- ment immergés dans l'isolant compound et chauffées pendant une certaine durée. La résistance de la fibre a été ensuite déterminée par mesure de sa résistance à la rupture. Il a été trouvé que les libres acétylées supportent bien mieux le chauffage dans de l'isolant compound que la matière
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première non acétylée qui se détruit rapidement.
Cette observation ressort du tableau suivant, dans lequel les nombres donnés représentent la résistance à la rupture rapportée à celle des fibres non chauffées.
EMI6.1
<tb> coton <SEP> fibres <SEP> acétylées <SEP> contenant
<tb>
<tb> 27% <SEP> 48% <SEP> 60%
<tb>
<tb> d'acide <SEP> acétique:
<tb>
<tb> 72 <SEP> heures <SEP> à
<tb>
EMI6.2
210 2 6 , 6 82,1/ 96,2% 96,5%
EMI6.3
<tb> (3 <SEP> jours)
<tb>
<tb> 144 <SEP> heures <SEP> à
<tb> 210
<tb>
EMI6.4
(6 jours) détruit 85,4% 9fi 94î5e/.
EMI6.5
<tb> 240 <SEP> heures <SEP> à
<tb> 210
<tb>
EMI6.6
( 10 jours ) détruit 66,2% 102,3% 91,8%
Ca tableau montre clairement que les conduc- teurs électriques possédant une couche isolante en acétylcellulose fibreuse peuvent, en pratique, être immergés dans un isolant compound à des températures bien plus hautes et pendant un temps bien plus long, sans u'il y ait destruction de la couche isolante.
Sous la dénomination "éthers-sels et éthers- oxydes cellulosiques fibreux", on entend ici les éthers de ce genre qui ont été préparés à partir de la cellulose native sans changement de leur structure primitive, par exemple ceux qui ont été préparés à partir des fibres de bois, de jute, de lin, de chanvre, etc...; les matières premières peuvent se présenter sous la forme de fibres en bourre, de linters, de papier, de fibres filées, de tissus ou de tricots et être à l'état brut, débouilli, blanchi, teint ou mercerisé ; les éthers en question peu- vent constituer des fibres artificielles et des matières plastiques, par exemple de la rayonne, des pellicules,etc.
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lorsqu'ils /ont été préparés à partir de la cellulose acétylée fibreuse ;
quant au degré d'estérification ou d'éthérifi- cation, il peut varier dans de larges limites. pour être stables à des températures élevées, les fibres utilisées dans le présent procédé peuvent être préparées par des méthodes appropriées et éventuellement soumises à des traitement subséquents, l'introduction de produits sus- ceptibles de se décomposer à de hautes températures ou de donner naissance à une destruction de l'éther-sel ou de l'éther-oxyde cellulosique devant être évitée.
Les fibres ne doivent notamment pas contenir de poly- acides minéraux soit à l'état libre, soit à l'état combiné; ainsi elles ne doivent pas renfermer d'acide sulfurique lequel est souvent employé comme catalyseur pour l'estérification. Suivant le degré désiré pour la stabilité à chaud, on peut estérifier ou éthérifier un, deux ou trois hydroxyles de la cellulose et bien entendu on peut préparer divers produits mixtes d'estérification ou d'éthérification. Comme éthers-sels cellulosiques spécialement utilisables dans le présent procédé, on peut citer les acétates de la cellulose présentant une structure fibreuse et ayant un indice d'acétyle variable.
Ainsi il n'est pas souvent nécessaire d'estérifier jusqu'à obtention du dérivé mono-acétylé. on peut aussi utiliser des éthers-sels provenant d'autres acides carboxyliques pourvu qu'ils aient conservé la structure primitive de la fibre cellulosique. On peut, par exemple, se servir du propionate, du butyrate, du laurate ou du stéarate de la cellulose; par contre, les éthers-sels
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sulfcniques, vu leur mauvaise stabilité à chaud, sont inemployables. Naturellement on peut aussi utiliser les matières isolantes citées ci-dessus en mélange avec d'autres produits qui ont déjà été employés au titre d'isolants. L'important est que ces autres produits soient eux aussi stables à chaud.
Pour revêtir les conducteurs électriques de la couche isolante on peut procéder de l'une des manières usuelles. Aussi on peut enrouler des bandes en éther-sels ou éthers-oxydes cellulosiques fibreux autour du conducteur ou recouvrir celui-ci par tissage, par collage ou par pression, éventuellement en pré- sence d'autres agents isolants.