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Revêtements répartiteur. de contrainte diélectrique
On a utilisé des compositions contenant des particules conductrices en suspension dans un milieu constitué par une peli cule organique ou résineuse pour établir des revêtements résis tante ou semi-conducteurs sur des appareils électriques à haute tension. Des pellicules ou des revêtements de ce genre sont utiles pour éliminer ou réduire l'effet corona, éliminant ainsi une cause possible de rapide dégradation de l'isolant entraînant la mise hors service de l'équipement.
On a utilisé des vernis répartiteurs de contrainte diélectrique contenant du carbone pulvérulent à haute résistité sur des bobines de générateurs de haute tension pour éviter 1'ef
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fet corona à l'endroit ou les enroulements se séparent du stator mis à la terre. Ce vernis a aussi été utilisé pour recouvrir du papier afin d'éviter, l'effet corona sur les bords des feuilles dans des tubes de condensateurs à feuilles enroulées
Plus récemment, on a trouvé que des compositions filmo- gènes ou de revêtement contenant certains carbures de silicium en particules ou finement divisés conviennent bien comme réparti- teurs de contrainte diélectrique.
La résistivité de ces revêtements au carbure de silicium n'est pas linéaire, c'est-à-dire que la résistivtié varie avec la tension, alors que la résistivité des revêtements à carbone pulvérulent est ohmique ou linéaire et qu'elle reste donc constante quelle que soit la tension. Comme les revêtements au carbure de silicium sont des diviseurs de ten- sion continus, non linéaires et autorégulateurs, ils constituent un perfectionnement fondamental par rapport aux diviseurs de ten- sion continus utilisés jusqu'ici comme, par exemple, les revête- ments en carbone à résistivité linéaire précitée.
Un autre point important à considérer lors du choix de revêtements répartiteurs de contrainte diélectrique et de leurs compositions est constitué par les variations de propriétés de ces revêtements à l'usage. En service, ces revêtements sont sou- mis à des gradients de potentiel élevés et à des conditions am- biantes variées, comme la chaleur et l'humidité. Il est souhaita- ble de disposer de revêtements qui gardent quantitativement leurs propriétés de résistivité en service. Ni les revêtements au car- bone linéaire, ni les revêtements au carbure de silicium non linéai- re n'ont été capables jusqu'ici de garder en substance entièrement leurs propriétés de résistivité initiales pendant de longues pério- des d'utilisation.
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L'invention a donc pour but général de procurer des revête- ments répartiteurs de contrainte diélectrique à résistivité non linéaire et des compositions pour ces revêtements qui conservent leurs propriétés initiales après avoir été soumis à des gradients
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de potentiels élevés et à d'autres conditions d'ambiance.
Plus spécifiquement, l'Invention a pour but de procurer une composition résineuse liquide filmogène qui contienne du car- bure de silicium et du carbone et soit capable de former des revê tements répartiteurs de contrainte diélectrique à résistivité non linéaire qui conservent en substance leur résistivité initiait après vieillissement.
L'invention a aussi pour but de procurer des revêtements répartiteurs de contrainte diélectrique non linéaires qui contien- nent une matière de charge consistant en du carbure et du carbone en particules ou finement divisés à résistivité non linéaire.
En bref, suivant la présente invention on atteint ces ; buts au moyen d'une matière de charge répartitrioe de contrainte pour compositions de revêtement formée de carbure de silicium et carbone pulvérulents non linéaires, le carbone représentant envi. ron 0,5 il environ 4% du poids du carbure de silicium , On peut utiliser de telles compositions pour appliquer des revêtements à des appareils à haute tension afin d'éliminer ou de réduire,l'effet corona, la résistivité initiale du revêtement étant essentielle- ment maintenue après exposition à des conditions d'ambiance typi- ques.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence au dessin annexé, dont l'unique figure est une vue, partie en coupe, montrant le noyau et l'enroulement de stator d'un générateur à haute tension.
Il a été découvert maintenant qu'en ajoutant du carbone finement divisé ou pulvérulent, à raison d'environ 0,5 à 4% du poids du carbure de silicium, on obtient une amélioration extraor- dinaire et inattendue du comportement des revêtements répartiteurs de contrainte diélectrique en carbure de silicium non linéaire, du point de vue du vieillissement ou de la variatton de la résisti- vité. Le mécanisme du vieillissement n'a pas été clairement élucidé, On a constaté que lorsque la matière est soumise à contrainte di-
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électrique et à des conditions d'ambiance typiques, la résistivité des revêtements répartiteurs de contrainte diélectrique augmente aussi bien pour du carbure de silicium non linéaire que pour du carbone pulvérulent.
Lorsque la quantité citée de carbone est ajoutée à un revêtement contenant le carbure de silicium, les pertes de qualité par vieillissement cessent de façon surprenante.
Pour que le carbure de silicium ait les propriétés de résistivité non linéaire désirées, il doit contenir de petites quantités d'impuretés cornue de l'aluminium ou du phosphore, Le carbure de silicium de qualité commerciale typique contient de telles impuretés et a donc les propriétés désirées. Comme matières typiques vendues sur le marché on peut citer, par exemple,le car* bure de silicium "Carbotronic" de la Carborundum Company et la qua- lité électrique de la Norton Company.
La non-linéarité du carbure de silicium pulvérulent peut être déterminée en mesurant la tension pour divers courants dans une colonne cylindrique ayant un diamètre de 25,4 mm. La poudre est placée, dans la colonne, entre des électrodes sous une pression de 400 psi. Le courant est proportionnel à la tension à une certaine puissance suivant la formule 11 KV Pour que les revêtements de répartition de la contrainte diélectrique à résisti vite non linéaire soient satisfaisants, n doit être au moins égal à 2. On a utilisé des matières ayant une valeur de n pouvant attein- dre 7.
Quoique la dimension des particules influence la gamme de résistivité dans une certaine mesure, ceci ne constitue pas une caractéristique critique. On peut utiliser des poudres de carbure de silicium ayant une dimension de particule moyenne comprise entre environ 100 et 1.000 mailles. La poudre de carbone peut avoir la même gamme de dimensions de particule.
Les exemples suivants donnent une idée précise de l'inven- tion et de ses avantages.
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LE-1
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NaAiàM EX222rtigno
EMI5.2
<tb> Carbure <SEP> de <SEP> silicium <SEP> non <SEP> linéaire
<tb>
<tb> (granulométrie <SEP> 400) <SEP> 6 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids <SEP> :
<tb>
<tb> Rése <SEP> do <SEP> chlorofluoro <SEP> carbone
<tb>
EMI5.3
(Firastone Exon 461) 1 If Toluônt 4 If Cette composition est mélangée à fond de façon que le* particule*
EMI5.4
de carbure do .1lioium soient en suspension uniforme, et est ensuite appliquée à des barres d'essai de générateur afin de pro- duire un revêtement d'une épaisseur d'environ 0,25 mm. Après 400 heure à 20 KV (eff.) dans l'air, les revêtements sont décolorée et fortement érodés sous l'action du vieillissement et de l'effet corona.
EXEMPLE II
EMI5.5
Mt1ère EZQD!2±tlonq
EMI5.6
<tb> Carbure <SEP> de <SEP> silicium <SEP> non <SEP> linéaire
<tb> (granulométrie <SEP> 400) <SEP> et
<tb> Carbone <SEP> (noir <SEP> de <SEP> Molacco)
<tb> 3% <SEP> en <SEP> poids <SEP> du <SEP> SiC <SEP> 6 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> Résine <SEP> de <SEP> chlorofluorocarbone
<tb> (Firestone <SEP> Exon <SEP> 461) <SEP> 1
<tb>
<tb> Toluène <SEP> 4 <SEP> " <SEP> :
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Cette composition est mélangée à fond de façon que les particules de carbure de silicium et de carbone soient en suspension uniforme et est appliquée à des barres d'essai pour générateur de manière à obtenir un revêtement d'une épaisseur d'environ 0,25 mm. Après 400 heures à 20 KV (eff.) dans l'air, ces revêtements n'accusent que peu ou pas de changement de couleur et aucune érosion.
Le dessin annexé représente un conducteur ou enroulement en cuivre 11 entouré d'un isolant 12. Le revêtement répartiteur de contrainte diélectrique 13 suivant l'invention est déposé sur l'isolant 12 de façon à empêcher l'effet corona là où l'enroulement 11 s'écarte du noyau de stator 16 mis à la terre. La partie d'en- coche 14 de la bobine 11 est recouverte d'une peinture conductrice
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15 de façon connue. Le revêtement répartiteur de contrainte di- électrique garde le degré de relativité voulu pendant de longues périodes, maintient une tension régulière de début d'effet corona et empêche l'érosion et la dégradation.
On comprendra que, s'il est préférable d'utiliser des compositions de revêtement et des revêtements contenant environ 3% de carbone tine.nent divisé en poids du carbure de silicium, une quantité aussi faible que 0,5% de carbone réduit efficacement 1'ac croissement de résistivité que les anciennes matières subissent couramment à l'usage. Si la teneur en carbone dépasse environ % en poids du carbure de silicium, le revêtement présente une ré sistivité linéaire et perd l'avantage de la non-linéarité précitée.
La proportion de carbure de silicium non linéaire en fonction des résines solides n'est pas critique et peut varier en poids entre des parties égales de carbure de silicium non linéaire et de résine et environ six parties de résine pour une partie de carbure de silicium non linéaire. Il va de soi que la teneur en carbure de silicium non linéaire influence la garnie de résistivité du revêtement. Comme une gamme de résistivité déterminée peut être avantageuse dans le cas d'une application particulière,on peut choisir à cet effet une proportion définie de carbure de ili cium non linéaire en fonction des résines solides dans la gamme pré- citée. La gamme de résistivité d'une composition déterminée peut être facilement déterminée.
Quoiqu'on ait utilisé des particules de carbure de silicium d'une granulométrie de 400 et des particules de carbone ayant une dimension moyenne de particule de 83 microns dans l'exemple précité, ces données ne semblent pas être critiques.
Il est évidemment avantageux d'utiliser des dimensions de particule permettant une dispersion uniforme des particules dans la composi- tion du revêtement liquide et dans ce revêtement liquide.
Quui qu'on ait décrit et représenté ce qui est considéré à présent comme des formes d'exécution préférées de l'invention,des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de celle- ci