Brevet FR2624684A1 — publié le 19890616

La présente invention concerne un procédé de refroidissement des tableaux d'alimentation et de commande d'installations électriques. L'alimentation en électricité et la commande des installations électriques se fait usuellement en regroupant dans des tableaux les circuits et les organes de puissance, de commandes auxiliaires. Ces tableaux sont généralement constitués d'un ensemble de tiroirs placés dans une ossature d-'armoire; Chaque tiroir contient les organes spécifiques a sa fonction (contacteurs, disjoncteurs, fusibles, relais, transformateurs,convertisseurs, ...). Chaque tiroir, en coulissant sur ses glissières, est électriquement embrochable et débrochable sur les circuits correspondants. Dans le fonctionnement d'une.telle installation, les organes électriques et électroniques dégagent de la chaleur, qu'il faut évacuer pour maintenir dans l'armoire un niveau de température acceptable. Ce refroidissement est habituellement assuré par un (des) ventilateur(s) qui fait (font) circuler de l'air à travers l'armoire. Ce procédé connu présente divers inconvénients et limitations - limitation en local à ambiance chaude, où l'air ambiant est trop chaud pour un refroidissement efficace - limitation en local confiné, où le manque de place et le peu d'air frais disponible ne permettent pas d'apporter au ventilateur un débit d'air suffisant ; - le débit d'air propulsé par le ventilateurcircule à travers l'armoire en se répartissant entre ses divers tiroirs selon leur géométrie et l'aérodynamique, d'une façon qui a priori est sans rapport avec le besoin de refroidissement défini en chaque endroit par le dégagement de chaleur des organes qui s'y trouvent.Pour assurer un refroidissement suffisant partout, en particulier, aux endroits les plus chauds, la ventilation doit donc être nécessairement sur-dimensionnée - exigence d'entretien des ventilateurs, et bruit de ces machines tournantes. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et d'étendre les possibilités d'installation de tableaux électriques grâce à un procédé de refroidissement amélioré. Suivant l'invention, le procédé de refroidissement de ces tiroirs est caractérisé en ce qu'on fait circuler un liquide de refroidissement dans des circuits incorporés dans les tiroirs des tableaux. Ce procédé de refroidissement dont la mise en oeuvre est simple permet d'obtenir un refroidissement efficace même lorsque les tableaux électriques sont situés dans une ambiance chaude et/ou confinée. De plus, ce refroidissement est ajustable aux besoins'd'évacuation de chaleur de chaque tiroir des tableaux électriques et il est silencieux, car il peut n'y avoir aucun organe mobile tel qu'un ventilateur dans ces tableaux, le seul organe mobile étant une pompe hydraulique assurant la circulation du liquide de refroidissement, mais celle-ci peut être installée à distance des tableaux. Par ailleurs, le refroidissement au moyen de circuits incorporés dans les tiroirs n'affecte pas l'encombrement de ceux-ci et ne nécessite pas d'entretien. Selon un autre aspect, l'invention concerne le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité. Un mode de réalisation d'un tel dispositif consiste à munir chaque tiroir d'un circuit hydraulique (tube ou conduite équivalente, en forme de zig-zag ou serpentin ou autre) où circule un liquide de refroidissement. Ce circuit est de préférence intégré dans une ou plusieurs plaques constituant une ou plusieurs faces ou cloison(s) interne(s) du tiroir. Ainsi, la présence de ce circuit de refroidissement n'affecte pas le volume intérieur du tiroir tout en assurant un refroidissement efficace de l'intérieur de celui-ci. Les caractéristiques du circuit (longueur, diamètre, tracé, débit) peuvent être définies en fonction de la quantité de chaleur dégagée dans le tiroir, et de l'emplacement précis des composants qui la dégagent. Ainsi la chaleur est captée et évacuée à la source. Les deux extrémités de ce circuit (entrée et sortie du liquide) débouchent du tiroir par des embouts, situés préférablement sur la face avant (plastron) du tiroir, laquelle est visible et accessible en permanence. Ces embouts sont raccordés par des tuyaux flexibles munis de raccords rapides automatiques connus, à des conduites d'amenée du liquide froid et d'évacuation du liquide chaud. Chaque raccord est muni d'un dispositif qui arrête le flux de liquide dès qu'il est débranché. Les conduites d'amenée et d'évacuation du liquide sont avantageusement disposées sur l'ossature de l'armoire, le long des montants qui encadrent ces tiroirs ; ainsi elles sont visibles et accessibles en permanence. Chaque conduite est munie d'embouts au niveau de chaque tiroir, de façon à pouvoir brancher/débrancher commodément les circuits de chaque tiroir, et ce sans avoir à intervenir sur les autres tiroirs. La réalisation du circuit hydraulique d'un tiroir peut être conçue de diverses façons : tube mis en forme selon un tracé adéquat et fixé aux faces ou cloisons du tiroir, rideau de tubes suivant une face ou une cloison du tiroir, serpentin entourant un composant électrique dégageant beaucoup de chaleur, Une disposition avantageuse d'un tel circuit hydraulique consiste à l'intégrer dans deux plaques constituant les parois supérieure et inférieure du tiroir. Ainsi, l'implantation du circuit dans le tiroir occupe le minimum d'espace. Du fait que ces deux plaques constituent les deux parois les plus importantes du tiroir, les organes électriques situés entre ces deux plaques sont refroidis de façon optimale. On peut par exemple réaliser cette disposition en constituant une plaque au moyen de deux demi-plaques creusées de rainures telles qu'en appliquant les deux demi-plaques l'une contre l'autre selon leur plan de joint, on forme dans la plaque un conduit continu constituant un circuit hydraulique. Ce mode de réalisation implique une plaque assez épaisse pour contenir le circuit. Cette plaque#peut être allégée par des évidements ménagés dans les demi-plaques. Bien entendu, le refroidissement hydraulique selon le procédé de l'invention n'empêche pas que puisse aussi être installé un refroidissement par air. En particulier, il est possible de munir certains (ou tous les) tiroirs d'un petit ventilateur auxiliaire, qui peut être mis en marche en secours en cas d'insuffisance ou d'incident sur le refroidissement hydraulique du tiroir. D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - La figure 1 représente, en perspective un tiroir d'un tableau électrique muni de deux circuits de refroidissement - la figure 2 est une vue en plan du dessus du tiroir, - la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan 111-111 de la figure 2. Dans la réalisation de la figure 1, le tiroir pour tableau électrique a la forme générale d'un parallélépipède rectangle avec une face avant ou plastron 1 et un fond 2. La face avant 1 est munie d'une poignée 3 permettant de le débrocher du tableau et de l'embrocher par coulissement le long de glissières 4. Ses faces latérales et sa face arriéré sont généralement ouvertes. Dans l'exemple représenté, le tiroir est muni de deux circuits 5, 6 de liquide de refroidissement. L'un 5 de ces circuits est situé dans une plaque 7 c#onstituant la paroi supérieure et l'autre dans une plaque 8 constituant la paroi inférieure du tiroir. Chacun des deux circuits 5, 6 a un tracé sinueux qui part d'un embout d'entrée de liquide froid 9a, 9b et aboutit à un embout de sortie de liquide chaud lova, lOb ; ces deux embouts sont situés sur la face avant 1 du tiroir. Les conduites d'amenée de liquide froid il et d'évacuation de liquide chaud 12 sont installés le long d'un montant 11 de l'armoire. Ces conduites 11, 12 sont munies, au niveau de chaque circuit du tiroir, d'embouts d'arrivée lia et de départ lib de liquide. Les raccordements entre ces embouts lia et llb et les embouts 9a, iota, 9b, lOb sont réalisés par des tuyaux flexibles 14 munis de raccords rapides automatiques 15, 16. Les tuyaux flexibles 14 permettent de faire coulisser le tiroir sur ses glissières 4 sans avoir à toucher aux raccords 15, donc sans interrompre le circuit hydraulique, c'est-à-dire le refroidissement. Pour pouvoir extraire complètement le tiroir, il suffit de débrancher les raccords rapides automatiques 15. Cette opération ne perturbe pas le refroidissement des autres tiroirs. Dans la réalisation des figures 1 et 2, les circuits 5 et 6 décrivent un trajet sinueux et comprennent chacune des portions sensiblement parallèles et équidistantes, ce qui permet d'obtenir une répartition uniforme de la température sur toute la surface des plaques 7, 8. Bien entendu, la position et le tracé des circuits 5, 6 représentés aux figures 1 et 2 ne#sont donnés. qu'à titre d'exemple. L'homme du métier peut imaginer à vo#lonté d'autres possibilités selon les composants implantés dans chaque tiroir., Eventuellement, le tiroir peut être muni d'un petit ventilateur auxiliaire 17 (voir également la figure 3)intégré dans la paroi arrière 2 du tiroir qui na sera mis en marche que lorsque nécessaire, à titre de secours. On peut instrumenter les circuits 5, 6 du tiroir, et les conduites, avec des dispositifs de contrôle de température de débit, etc. Par ailleurs, le ventilateur de secours 17 peut être mis en fonctionnement lorsque la température à l'intérieur dépasse un seuil prédéterminé. Comme on le voit d'autre part sur la figure 3, chaque plaque 7, 8 réalisée par exemple en alliage d'aluminium (léger et bon conducteur de la chaleur) est constituée de deux demi-plaques 7a, 7b ; 8a, 8b dont chacune est creusée de rainures Sa, 5b ; 6a, 6b de forme adéquate. En appliquant les deux demi-plaques 7a, 7b ; 8a, 8b l'une contre l'autre selon leur plan de joint 18, et en assurant l'étanchéité de ce plan de joint par collage ou par tout autre procédé connu, les rainures 5a, 5b ; 6a, 6b qui se trouvent face à face constituent des circuits 5 et 6. Ce mode particulier de réalisation des circuits de refroidissement 5 et 6 présente l'avantage d'éviter tout raccordement de tubes et toute soudure à l'intérieur du tiroir. On peut aussi prévoir dans les demi-plaques des évidements 20 qui ne communiquent pas avec les conduits hydrauliques et qui permettent d'alléger les plaques 7, 8. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceuxci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi des circuits de refroidissement pourraient également être incorporés dans les parois latérales du tiroir et/ou dans des cloisons internes#de celui-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement de tableaux d'alimentation et de commande d'installations électriques, comprenant une série de tiroirs débrochables et embrochables, caractérisé en ce qu'on fait circuler un liquide de refroidissement dans des circuits (5, 6) incorporés dans les tiroirs des tableaux. 2. Dispositif pour la mise en#oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tiroir comporte un circuit (5, 6) pour permettre la circulation d'un liquide de refroidissement, ce circuit débouchant du tiroir par des embouts (9a, 10a) d'arrivée et de sortie du liquide, raccordés à des conduites (11, 12) d'amenée et d'évacuation du liquide par des tuyaux flexibles (14) munis de raccords rapides automatiques (15, 16). 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les circuits (5, 6) de refroidissement -d'un tiroir sont intégrés dans une ou plusieurs plaques (7, 8) constituant une ou plusieurs faces ou cloisons internes du tiroir. 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que chaque plaque (7, 8) est constituée de deux demi-plaques (7a, 7b ; 8a, 8b) présentant des rainures (5a, 5b ; 6a, 6b) telles qu'en appliquant les deux demiplaques l'une contre l'autre selon leur plan de joint (18) on réalise dans la plaque, un circuit continu tubulaire. 5. Dispositif conforme à l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit (5, 6) décrit un trajet sinueux et comprend des portions de circuit sensiblement parallèles et équidistantes. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que'lesdites plaques (7, 8) constituent les parois supérieure et inférieure d'un tiroir. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la plaque (7, 8) est allégée par des évidements (20) ménagés dans les demi-plaques. 8. Disp#ositif conforme à l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que chaque tiroir comprend un ventilateur (17) assurant un refroidissement auxiliaire de l'intérieur du tiroir. 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que le ventilateur (17) est intégré dans la paroi arrière (2) du tiroir.