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n ENVELûPPEI#NT - --t PPA'REILS ELECTRIQUES 0.-
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La présente invention concerne l'enveloppement d'appareils électriques. Elle concerne, en particulier, des dispositifs électriques enfermés dans des enveloppes, dans lesquelles sont utilisées des compositions particulaires de remplissage et elle concerne encore ces pompositions particulaires elles-mêmes. que
Des dispositifs électriques tels/bobines,trans- formateurs, réseaux et analogues sont ordinairement enfermés dans des boîtes ou enveloppes métalliques pour les protéger contre les dommages dus aux matières environnantes.
Lors- qu'une quantité sensible de¯chaleur..est produite par ces' dis- positifs, il est courant de remplir l'espace libre de la boî- te à l'aide d'une matière de remplissage, qui offrira un moyen meilleur que l'espace d'air libre pour conduire la chaleur vers l'extérieur de la botte.
.il est nécessaire qu'un tel composé de remplissa- -Se ait une ronductibilité thermique adéquate.et qu'il soit relativement inerte. Il est désirable dans la plupart des cas que ce composé ait une bonne résistance d'isolement, tant en atmosphère humide que sèche. Il ne peut pas se détériorer à réchauffement et ne peut pas provoquer d'endommagement de l'appareil ou de la botte par dilatation à l'échauffement.
Ce composé doit également pouvoir couler de façon qu'il puis- se être facilement introduit dans la boîte de manière à remplir les petits espaces seprésentant dans l'appareil ou entre la botte et l'appareil.
La composition dé remplissage suivant la présen- te invention possède une combinaison très désirable de ces caractéristiques voulues. Elle consiste en une masse de fi- nes particules d'alumine fondue, chaque particule étant de
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préférence revêtue d'une résine de silicone durcie. La maniè- re dont cette-composition de remplissage ou de charge est utilisée dans l'enveloppement d'appareils électriques est illustrée sur le dessin ci-annexé.
Ce dessin montre une élévation frontale, en coupe, d'un transformateur enveloppé suivant la présente invention, l'ensemble enveloppé étant montré dans la position, dans la- quelle il est placé pour l'opération de remplissage.
Dans ce dessin, un transformateur 1 est logé dans une botte métallique constituée d'une paroi latérale 2, d'un couvercle inférieur 3 et d'un couvercle supérieur 4 * Le transformateur est supporté à l'aide d'un support 5 monté sur le couvercle inférieur 3. Trois conducteurs de transfor- mateur 6 sont respectivement reliés électriquement aux con- ducteurs de raccordement 7, qui passent par des manchons iso- lants 8 vers l'extérieur de la boite où ils forment des bor- nes 9. Les manchons 8 sont montés dans le couvercle 3 et servent à isoler les conducteurs de raccordement 7, traver- sant le couvercle. Un quatrième conducteur de transformateur (non montré) est mis à la terre.
L'espace libre entre la botte et le transforma- teur est rempli d'une masse ou matière10, composée de parti- cules d'alumine revêtues de silicone, représentant le compo- sé de remplissage de la présente invention. Ce remplissage peut être effectué soit en-enlevant le couvercle supérieur 4 de la botte jusqu'au moment où le remplissage est terminé, soit en effectuant le remplissage par une ouverture ménagée dans le couvercle 4, celle-ci étant scellée ultérieurement.
Bien que la botte puisse être complètement remplie jusqu'au bord par le composé de remplissage 10, le processus de fabrication se trouve simplifié, si ce remplissage est
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effectué jusqu'à un. niveau légèrement inférieur au bord su- périeur de la boîte et si une couche de résine fondue est formée sur--le composé de remplissage. Cette couche de résine fondue est représentée en 11 sur le dessin. La fermeture é- tanche de l'ensemble est complétée par le scellement du cou- vercle 4 à la partie restante de la boiter suivant le proces- sus conventionnel, tel que le soudage, ou bien ,si le rem- plissage a été effectué par un orifice ménagé dans le cou- vercle, cet orifice est scellé.
Antérieurement à la présente invention, il a été trouvé qu'un des composés de remplissage les plus satis- faisants pour des appareils de ce genre consistait en un mé- lange d'asphalte avec une matière minérale de charge, telle que du sable ou du mica. Cette matière normalement rigide était chauffée à une température à laquelle elle pouvait ê- tre coulée, et était alors versée à chaud dans l'enveloppe ou la botte, dans laquelle était placé l'appareil à envelop- per. Au point de vue de la conductibilité thermique, la composition de remplissage de la présente invention se rap- proche de la composition asphaltique. La composition de la présente invention a une très haute résistance d'isolement, qui n'est pas sensiblement affectée par l'humidité ou par de hautes températures. Elle est inerte et peut être conservée indéfiniment.
Elle peut être.exposée à de très hautes tem- pératùres sans se détériorer et.ne se liquéfie ou ne se di- late pas non plus de façon appréciable, lorsqu'elle est sou- mise à de hautes températures-en service.
Elle a plusieurs avantages sur les composés de remplissage, tels que les compositions à base d'asphalte, qui sont rigides à la température normale et qui peuvent être
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coulées par ramollissement sous l'effet de la chaleur. D'une part, la composition de la présente invention peut être ver- @ée à Isolât froid, de sorte que le remplissage est simplifié et rendu moins hasardeux. D'autre part, cette composition pénètre plus facilement dans les petits espaces à l'intérieur de la botte que les matières se ramollissant sous l'effet de la chaleur, du fait que ces matières tendent à se refroidira et à se solidifier autour de 1' appareil pendant le processus de remplissage.
Pour cette raison, lorsqu'on emploie des compositions suivant la présente invention, il est possible , d'utiliser une botte ou enveloppe qui présente moins d'espa- ' se ce libre autour de l'appareil, ce qui/traduit par un gain de place et de poids. Par ailleurs, du fait que ces composi- tions ne sont pas sensibles' à la chaleur, comme le sont les matières se coulant à chaud, les conditions de fonctionnement dans lesquelles l'appareil renfermant ces matières peut être utilisé sont moins limitées. Un autre avantage réside dans le fait que l'appareil peut être facilement retiré pour l'en' tretien, lorsque sont utilisés des composés suivant la pré- sente invention, ce qui n'est pas réalisable, lorsque des composés du type asphaltique sont utilisés.
La bonne conductibilité thermique des compositions de la présente invention est due à la nature même des parti- cules d'alumine fondue. D'excellentes caractéristiques de coulée sont obtenues lorsque sont utilisées des particules d'alumine fondue qui sont arrondies. Les particules arrondies peuvent être sphériques, ou sensiblement sphériques, mais il est seulement nécessaire qu'elles soient arrondies et dé- pourvues de bords aigus et d'irrégularités importantes. Si des particules d'alumine fondue irrégulières et présentant des bords aigus sont utilisées, les autres avantages précité;
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sont obtenus, mais la coulée est un peu plus difficile.
Les particules d'alumine peuvent être obtenues dans le commerce en densités différentes par suite de la présence ou de l'ab- sence des vides ou de bulles de gaz occlus à l'intérieur des particules..
Les limitations de la dimension des particules d'alumine sont dictées par des considérations d'ordre prati- que. Pour des appareils de dimensions moyennes, il est ha- bituellement désirable que la dimension des particules ne dépasse pas celle qui passe à travers un tamis n 40 (échel- le américaine des tamis du type standard'. Ce tamis présen- te des trous de 0,42164 mm et comprend 37,9 mailles par 25,4 mm. Si de plus grandes particules sont utilisées, certaines difficultés peuvent se rencontrer dans le remplissage d'ap- pareils ayant de petits espaces.libres.
De préférende, on utilise des particules qui ne sont pas plus grandes que celles qui passent à travers un tamis n 45 (présentant des trous de a,35306 mm et 44,7 mail- les par 25,4 mm). Cependant, il est évident qu'avec de plus grands appareils et de plus grands espaces libres on peùt obtenir des résultats satisfaisants en utilisant des particu- les plus grandes . Une alumine fondue.pouvant convenir est une matière commercialement disponible ayant une dimension de particules courante, lesquelles particules sont arrondies et passent à travers un tamis n 45. Cette matière a un poids spécifique de 1,19, lorsqu'elle est empaquetée dans un réci- pient et frappée légèrement.de façon à rendre la matière com- pacte.
Lorsque la dimension des particules est sensible- ment inférieure à celle qui est retenue sur un tamis n 200 (présentant des trous de 0,7366 mm et comprenant 200
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de coulée mailles par 25,4 mm), les caractéristiques/deviennent moins avantageuses à cause de l'empaquetage et la matière devient moins avantageuse à travailler, du fait qu'elle peut s'en- voler sous l'effet de courants d'air. Toutefois, à part ces facteurs, la matière fine forme un composé de remplissage satisfaisant. De préférence, aucune proportion substantielle de la matière ne possède une dimension de particules suffi- samment petite pour passer à travers un tamis n 120 (pré- sentant des trous de 0,12346 mm et120 mailles par 25,4 mm).
Le maintien d'une très haute résitance d'isolement de la matière, même dans des conditions humides, est obtenu lorsque les particules sont revêtues d'une résine de silico- ne. Ce revêtement de résine ne résiste pas seulement effec- tivement à tout effet électrique indésirable dû à l'humidi- té, mais est également, capable de pouvoir être exposé à des températures de fonctionnement relativement hautes, sans su- bir une détérioration de ces caractéristiques physiques ou électriques.
La résine de silicone est appliquée aux particu- les d'alumine sous forme de solution diluée dans un solvant organique volatil. Une solution saitsfaisante est composée d'une à cinq parties de résine de silicone par 100 parties de solvant en volume. Un solvant typique pouvant être utilisé est le xylène. Une quantité suffisante de la solution est mélangée à la poudre d'alumine, de manièreà humidifier com- ;ment la poudre, la solution en excs étant évacuée. lumine traitée à la silicone est ensuite séchée à l'air @u sous vide, pour s'assurer de l'évacuation du solvant.
L'alumine revêtue séchée est alors cuite à une température de cuisson jusqu'à cuissson; elle est par exemple cuite pen- dant au moins une heure à une température comprise entre
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385 F et 415 F.
Toute résine de silicone pouvant être cuite jus- qu'à un état.. infusible peut convenir. Les résines de silico- -. ne sont des polyorganosiloxanes, dans lesquels les substi- tuants organiques les plus courants sur les atomes de sili- cium sont des radicaux alcoyle, aryle:; aralcoyle et dans les- quels ces substituants sont présents en quantités supérieu- res à 1, mais inférieures à 2, par atome de silicium.
Parmi les silicones les plus courantes, on peut 'citer l'é- thyl-silicone et la méthylphénylsilicone. Une silicone con- venant particulièrement pour les buts de la présente inven- tion est celle vendue commercialement sous le nom de "Dow
Corning silicone Dc-996"
Lorsque l'enveloppement'' suivant la présente inven- tion est exécutée avec des particules d'alumine qui ne sont pas revêtues, les avantages .évoqués plus haut sont obtenus, sauf que la très haute résistance d'isolement de la matière est affectée désavantageusement par l'humidité. Dans les appareils où ce manque de résistance d'isolement n'est pas important ou dans les appareils où la matière de remplissa- ge n'a pas tendance à être soumise à une atmosphère humide, il est possible d'utiliser de l'alumine non revêtue.
La résine composant la couche 11 peut être une résine de coulée quelconque. Les résines epoxy conviennent particulièrement bien. Ces résines sont obtenues par la con- densation de composés organiques contenant au moins deux groupes époxy. Les résines époxy convenant particulièrement bien sont les éthers diglycidyliques de diphénols et en par- ticulier les éthers diglycidyliques de dihydroxydiphényl-
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méthanes, tels que le 4-.t-dihydroxydiphényldi::ir'aiyltéthane.
Les résines époxy sont ordinairement durcies en les mélan-
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géant avec un catalyseur amine et en les chauffant à une
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température-.%4,j durcissement. Les caractéristiques de la ré- sine sont améliorées si on y mélange avant durcissement, une quantité sensiblement équivalente d'une charge finement divisée quelconque telle que'de la silice.
Le durcissement peut être obtenu en cuisant l'en- semble complété à une température comprise entre 175 F et
195 F pendant trois heures. -
La rigidité diélectrique à la rupture de la masse 3 du composé de remplissage peut, s'il est souhaitable, être améliorée en substituant à l'air dans l'espace entre les particules, un gaz à rigidité diélectrique élevée, tel que l'hexafluorure de soufre, à la pression atmosphérique ou à une pression superatmosphérique.
L'invention a été décrite plus haut sous forme de formes d'exécution spécifique et, du fait que certaines modifications et certains équivalents peuvent apparaître aux spécialistes, la présente description ne doit être considérée que comme illustrative et non pas comme constituant nécessai- rement une limitation de la portée de l'invention.
REVENDICATIONS.-
1.- Dispositif électrique enveloppé, comprenant une boîte, un dispositif électrique à l'intérieur de ladite boîte et une matière de remplissage située dans l'espace entre le dispositif et les parois de ladite boîte, la ma- tière de remplissage étant constituée de particules distinc- tes rondes d'alumine fondue revêtues d'une résine de sili- cone.