Brevet FR2461566A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne d'une manière générale les appareillages électriques, et vise plus particulièrement ceux de ces appareillages qui sont susceptibles de dégager en service des quantités de chaleur non négligeables. C'est le cas notamment des transformateurs et analogues, ou des appareillages électriques comportant un transformateur, tels que par exemple les régulateurs de tension et les auto-transforma- teurs. L'un des problèmes à résoudre dans la réalisation des trans- formateurs est en effet de favoriser une évacuation convenable de la chaleur que dégage en service leur partie active, c'est-à-dire l'ensemble constitué par leur culasse métallique et les bobinages s'y rapportant, pour maintien de leur température à une valeur acceptable, compte tenu de ce que certaines au moins de leurs caractéristiques, et c'est le cas de la chute de tension au secon- daire, évoluent en fonction de cette température. De manière traditionnelle, la partie active d'un transforma- teur est le plus souvent à ce jour à l'air libre, soit qu'aucun capot ne soit prévu, soit que, lorsqu'un tel capot est prévu, il entoure à distance cette partie active. Le plus souvent, lorsqu'un capot est prévu, il est métalli- que, auquel cas une sujétion supplémentaire intervient, qui est, en service, de mettre à la masse un tel capot; en variante, ce capot peut être en matière synthétique isolante. Dans tous les cas, c'est l'air environnant la partie active du transformateur concerné qui a à charge d'assurer l'évacuation de la chaleur dégagée par celle-ci. Or, ainsi qu'on le sait, la conductibilité thermique de 1' air est médiocre. C'est pourquoi, il a déjà été proposé, dans le cas o un capot est mis en oeuvre, de combler avec une matière asphaltique, du type goudron ou analogue, le volume libre subsistant entre la partie active du transformateur concerné et un tel capot, pour en éliminer l'air et substituer à celui-ci une telle matière asphal- tique, celle-ci étant choisie pour présenter une conductibilité thermique supérieure à celle de l'air. En développement d'une telle disposition, il a également déjà été proposé d'enrober directement d'une composition de sur- moulage la partie active d'un transformateur, cette composition de surmoulage formant ainsi par elle-même d'un seul tenant une 2 2461566 masse assurant conjointement la fonction du capot de protection usuellement associé à une telle partie active et celle du remplis- sage usuellement interposé entre celle-ci et ce capot de protec- tion. Outre les avantages de conductibilité thermique améliorée déjà mentionnés ci-dessus, il en résulte d'autresavantages, et notamment une amélioration de la résistance aux chocs du trans- formateur concerné, et, à]Puissance égale, une réduction du volume hors tout de celui-ci de nature à faciliter son implanta- tion sur ses lieux d'utilisation. Mais, dans les réalisations de ce type proposées à ce jour, la composition de surmoulage miseen oeuvre est à base de résine epoxy. Outre que la mise en oeuvre d'une telle résine soulève par- fois quelques difficultés, son prix en est relativement élevé, et conduit en pratique à en réserver l'usage à quelques applications spécifiques bien déterminées. La présente invention a d'une manière générale pour objet le surmoulage à un prix acceptable d'appareillages électriques de typesdivers, et notamment de transformateurs ou analogues, ou d'appareillages comportant un tel transformateur. De manière plus précise elle a tout d'abord pour objet une composition de surmoulage appropriée à cet effet. Cette composition de surmoulage est caractérisée en ce qu' elle est à base de résine polyuréthane. Celle-ci présente de nombreux avantages. Tout d'abord, elle a une conductibilité thermique nettement supérieure à celle de l'air, elle se prête aisément au surmoulage, et don prix est relativement modéré, inférieur en tout cas à celui des résines époxy. Mais en outre, elle se prête aisément à des développements, notamment en ce qui concerne l'addition d'une charge. Suivant l'invention, il a été établi à ce sujet qu'il était particulièrement avantageux d'incorporer à la résiné polyuréthane mise en oeuvre une charge de silice. En effet, une telle charge contribue avantageusement à une amélioration supplémentaire de la conductibilité thermique de l'ensemble, et, par son faible coût propre, elle conduit également avantageusement à une réduction du prix de revient de cet ensem- ble. Ce dernier avantage est d'autant plus intéressant que, en pratique, une telle charge de silice peut s'amalgamer convenable- ment en proportion notable à la résine polyuréthane, sans nuire aux qualités de moulage de celle-ci. Suivant l'invention, le rapport entre le poids de la silice mise en oeuvre et celui de la résine polyuréthane concernée est à cet égard avantageusement compris entre 1 et 2 et est par exem- ple voisin de 1,5. La réduction du coût de la composition de surmoulage ainsi obtenue vis-àvis du prix initial propre de la résine polyuréthane mise en oeuvre est alors très sensible. Il est tiré un parti optimal de cet avantage si la silice mise en oeuvre est de qualité courante, et notamment s'il s'agit de celle vendue sous la référence commerciale 30/40; une telle silice est en effet relativement bon marché. Cette silice conduit par elle-même à une certaine rugosité de surface. Au moins pour certaines applications, celle-ci peut être considérée comme acceptable, voire même être recherchée. Mais il est d'autres applications pour lesquelles une qua- lité de surface plus poussée est souhaitable. Suivant un développement de l'invention, il est prévu d'in- clure à cet effet dans la composition de surmoulage miseen oeuvre du carbonate, tel'celui par exemple vendu sous la désignation commerciale CARMA par la Société ADRISS. Un tel carbonate conduit à des qualités de surface parti- culièrement remarquables. En outre, il s'avère en pratique que, lors d'un surmoulage, il--a par luimême tendance à se concentrer au voisinage de la surface, là'ou précisément sa présence est recherchée, sans qu'il soit nécessaire de mettre en oeuvre de quelconques conditions particulières d'expérimentation à cet effet. De plus, un tel carbonate contribue à réduire erncore la conductibilité thermique de l'ensemble, sans en augmenter sensi- blement le coût. De préférence, le rapport entre le poids de carbonate mis en oeuvre et celui de la résine polyuréthane est compris, suivant l'invention, entre 0, 25 et 0,75 et est par exemple voisin de 0,50. Dans ce cas, le rapport entre le poids de carbonate et le poids de silice dans la composition de surmoulage concernée est compris entre 0,20 et 0,45, et est par exemple voisin de 0,33. La présente invention a encore pour objet un quelconque appareillage électrique, et en particulier un transformateur et analogue ou un appareillage comportant un tel transformateur, dont la partie active est enrobée dans une composition de surmoulage du type de celle succinctement décrite ci-dessus. De préférence, le bloc que constitue cette composition de surmoulage forme par lui-même d'un seul tenant la ou les pattes de fixation propres à la fixation à un quelconque support de 1' appareillage électrique concerné, ainsi que les ailettes de re- froidissement dont peut être éventuellement doté celui-ci. La fabrication d'un tel appareillage électrique s'en trouve simplifiée, et donc son prix de revient abaissé. De manière usuelle, la partie active d'un tel appareillage est reliée par des conducteurs à des bornes de connexion permet- tant le branchement de celui-ci lors de sa mise en service. Suivant l'invention, ces conducteurs, et une partie au moins des bornes de connexion auxquelles ils aboutissent, sont eux aus- si enrobés dans la composition de surmoulage. Il en résulte un double avantage. Tout d'abord, il est avantageusement possible, pour la mise en oeuvre des conducteurs en question, d'utiliser des fils méfai-- liques nus, c'est-à-dire des fils métalliques non isolés, et, notamment, s'agissant de la réalisation d'un transformateur, de former directement, et donc économiquement, ces conducteurs, par les extrémités des fils constitutifs des bobinages que comporte un tel transformateur. L'originalité de cette disposition apparaitra mieux si 1' on rappelle que, usuellement, à ce jour, dans les transformateurs dont la partie active est noyée au sein d'une composition de sur- moulage, celle-ci se limite à l'enrobage de cette partie active, et, pour raccordement aux bornes de connexion correspondantes, il en fait saillie, à l'air libre, à l'abri d'un capot, des con- ducteurs isolés, distincts donc des fils constitutifs des bobina- ges que peut comporter cette partie active. En outre, en sus de l'économie à laquelle correspond ainsi directement la disposition suivant l'invention, celle-ci permet avantageusement d'assurer, avant son surmoulage, le câblage de l'appareillage concerné, et donc d'éviter économiquement toute 24615 e5 reprise de câblage pour cet appareillage après ce surmoulage. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un appareillage électrique suivant l'invention; la figure 2 en est une vue en coupe axiale, suivant la ligne brisée II-II de la figure 1. Ces figures illustrent l'application de l'invention à un transformateur. De manière usuelle, un tel transformateur comporte une par- tie active 10 formée d'une culasse métallique et de bobinages, l'un primaire, l'autre secondaire. Une telle partie active étant bien connue par elle-même, et ne faisant pas partie de la présente invention, elle ne sera pas décrite en détail ici. C'est en outre la raison pour laquelle elle n'est que sché- matisée dans son ensemble par un rectangle barré sur la coupe de la figure 2. A une telle partie active 10 sont usuellement associées des bornes de connexion, propres au branchement du transformateur concerné, au nombre de deux par exemple pour le primaire de celui- ci, et en nombre égal pour son secondaire. Sur les figures seules sont visibles, sur l'une des faces du transformateur concerné, les bornes de connexion 11 associées par exemple au primaire de celui-ci, étant entendu que des bornes semblables, associées à son secondaire, se trouvent par exemple sur sa face opposée. De telles bornes de connexion peuvent connaître des réalisa- tions diverses. Par exemple, et tel que représenté, elles peuvent comporter chacune une semelle métallique 12, qui est raccordée par un con- ducteur 13 à la borne correspondante du bobinage concerné, et contre laquelle une vis 14 est susceptible d'appliquer, soit di- rectement, soit par l'intermédiaire d'une plaquette propre à as- surer une répartition de l'effort de serrage correspondant, non représentée, l'extrémité, au préalable dénudée, d'un quelconque conducteur extérieur propre à assurer le branchement du trans- formateur concerné, également non représenté. Suivant l'invention, la partie active 10 du transformateur 6 246156e concerné se trouve enrobée dans une composition de surmoulage à base de résine polyuréthane. Dans l'exemple de mise en oeuvre représenté, cette composi- tion de surmoulage enrobe également, non seulement les conducteurs 13, mais encore une partie au moins de la semelle métallique 12 des bornes de connexion 11, en sorte qu'une partie seulement de ces semelles métalliques 12 se trouve à l'air libre. En pratique, dans l'exemple de mise en oeuvre représenté, la composition de surmoulage forme d'un seul tenant, d'une part une semelle 15, et d'autre part, en saillie sur cette semelle 15, dans la zone centrale de celle-ci, un corps 16, qui est globale- ment parallélépipédique, et au sein duquel est enrobée la partie active 10 du transformateur concerné. Le contour de la semelle 15 est supérieur à celui du corps 16, et, dans les zones d'angle correspondantes, des nervures 17 joignent en oblique ces deux contours. Ces nervures 17, qui confèrent globalement un aspect hors tout pyramidal au transformateur concerné, ménagent deux à deux entre elles des évidements 18. Deux opposés de ces évidements sont mis à profit pour l'im- plantation des bornes de connexion 11, ainsi qu'il apparaît pour deux d'entre elles à la figure 1 et à la figure 2. Les deux autres évidements 18, qui alternent avec les précé- dents, sont mis à profit pour la constitution, dans la partie correspondante de la semelle 15, de pattes de fixation 19 propres à permettre de rapporter sur un quelconque support le transforma- teur concerné. Ces pattes de fixation 19, qui sont donc d'un seul tenant avec le bloc que constitue la composition de surmoulage suivant l'invention, résultent simplement de la formation de passages oblongs 20 dans la semelle 15 de ce bloc. N'importe quelle résine polyuréthane peut normalement con- venir pour la constitution de celui-ci, une telle résine poly- uréthane étant choisie pour ses performances de moulabilité, de conductibilité thermique, de résistance aux chocs, à la tempéra- ture et au feu, d'étanchéité, d'isolation électrique, et de fai- ble retrait au moulage. A cet égard, la résine polyuréthane commercialisée sous la référence 13 524 par la Société ALSTHOM donne toute satisfaction. Mais la présente invention ne doit évidemment pas être 246156 5 limitée à une telle résine polyuréthane, dont il n'est fait mention ici qu'à titre d'exemple. Bien entendu, pour sa polymérisation, la résine polyuréthane mise en oeuvre doit être additionnée d'un durcisseur. Pour la résine 13 524 de la Société ALSTHOM, le durcisseur convenable est celui commercialisé sous la référence 13 500 par cette Société. Il doit être mis en oeuvre à raison de 0,25 kg pour 1 kg de résine polyuréthane. De préférence, la composition de surmoulage suivant l'in- vention, outre une telle résine polyuréthane, contient, à titre de charge, de la silice. Il s'agit par exemple de la silice commercialisée sous la référence 30/40. On en rappellera ci-après la granulométrie, par indication des quantités en poids de fractions dont les grains sont compris entre des dimensions limites déterminées: 0,2 à 0,3 mm moins de 5 % 0,3 à 0,4 mm environ 25 % 0,4 à 0,5 mm: environ 35 % 0,5 à 0,63 mm: environ 35 % O,63 à 0,8 mm: moins de 5 % De préférence, le rapport entre le poids de la silice que contient la composition de surmoulage suivant l'invention et celui de la résine polyuréthane qui en est à la base est compris entre 1 et 2. Il est par exemple voisin de 1,5. De préférence également, cette composition de surmoulage contient encore du carbonate, microdol par exemple, ou, de préfé- rence, du carbonate, du type de celui vendu sous la désignation commerciale CARMA I par la Société ADRISS; il s'agit d'un car- bonate qui, au lieu de contenir de la magnésie comme le microdol, contient de l'oxyde de fer et de l'alumine. En pratique, le rapport entre le poids de carbonate et celui de la résine polyuréthane est de préférence compris entre 0,25 et 0,75. Il est par exemple voisin de 0,50. De ce fait, le rapport entre le poids de carbonate et le poids de silice est compris entre 0,20 et 0,45, et est par exemple voisin de 0,33. 8 24615 6 A titre d'exemple non limitatif, on donnera ci-après la composition pondérale d'une composition de surmoulage suivant l'invention donnant particulièrement satisfaction Résine polyuréthane 1 kg Durcisseur 0,25 kg Silice 30/40 1,5 kg Carbonate CAPMA I 0,5 kg Dans tous les cas, la mise en oeuvre de la composition de surmoulage suivant l'invention se fait de manière usuelle: après sa préparation, elle est coulée à température ambiante dans un moule, qui est au contour du bloc à former, et dans lequel a été au préalable placée la partie active à enrober, et elle y est laissée jusqu'à prise. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à cette composition, mais s'étend à toute variante de mise en oeuvre. En particulier, outre des pattes de fixation propres à la fixation de l'appareillage concerné, le bloc que forme cette com- position de surmoulage peut comporter d'un seul tenant, si désiré, des ailettes de refroidissement. Par ailleurs, bien que la présente invention soit plus particulièrement destinée aux transformateurs et analogues, ou aux appareillages comportant un tel transformateur, son domaine d'application ne se limite pas à celui de ces seuls appareillages, mais s'étend au contraire à celui def.tout appareillage électrique, notamment losrqu'il s'agit d'assurer en service une évacuation de la chaleur pour ces appareillages, et/ou lorsqu'il s'agit de les protéger à l'égard de chocs mécaniques. Dans tous les cas, la composition de surmoulage suivant 1' invention peut, si désiré, comporter, pour sa coloration, des pigments. Enfin, on ne sortirait évidemment pas du cadre de la pré- sente invention en ne mettant pas de carbonate dans la composition de surmoulage mise en oeuvre, notamment lorsque la silice utilisée a une granulométrie suffisamment fine. 246 15 61 REVENDICATIONS 1. Composition de surmoulage pour appareillage électrique, en particulier transformateur et analogue ou appareillage com- portant un transformateur, caractérisée en ce qu'elle est à base de résine polyuréthane. 2. Composition de surmoulage suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient de la silice. 3. Composition de surmoulage suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport entre le poids de la silice qu'elle contient et celui de la résine polyuréthane est compris entre 1 et 2 et est par exemple voisin de 1,5. 4. Composition de surmoulage suivant l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisée en ce que la granulométrie de la résine mise en oeuvre correspond à celle vendue sous la réfé- rence commerciale 30/40. 5. Composition de surmoulage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle contient du carbonate. 6. Composition de surmoulage suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le rapport entre le poids de carbonate qu'elle contient et celui de la résine polyuréthane est compris entre 0,25 et 0,75 et est de préférence voisin de 0,50. 7. Composition de surmoulage suivant les revendications 2 et 5 prises conjointement, caractérisée en ce que le rapport en- tre le poids de carbonate et le poids de silice qu'elle contient est compris entre 0,20 et 0,45 et est de préférence voisin de 0,33. 8. Appareillage électrique, en particulier transformateur et analogue, ou appareillage comportant un tel transformateur, du genre dont la partie active est enrobée dans une composition de surmoulage, caractérisé en ce que ladite composition est con- forme à l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Appareillage électrique suivant la revendication 8, dans lequel la partie active est reliée par des conducteurs à des bor- nes de connexion, caractérisé en ce que lesdits conducteurs et une partie au moins desdites bornes de connexion sont enrobés dans la composition de surmoulage. 10. Appareillage électrique suivant l'une quelconque des revendications 8, 9, caractérisé en ce que le bloc que constitue la composition de surmoulage forme par lui-même d'un seul tenant l'un au moins des constituants suivants: patte de fixation, ailettes de refroidissement.