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Bobinages électriques à isolement de mica et résines synthétiques.
L'invention se rapporte aux bobinages électriques isolés au moyen de bandes de mica avec imprégnation de résines synthétiques.
Dans la fabrication d'appareils électriques, particu- lièrement les générateurs de haute tension et appareils semblables où la tension est supérieure à 1. 000 volts, un problème important a été posé par la forte augmentation du facteur de puissance (facteur de perte) de la matière isolante des bobinages quand la tension appliquée croit. Par exemple, une bobine qui, à 25 C, a un facteur de puissance d'environ 2% sous 2 kilovolts, a un facteur de puissance de 12% sous 16 kilovolts. Cette augmentation rapide du facteur de puissance, indésirable en soi, indique que
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l'isolement pris dans son ensemble n'est pas des plus satisfai- sants et qu'il y a indubitablement beaucoup de poches d'air et d'autres occlusions ou de fêlures.
L'effet corona peut donc se produire et provoquer des percements prématurés mettant les bobines hors service beaucoup plus rapidement que si l'isolement avait été plus parfait. De plus, le facteur de puissance augmente d'ordinaire rapidement avec la température, des facteurs de puissance de l'ordre de 25% à 125 C ne sont pas rares dans certains isolants utilisés présentement.
Une partie des difficultés rencontrées jusqu'ici peut être attribuée aux matières isolantes utilisées. On emploie actuellement, presque dans toute l'industrie électrique, comme isc lent pour les bobinages haute tension,du mica lié au moyen d'as- phalte à haut point de fusion. L'asphalte, tout en étant satisfai- sant à basse température, est thermoplastique et coule des dernier: spires des enroulements, quand les conducteurs sont soumis à des températures supérieures à 100 C. Les liants d'asphalte présentent d'autres désavantages pour le mica, parce qu'on a constaté qu'ils retardent la polymérisation des résines d'imprégnation, de sorte que beaucoup de résines d'imprégnation ne se polyméri- sent ou ne se vulcanisent pas convenablement. Les asphaltes ont aussi de fortes pertes diélectriques à haute température.
Le but principal de l'invention est de procurer un procédé de fabrication d'un bobinage imprégné à l'état solide et comprenant comme isolants des bandes de mica avec des résines thermodurcissables.
Quelques formes d'exécution préférées de l'invention seront décrites, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue partielle en perspective d'une bobine guipée de ruban isolant au mica.
La figure 2 est une coupe verticale d'un four de
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séchage pour une bobine guipée de ruban.
La figure 3 est une coupe verticale d'un bain d'impré- gnation.
La figure 4 est une vue en plan d'une bobine imprégnée guipée d'un ruban de protection.
La figure 5 est une coupe verticale partielle d'une presse de moulage; et
La figure 6 est un graphique donnant le facteur de puissance,en fonction de la température, de différentes bobines haute tension. La température en degrés centigrades est portée en abscisses et le facteur de puissance, en %, est porté en ordonnées.
On a découvert que l'on peut fabriquer du ruban de mica extraordinairement flexible en déposant sur une feuille de support en matière fibreuse ou résineuse, une couche de paillet- tes de mica avec un liant constitué par une composition de polystyrène fluide d'une viscosité antre 100 et 25.000 poises à 25 C. Cette composition peut être soit un polystyrène à faible poids moléculaire dont la moyenne va de 400 à 2. 000, soit un polystyrène à poids moléculaire plus élevé, plastifié au moyen d'un hydrocarbure polycyclique liquide. Une telle composition est suffisamment adhésive et flexible pour maintenir les paillet- tes de mica sur la matière de support et permettre un guipage serré sur des bobines.
Dans le cas d'un polystyrène à faible poids moléculaire, on a constaté que le polystyrène d'un poids moléculaire moyen entre 400 et 2. 000 possède les qualités requises. Un polystyrène de poids moléculaire moyen de 3.000 s'est montré dur et très peu souple, de sorte qu'il n'est pas possible d'en faire du ruban à guiper des bobinages. De plus, le polystyrène à poids moléculaire plus élevé retarde la pénétration des résines d'impre- gnation appliquées ultérieurement. Le polystyrène à poids molé-
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culaire inférieur à 400 n'est pas assez visqueux et adhérent, et se détache facilement du ruban.
Pour l'application du polystyrène aux rubans de mica, il faut préparer une solution de polystyrène à faible poids moléculaire dans un solvant organique volatil, comme par exemple, les solvants du type benzène, tels que les xylène toluène ou benzène ou leurs mélanges, dans des proportions de 5 à 25 parties en poids de polystyrène pour 95 à 75 parties en poids de solvant.
D'autres solvants du polystyrène sont bien connus et peuvent être employés dans les mêmes conditions. Une solution contenant 15% en poids de polystyrène ayant un poids moléculaire moyen de 500, et 85% en poids de toluène a été utilisée avec succès.
Un procédé de préparation satisfaisant du ruban consiste à faire passer une feuille de matière fibreuse, papier, tissu de fibres de coton, fibres de verre ou fibres d'asbeste au pied d'une tour à mica classique qui dépose une couche de paillettes de mica d'une épaisseur de 5 à 10 millièmes de pouce (0,12 à 0,25 mm), et à faire ensuite couler la solution de polystyrène sur la couche de paillettes de mica déposées sur l'étoffe. La feuille ainsi préparée passe dans un four où le toluène s'éva- pore et laisse un ruban de mica flexible lié par du polystyrène visqueux. Si on le désire, une mince feuille de papier de soie ou de cellophane peut être appliquée sur la couche de paillettes de mica, afin de pouvoir enrouler les feuilles en rouleaux.
Le mica isolant ainsi obtenu reste toujours flexible et ne vieillit, ni ne durcit, ni ne se détériore de façon appréciable si on le stocke pendant destemps qui ne sont pas exagérément longs.
En variante, le ruban de mica peut être préparé en appliquant sur une feuille de support une couche d'épaisseur convenable de pailletés de mica, et en couvrant ceux-ci d'un liant composé de 15 à 75% en poids de polystyrène d'un poids moléculaire compris entre 30.000 et 250.000, et de 85% à 25% en poids d'un pastifiant du groupe des hydrocarbures poly- cycliques liquides bouillant au-dessus de 270 C et ayant une
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viscosité comprise entre 0,5 et 5 poises à 25 C, le groupe compre- nant les terphényles hydrogénés au moins à 40% et les mono-, di-, et polyamyle naphtalènes. La composition est un liquide visqueux ayant une viscosité comprise entre 100 et 25. 000 poises à 25 C.
Le terphényle hydrogéné peut être produit de plusieurs façons différentes. Il peut donc être obtenu par décomposition pyrolytique du benzène, ou en faisant réagir du benzène avec du bromure de cyclohexyle en présence de chlorure d'aluminium, ce qui donne du dicyclohexyle benzène isomérique. Un produit qui a donné satisfaction est un mélange isomérique d'ortho, meta, et para terphényleshydrogénés à environ 55%, ayant une gamme de distillation de 345 C à 425 C et une viscosité d'environ 0,8 poise à 25 C.
On peut utiliser avec succès, individuellement ou . en combinaison avec du polystyrène, du monoisoamyle naphtalène bouillant dans la gamme de 280 C à 330 C, du diamyle naphtalène bouillant dans la gamme de 330 C à 365 C et ayant une viscosité de 0,9 à 25 C, et du polyamyle naphtalène bouillant entre 355 C et 400 C et ayant une viscosité de 5,5 à 25 C . Le tableau suivant donne les viscosités de quelques compositions conformes à la présente invention.
TABLEAU I.
Viscosités de divers polystyrènes plastifiés.
Plastifiant % en poids de Viscosités en poises à 25 C plastifiant plaltifignt Polystyrène Polystyrène Polystyrène
Poids mole- Poids mole- Poids molé- culaire de culaire de culaire de
65. 000 100.000 150. 000
EMI5.1
<tb> Terphényle
<tb> hydrogéné <SEP> à <SEP> 55% <SEP> 75 <SEP> 5.200 <SEP> 9. <SEP> 500 <SEP> 19. <SEP> 000
<tb>
<tb> Terphényle
<tb> hydrogéné <SEP> à <SEP> 55% <SEP> 83,3 <SEP> 520 <SEP> 850 <SEP> 2. <SEP> 750
<tb>
<tb> Polyamyle
<tb> naphtalène <SEP> 83,3 <SEP> - <SEP> 75
<tb>
<tb> Polyamyle
<tb> naphtalène <SEP> 75 <SEP> - <SEP> 600
<tb>
<tb> Polyamyle
<tb> naphtalène <SEP> 50- <SEP> 5.
<SEP> 000
<tb>
EMI5.2
-------------------=-====-=======-=--=--==-=-=-----=-------=---=--
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La composition comprenant du polystyrène et un hydro- carbure polycyclique comme plastifiant est dissoute dans un solvant volatil tel qu'un hyrdrocarbure benzénoide, comme le benzène, le toluène ou le xylène, ou des mélanges de ceux-ci, de préférence dans des proportions de 70% à 90% de solvant et 30% à 10% en poids de la composition, de manière à produire une solution bien fluide. Cette solution est appliquée sur les pail- lettes de mica et leur support pas aspersion, brossage ou l'équivalent, et le solvant est évaporé en chauffant le ruban de mica traité, ou en combinant avec le chauffage une évacuation des vapeurs.
On peut appliquer une mince feuille de papier de soie ou de cellophane sur le ruban de mica ainsi obtenu, afin de pouvoir enrouler celui-ci, la composition de polystyrène plastifié étant très visqueuse et collante. La largeur des rubans peut être quelconque. L'isolant au mica ainsi obtenu est très flexible et ne vieillit, ne durcit ni ne se détériore de manièee appréciable pendant des durées d'emmagasinage notables.
Des bobinahes haute tension ont été construits en appliquant le ruban de mica au polystyrène préparé comme indiqué ci-dessus sur les bobines entières et ont donné toute satisfâction.
La figure 1 des dessins montre une bobine 10 formée de spires d'un conducteur 12 qui est constitué, comme indiqué, d'une bande dé cuivre guipée d'isolant spire par spire. Cet isolant 14 peut être un ruban de fibres de verre ou de mica imprégné au moyen de résines appropriées. L'expérience a montré que des conducteurs de cuivre guipés de ruban de verre conviennent très bien dans la pratique de la présente invention. Il faut remarquer que l'isolant entourant une seule spire n'est soumis d'habitude à aucune haute tension ni tension appréciable, la tension entre spires étant d'habitude inférieure à 50 volts. L'ensemble des spires 12 est entouré d'un ruban de mica 16 du type décrit ci-dessus, servant d'isolant de masse.
Le ruban est constitué
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par une bande support 18 et des paillettes de mica 20 liées au moyen d'une composition au polystyrène comme décrite ci-dessus.
Le ruban de mica 16 est représenté enroulé côte à côte. Cependant il peut être enroulé de façon que les spires de ruban 16 se re- couvrent à demi,ou de n'importe quelle autre manière appropriée.
Pour des bobines à très haute tension on peut aller jusqu'à superposer seize couches de ruban. Comme le ruban de mica 16 sert d'isolant de masse pour le conducteur 12, il est soumis à des tensions élevées et doit y résister.
Après enroulement du ruban de mica 16, la bobine haute tension 10 est de préférence soumise au séchage sous vide de manière à enlever toute trace d'humidité et d'autres matières volatiles. Comme le montre la figure 2 des dessins, la bobine est soumise à ce traitement dans une enceinte fermée
22 avec un couvercle hermétique 24 muni d'un tuyau 26 relié à une pompe à vide. Des éléments chauffants 28 sont placés dans la chambre 22 pour y faire régner une température élevée déter- minée. La température dans la chambre à vide 22 ne dépassera p 175 C. Des résultats particulièrement satisfaisants ont été obtenus quand le séchage se fait à des températures entre
100 C et 120 C. Des températures inférieures à 100 C peuvent être admises, mais il faut alors un vide poussé et un traitement plus long pour obtenir de bons résultats.
Le vide réalisé dans la chambre 22 par le tuyau 26 peut être compris entre 0,1 et
10 millimètres de mercure.
Aves ces conditions de vide et de température, de bons rsultats ont été atteints en moins d'une demi-heure. On peut utiliser un traitement plus long, de deux à quatre heures par exemple. Pendant le chauffage sous vide, l'humidité présente dans la bobine, le solvant volatil présent en petites quantités dans le polystyrène et des petites fractions de polystyrène à très faible poids moléculaire sont évacués. Après un tel
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traitement dans la chambre 22, la bobine est particulièrement bien préparée pour l'imprégnation au vernis.
L'expérience a montré que l'imprégnation au vernis de bobinages recouverts de mica ne peut se faire au moyen de ver- nis isolants courants avec une proportions substantielle d'un solvant organique volatil, puisque ce solvant doit être évaporé, et que même avec le plus grand soin et eh répétant l'imprégnation ces vernis ne peuvent pas remplir entièrement les interstices de la bobine, de la couche extérieure d'isolement de masse jusque dans les recoins les plus intérieurs entre spires. Il reste pratiquement toujours des vides et des endroits non remplis.
On a utilisé pour imprégner les bobinages de meilleure façon qu'avec des vernis à solvant volatil, des compositions asphaltiques à haut point de fusion. Cependant, les asphaltes d'imprégnation doivent avoir un point de fusion si élevé,pour ne pas s'évaporer en service, que leur viscosité est si grande à n'importe quelle température d'imprégnation raisonnable que la pénétration de l'as- phalte est lente et souvent incomplète sinon inadéquate. De plus, le facteur de puissance de l'asphalte augmente fortement avec la température.
Il a été constaté que les bobines guipées de ruban de mica décrites ci-dessus sont exceptionnellement propres à l'imprégnation de vernis réagissant au solvant. De tels vernis particulièrement appropriés sont composés d'esters non satures ou des résines alkydes non saturées dissoutes dans un monomère liquide polymérisable contenant le groupe polymérisable CH2 = C< Quoique l'on puisse utiliser dans la préparation de vernis réagissant aux solvants un grand nombre de solvants monomères liquides polymérisables non saturée d'oléfines, le monostyrène et des dérivés de celui-ci par substitution simple sont préfe- rables dans la pratique de l'invention à cause de leurs caracté- ristiques électriques exceptionnellement bonnes, entre autres
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leur facteur de puissance très faible.
Les composés monomères préférés peuvent être définis comme des composés vinyliques aryliques ayant la formule:
EMI9.1
où R1 représente l'hydrogène et les radicaux méthyles, et R représente deux radicaux choisis dans le groupe des radicaux hydrogène, méthyle et halogénure. Des exemples de tels composés sont le monostyrène, le monomère alpha méthylstyrène, o, m ou p-méthylstyrène, alpha méthyl paraméthylstyrène, 2,4-diméthyl- styrène, parachlorostyrène, parafluorostyrène et 2,4-dichloro- styrène.
Pour dissoudre dans le solvant monomère liquide, il est préférable d'employer les produits de la réaction de (A) un composé acide non saturé du groupe comprenant l'acide maléique, l'anhydride maléique, l'acide fumarique, l'acide citraconique et l'anhydride citraconique en mélange avec un ou plusieurs acides dicarboxyliques à chaîne droite, les groupes carboxyles étant disposés au bout de la chaîne droite, la chaîne ayant de 2 à 10 atomes de carbone non-carboxyle et aucun autre groupe réactif, avec (B) un équivalent molaire d'un glycol aliphatique saturé n'ayant aucun autre groupe réactif que les groupes hydroxyles.
La proportion du composé acide non saturé dans le mélange des acides sera comprise entre 10 et 50% en moles du mélange. Comme acides dicarboxyliques saturés appropriés il y a l'acide adipique, l'acide sébacique, l'acide azélalque, l'acide subérique, l'acide succinique, l'acide décaméthylène dicarboxylique, et l'acide diglycolique, ainsi que leurs mélanges. Avec les acides di-carboxyliques saturés à longue chaîne, par exemple l'acide sébacique, la porportion d'anhydride maléique, par exemple,
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peut être plus élevée que si l'acide saturé était entièrement de l'acide succinique, si l'on désire obtenir des produits de cuisson de même dureté.
Comme glycols pouvant convenir pour la réaction avec le mélange d'acide saturés et non saturés il y a 1-'éthylène glycol, le propylène glcol, le diéthylène glycol, le 1,5- pentanédiol et le triéthylène glycol. Des mélanges de glycols sont souhaitables pour obtenir le produit de réaction.
La réaction de (A) les composés acides et (B) les glycols peut être réalisée par chauffage dans un récipient de réaction à des températures de 100 C à 250 C pendant 24 heures à 2 heures à un coefficient d'acidité faible de moins de 60.
Suivent maintenant des exemples particuliers de préparation des produits alkydes non saturés de la réaction à dissoudre dans le vinyl-aryl-monomère.
EXEMPLE I
Un mélange de 40% en moles d'acide adipique et 10% en moles d'anhydride maléique est combiné avec 50% en moles de propylène glycol et mis à réagir avec du CO2 pendant 4 heures à 140 C dans un récipient de réaction clos, après quoi la température est élevée à 220 C pour une période de 4 heures et la réaction est continuée à 220 C pendant 8 heures. Une résine sirupeuse est obtenue.
Une autre composition a été préparée avec 7% en moles d'anhydride maléique et 43% en moles d'acide adipique avec de sons résultats.
De très bons résultats ont été obtenus avec des compo- sitions ayant de 5 à 10% en moles d'anhydride maléique et de 45 à 50% en moles d'acide adipique, et 50% en moles de propylène glycol.
EXEMPLE II
Un produit de réaction a été préparé en faisant réagir
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30% en moles diacide sébacique, 20% en moles d'anhydride maléique, et 50% en moles de diéthylène glycol dans les mêmes conditions qu'à l'exemple I pour obtenir comme résultat, une résine sirupeu- se à faible coefficient d'acidité.
Les esters ou résines alkydes non saturés préparés de cette manière sont dissous dans du monostyrène ou un dérive par substitution simple du monostyrène, comme décrit di-dessus, de manière à avoir des solutions de faible viscosité comprenant de 10 à 40% en poids d'ester non saturé. Des résultats particu- lièrement satisfaisants ont été obtenus en dissolvant les esters non saturés dans du monostyrène de manière à avoir des solutions contenant de 65 à 85% en poids de monostyrène, le reste, 35% à 15% en poids, étant les esters non saturés.
Ces solutions réagis- sent avec les solvants et polymérisent entièrement sous l'effet du chauffage si elles contiennent en petite quantité un catalyseur de polymérisation du type vinylique, tel que du peroxyde de benzoyle, de l'ascaridole ou du tert-butyle perbenzoate et des catalyseurs au peroxyde semblables, la quantité étant comprise entre 0,1% et 2% en poids. La quantité de catalyseur peut évi- demment être différente de celles données.
Après séchage dans le vide des bobines guipées de ruban de mica, celles-ci sont imprégnées de la composition rési- neuse fluide entièrement réactive. Les meilleurs résultats sont obtenus quand les bobines sont imprégnées dans le récipient dans lequel elles ont été séchées sous vide. Cependant les bobines peuvent être facilement imprégnées dans une autre cuve. Avant le traitement à la composition complètement polymérisable, les bobines doivent être refroidies en-dessous de 50 C.
La figure 3 des dessins représente l'opération d'impré- gnation avec un appareillage pour le traitement des bobines à la composition réactive fluide complètement polymérisable.
L'appareillage comprend une cuve 30 et un couvercle 32 pouvant être rendu hermétique muni d'un tuyau 34 pour l'évacuation de
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l'air ou, pour l'introduction de gaz sous pression.
Une tuyauterie 36 pour l'amenée et l'évacuation du ver- nis est raccordée au bas de la cuve 30. La bobine 10 venant de la chambre 22 est placée; dans la cuve 30 et mise sous vide au moyen de la tuyauterie 34 pour évacuer l'air et les gaz. Ensuite, la cuve étant toujours sous vide, on introduit la composition entièrement réactive 38 par le tuyau 36 et on submerge la bobine 10. Quand la compositoon recouvre entièrement la bobine, on peut introduire de l'air ou du gaz sous pression par le tuyau 34, de manière à obliger la composition 38 à pénétrer les interstices de la bobine pour obtenir un meilleur remplissage, quoique cela ne soit d'ordinaire pas nécessaire à cause de la faible viscosité des compositions.
Le traitement d'imprégnation ne doit pas être long; dix minutes sous pression suffisent habi- tuellement pour imprégner complètement et saturer les petites bobines, quoique des imprégnations plus longues assurent la saturation complète des bobinages. La composition 38 est ensuite avacuée de la cuve pa la tuyauterie 36, et la bobine 10 peut être retirée de la cuve d'imprégnation.
La composition réactive présente dans la bobine est fluide et non polymérisée. Avant la polymérisation, la bobine doit être mise sous forme pour comprimer et réunir les différen- tes couches isolantes et donner à la bobine entière 10 des dimensions déterminées pour qu'elle s'adapte étroitement dans son logement dans une machine. Dans ce but, la bobine 10 est entourée immédiatement après imprégnation de ruban relativement imperméable 42, comme indiqué à la figure 4. Des résultats particulièrement satisfaisants ont été obtenus avec des rubans plastiques ou résineux non attaquables par la matière d'impré- gnation. Des rubans d'acétate de cellulose, chlorure de poly- vinyle, polytétrafluoroéthylène, caoutchoucs synthétiques tels que chloroprène et éthylène ont été utilisés.
Un ruban
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épais de cinq millièmes de pouce (0,125 mm), large d'un pouce (environ 25 mm), enroulé avec demi-recouvrement s'est avéré satis- faisant. Le ruban sert à plusieurs fins : réduire au minimum la perte de monostyrène pendant la compression, à maintenir l'iso- lant en place, surtout les dernières spires, ainsi qu'à faciliter l'enlèvement.de la bobine hors des moules dans les opérations suivantes.
Après enroulement du ruban 42, la bobine est placée dans un moule chauffé pour comprimer l'isolant et les spires et polymériser la composition réagissant avec le solvant qui s'y trouve. Différents types de moules peuvent être employés. La figure 5 des dessins représente en coupe une face de la bobine 10 déposée dans le moule de presse 50. La presse 50 comprend un socle relativement fixe 52 percé de trous 54 pour le passage de vapeur ou le placement de résistances chauffantes électriques, ou l'équivalent. Un moule mobile 56 commandé par un bras 58 comprime la bobine 10 sur le socle 52 jusqu'à l'amener à dimen- sions. La bobine 10 comprimée à fond est chauffée à une tempéra- ture suffisante pour polymériser la composition réagissant avec le solvant jusqu'à thermodurcissement. Des températures convena- bles sont comprises entre 70 C et 150 C.
Une heure entre 80 C et 100 C suivie d'une demi-heure à cinq heures à une température de 125 C assurera une polymérisation complète de la composition réagissant avec le solvant.
Après cuisson complète de la composition réagissant avec le solvant, la bobine peut être enlevée du moule et refroidie à la température ordinaire. Le ruban 42 est ensuite arraché de la bobine. Celle-ci est prête ainsi à être montée dans des générateurs de haute tension et appareillages électriques sembla- bles. Elle est régulière et compacte, et relativement exempte de vides ou de poches d'air. Elle ne contient pas de résine en excès.
Pour faire ressortir les propriétés avantageuses des
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bobinages produits conformément à la présente invention, une quan- tité de bobines ont été préparées conformément à la meilleure technique classique au moyen d'isolant au mica lié à l'asphalte à l'asphalte et imprégnées/après enroulement, et d'autre part des bobines comparables ont été préparées conformément à la présente invention.
Ces dernières ont été réalisées en dissolvant 15 parties en poids du produit delaréaction adipique-propylène glycol-maléate de l'exemple I et 85 parties en poids de monostyrène avec comme catalyseur 0,5% en poids de peroxyde de benzoyle.
Les bobines recouvertes du ruban de mica lié au poly- styrène à faible poids moléculaire décrit ici furent imprégnées avec cette résine et polymérisées conformément au procédé décrit ci-dessus. La quantité de mica et d'autres isolants appliqués aux deux séries de bobines était pratiquement identique en poids et épaisseur.
Des essais comparatifs furent ensuite faits sur les deux séries de bobines à diverses tensions et dans toute une gamme de températures pour relever le facteur de puissance. Les courbes facteur de puissance-température de la figure 6 sont le résultat de ces essais ; indiquent une nette augmentation du facteur de puissance avec la température pour les bobines liées à l'asphalte aussi bien à 2 kilovolts (courbe A) qu'à 16 kilovolts {courbe B). Les bobines préparées conformément à l'invention, essayées à 2 kilovolts (courbe C) et à 16 kilovolts (courbe D), ont des courbes de facteur de puissance relativement plates et moins relevées pour la même gamme de températures (voir aussi la figure 6).
De plus, pour les bobines de la pré- sente invention le facteur de puissance ne varie qu.e faiblement en passant de 2 KV à 16 KV, ce qui indique un grand renforcement de l'isolement. Des essais de tension de rupture faits sur ces bobines ont donné 300 volts par millième de pouce (118 KV par cm) pour la bobine liée à l'asphalte, et 490 volts par millième
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de pouce ( 193 KV/cm) pour les bobines de la présente invention.
Ces chiffres montrent la supériorité marquée de l'isolement réalisé conformément a la présente invention.
Un autre avantage dû à l'emploi des compositions réagissant aux solvants de la présente invention réside dans le fait que lorsque ces compositions sont portées au-dessus de 100 C elles sont élastiques comme le caoutchouc de sorte qu'elles appliquent une force de réaction tendant à réduire le déplacement de l'isolant par rapport aux conducteurs intérieurs et par rapport à l'appareil dans lequel les bobines sont placées, déplacements düs aux dilatations thermiques des différentes parties. Les asphaltes et les thermoplastiques isolants semblables utilisés jusqu'ici n'ont pas cette caractéristique de réaction.
Les compositions de la présente invention ne coulent ni ne suintent hord des bobines en aucun cas de fonctionnement, comparativement aux bobines asphaltées. Pour illustrer cette caractéristique des bobines ont été soumises à une série d'essais, étant placées dans une rainure d'acier et portées alternativement à des températures de 150 C et 15 C, un millier de fois, chaque cycle ayant une durée de 96 minutes. Les bobines asphaltées ont donné un déplacement de l'isolant au centre d'une rainure d'un demi-pouce (environ 13 mm), alors qu'aucun déplacement n'était observé avec les bobines préparées conformément à la présente invention.
La présente invention permet encore un autre perfection- nement, une seule imprégnation étant suffisante pour saturer et imprégner entièrement même les plus grands bobinages connus, quand ils sont avec les résines réagissant avee les solvants de- crits ci-dessus. Ceci est dû au fait que la viscosité des résines réagissant avec les solvants n'est qu'une petite fraction de la viscosité des asphaltes, même à des températures d'environ 175 C, et de matières isolantes classiques semblables utilisées
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avec la technique antérieure. La viscosité de la composition d'imprégnation utilisée dans la préparation des bobines d'essai dont les caractéristiques sont données à la figure 6 était de
0,22 poise à 25 C, alors que cette température la viscosité des asphaltes est tellement élevée qu'elle n'est pas mesurable.
Même à 175 C la viscosité de l'asphalte est de 50 poises, ou plus, ce qui est de nombreuses fois supérieur à la viscosité de la composition d'imprégnation décrite ici.
Le liant au polystyrène du ruban de mica présenté ici est de nature compatible avec et se dissout au contact des compositions d'imprégnation entièrement réactives décrites et ne s'oppose aucunement à la pénétration de la compostion réactive pendant l'imprégnation. Les liants de mica ordinaires, comme le copal et les équivalents, s'opposent à la pénétration des compo- sitions d'imprégnation, avec une force telle, dans certains cas, que même après des heures d'imprégnation sous pression la compo- sition n'a pas imprégné plus de quatre ou cinq couches de ruban de mica.
Tout au contraire, de nombreux essais ont montré que les bobinages préparés conformément à la présente invention sont entièrement et complètement traversés par les compositions d'imprégnation réactives, même quand il y a huit couchesou davantage de ruban de mica lié avec les compositions au polysty- rène décrites. La coopération entre le ruban de mica lié au polystyrène et la composition d'imprégnation résineuse réactive constitue donc une caractéristique importante de l'invention, donnant un isolement de bobinage de meilleure qualité qu'avec n'importe quel autre procédé d'isolement connu.
Quoique la préparation décrite ait été appliquée aux bobines de haute tension pour générateurs, il est clair que des bobines pour moteurs de trains électriques, des bobines d'excita- tion et des bobines d'aimantation, et des appareils semblables peuvent être préparés conformément à la présente invention avec
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des résultats meilleurs qu'il n'était possible d'atteindre aupa- ravant.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication d'une bobine isolée compre- nant plusieurs spires de conducteurs isolés entre eux et isolés en tant qu'ensemble par rapport à la masse caractérisé en ce qu'on (1) entoure l'ensemble des spires conductrices islées entre elles d'une bande isolante composée d'un support et de paillettes de mica y déposées, et d'un liant réunissant en un tout les paillettes de mica et le support, le liant comprenant une composition fluide au polystyrène, d'une viscosité entre 100 et 25. 000 poises à 25 C , qui consiste soit en un poly- styrène à poids moléculaire faible (poids moléculaire de 400 à 2.
000) soit un polystyrène à poids moléculaire plus élevé plastifié avec un hydrocarbure polycyclique liquide, (2) on soumet la bobine recouverte à une température non supérieure à 175 C et au vide afin d'évacuer l'humidité et d'autres matières volatiles, (3) on refroidit la bobine mise sous vide à une température inférieure à 50 C, (4) on imprègne sous vide la bobine avec un liquide, une composition résineuse complètement polymérisable comprenant de 50% à 90% en poids d'au moins un composé vinylique arylique polymérisable ayant la formule:
EMI17.1
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