Brevet FR2640093A1 — publié le 19900608

La présente invention concerne un logement, d'une grande efficacité thermique, pour gaine de distribution d'énergie. Les gaines de distribution utilisées dans les systèmes de distribution d'énergie électrique multiphase sont généra- lement constituées de longues barres rectangulaires de cuivre ou d'aluminium, chaque barre étant isolée électriquement de manière à maintenir un isolement électrique entre les phases ainsi qu'entre les phases et le neutre. D'après les régle- ments concernant la distribution d'énergie électrique, un conducteur de masse doit être associé au système de distribu-- tion par gaine. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 673 229 décrit un système de gaine de distribution qui incorpore une barre omnibus de masse à l'intérieur du logement renfermant la gaine. D'autres systèmes connus de gaine de distribution utilisent les propriétés conductrices de l'en- ceinte en acier de la gaine pour fournir le conducteur de masse. Pour maintenir l'intégrité électrique entre les barres omnibus séparées dans un système de gaine de distribution tel que le système dit à barres omnibus d'alimentation et le système à "enfichage", tout en assurant un transfert thermi- que intime entre les barres omnibus et la structure de support rayonnant la chaleur, on utilise un ou plusieurs boulons pour supporter étroitement les barres à l'intérieur -2- du logement. Le revêtement isolant des barres omnibus maintient l'intégrité électrique alors que la pression appliquée par les boulons de connexion assure une bonne conductivité de la chaleur entre lés barres elles-mêmes ainsi qu'entre les barres et la structure métallique de support. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 555 293 décrit l'utilisation d'une paire de plaques latérales qui sont boulonnées ensemble sur les côtés opposés des barres omnibus enfermées. Dans la construction des gaines de distribution on a jusqu'ici évité de mettre en contact une partie quelconque des barres omnibus avec le ou les boulons de support du logement de la gaine car ce logement est généralement au potentiel de la masse. L'utilisation d'une résine époxy comme revêtement isolant pour les barres omnibus s'est traduite par le fait bénéfique que les systèmes de gaine de distribution ont un bon transfert thermique entre les barres et le logement alors que les propriétés indispensables d'isolement électrique sont maintenues entre eux. L'utilisation d'un logement en métal ferreux, par exemple en acier laminé à froid, présente des avantages tant au point de vue thermique qu'à celui du poids. Les propriétés électro-magnétiques induisent des courants de Foucault à l'intérieur du logement de la gaine conductrice lorsque les barres acheminent des courants supérieurs à plusieurs cen- taines d'ampères. Les mauvaises propriétés de conduction électrique des métaux ferreux augmentent encore la charge thermique qui est imposée au système de gaine de distribution lorsque des courants de masse sont acheminés par le logement. La conductivité thermique relativement faible du logement en métal ferreux réduit la vitesse à laquelle la chaleur produite à l'intérieur du logement se dissipe dans l'atmos- phère environnante. On a évité jusqu'ici d'utiliser des métaux non-ferreux -3- tels que l'aluminium et le cuivre car de tels métaux ont des propriétés de support structurel relativement mauvaises. L'utilisation de bandes d'isolement séparées entre les barres omnibus individuelles a jusqu'ici découragé le boulonnage direct des barres sur le logement de support car il est difficile d'aligner les trous ménagés dans les bandes d'isolement et les trous pratiqués dans les barres et le logement de support. On a déterminé depuis que les alliages d'aluminium- magnésium, sous forme extrudée, ont une résistance mécanique suffisante pour supporter les barres de cuivre ou d'aluminium lorsque celles-ci sont directement boulonnées sur leur logement respectif de support. L'application directe d'un revêtement isolant à la surface des barres omnibus assure un isolement électrique suffisant des trous percés dans les barres sans qu'il se produise une conduction électrique entre les barres individuelles elles-mêmes. Un objet de la présente invention est de décrire un système de distribution d'énergie à gaine structurellement suffisante qui comporte une struc- ture de support légère et présente d'excellentes propriétés de conduction thermique et électrique. Selon la présente invention, un logement pour le support d'une barre omnibus est constitué de cadres latéraux extrudés en alliage d'aluminium de haute résistance. Les barres omnibus et les cadres latéraux du logement présentent des ouvertures afin de recevoir un boulon isolant qui serre étroitement les barres les unes contre les autres ainsi que contre les surfaces intérieures des cadres latéraux du logement. Un revêtement isolant contenant une époxy est appliqué directement à la surface des barres pour éviter la conduction électrique entre -les barres elles-mêmes et les cadres latéraux du logement. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une vue en perspective de dessus, en - 4 - projection isométrique, du logement de la gaine de distribu- tion selon la présente invention avant le raccordement aux barres omnibus représentées en traits mixtes. Figure 2, une vue en perspective de dessus du logement de la figure 1 fixé aux barres et, Figure 3, une vue en coupe du système assemblé de gaines de distribution de la figure 2. Le logement 10 de gaine de distribution selon la présente invention comprend, comme cela est représenté en figures 1 et 2, une pièce latérale extrudée 11, placée en regard d'une pièce latérale extrudée complémentaire 12. Les pièces latérales sont en alliage d'aluminium, lequel augmente notablement la résistance à la traction de l'aluminium sans sensiblement amoindrir les bonnes propriétés électriques et thermiques. Les deux pièces latérales comportent une aile supérieure 13 et une aile inférieure 15 qui s'étendent perpendiculairement à une plaque plate 8 de la pièce 11 et à une plaque plate 9 de la pièce 12. Des rails 14, 16 correspondants s'étendent à leur tour perpendiculairement aux ailes supérieure et inférieure respectives 13, 15 comme cela est indiqué. Les ailes et les rails confèrent un support structurel supplémentaire au logement 10 et une surface plus grande aux pièces latérales dans le but d'améliorer le rayonnement thermique vers l'air environnant. Trois ou quatre barres omnibus 27 de fourniture d'énergie représentant chacune une phase séparée d'un système triphasé de distribu- tion d'énergie sont fixées au logement 10 en alignant des trous traversants 19 ménagés dans les pièces latérales respectives 11, 12 et des trous traversants 28 pratiqués dans les barres omnibus. On insert ensuite un manchon isolant 24 en matériau élastomère pliable, tel qu'en caoutchouc de silicone, dans les trous 19, 28 et introduit un boulon 20 et une rondelle 21 en alliage d'aluminium dans le manchon isolant. On fixe le boulon au logement au moyen d'une rondelle 22 et d'un écrou 23. Le boulon 20 en alliage -5- d'aluminium achemine la chaleur dégagée à l'intérieur des barres omnibus vers les plaques latérales 11, 12 grace aux bonnes propriétés de conduction de la chaleur de l'alliage d'aluminium. Au lieu des manchons isolants 24, on pourrait employer un boulon pré-isolé. La présente invention prévoit également l'utilisation d'un boulon creux en acier 25 qui comprend un passage 26. L'air chauffé produit à l'intérieur du logement par suite des pertes RI2 à l'intérieur des barres omnibus 27 est expulsé rapidement par les extrémités opposées du passage à cause du différentiel de pression provoqué par l'air plus froid et plus lourd qui entoure le logement. Une fente angulée 17 s'étend le long d'un bord de l'aile supérieure 13 de la pièce latérale 11 afin de recevoir une saillie angulée complémentaire 18 qui s'étend linéairement le long de l'aile supérieure sur la pièce opposée 12. Une fente angulée similaire 17' est formée sur l'aile inférieure de la pièce 12 pour recevoir une saillie angulée similaire 18' située sur l'aile inférieure de la pièce latérale 11. L'enclenchement des fentes et des saillies confère une plus grande résistance au logement de la gaine en combinaison avec le boulon 20 et la rondelle 21 en alliage d'aluminium. On a représenté les barres omnibus 27 en traits mixtes de manière à faire ressortir les connexions entre les fentes et les saillies angulées aux parties supérieure et inférieure du logement 10. On se reportera maintenant à la figure 3 pour constater les propriétés de refroidissement par convection qu'offre le boulon creux en acier 25, figure dans laquelle le logement 10 de la gaine de distribution se trouve dans sa position de fonctionnement, étant maintenu par une paire d'étriers de suspension 29 représentés en traits mixtes et reliée à la masse au moyen de deux connecteurs 30 fixés à des conducteurs 31, également décrits en traits mixtes. En fonctionnement, les barres omnibus 27 avec leur revêtement isolant 32 sont maintenues étroitement les unes contre les -6autres au moyen du boulon creux 25, des rondelles 21, 22 et de l'écrou 23. Les extrémités supérieure et inférieure des barres omnibus sont étroitement maintenues par la relation d'enclenchement entre les fentes et les saillies angulées supérieures 17, 18 et entre les fentes et les saillies angulées inférieures 17' et 18'. On remarquera que les revêtements isolants 32 isolent complètement les barres omnibus 27 les unes vis-à-vis des autres ainsi que vis-à-vis des plaques plates 8, 9 des pièces latérales 11 et 12. Le manchon isolant 24 sert à isoler la barre omnibus 27 du boulon creux 25 en acier, alors que ce boulon sert à interconnecter thermiquement et électriquement les pièces latérales opposées 11 et 12. Les flèches indiquent le trajet de convection suivi dans le passage 26 ménagé dans le boulon 25 par l'air ambiant plus froid et plus lourd qui déplace l'air chaud sortant du boulon creux, comme on l'a décrit plus haut. On remarquera que l'alliage d'aluminium avec lequel les pièces latérales 11 et 12 sont extrudées est 2,5 fois plus léger que l'acier standard des pièces latérales, tout en présentant une conductivité thermique et une conductivité électrique qui sont, respectivement, quatre fois et cinq fois celles de l'acier. En dehors de la plus grande facilité d'installation et du coût mpins élevé par rapport aux logements standards des gaines de distribution, on pense que les propriétés thermique et électrique du logement de la présente invention réduiront sensiblement la chute de tension se produisant dans les grandes étendues linéaires des logements en acier standard car elle dépend de la résistance électrique des barres omnibus. La résistance électrique est à son tour fonction de la température de la barre omnibus, laquelle est, dans le cas de la présente invention, sensible- ment inférieure à celle qu'on rencontre dans les logements en acier de l'art antérieur. Bien que la couche isolante en résine époxy qui est appliquée aux barres omnibus par des techniques à lit fluidisé ou électrostatiques pour le -7- revêtement des fils, on peut utiliser de manière bénéfique comme revêtement isolant des compositions o il y a addition de résine de polyvinylacétal et de phénolaldéhyde à la résine époxy, comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 379 916. On vient de décrire un logement léger, thermiquement et électriquement conducteur, pour barres omnibus. L'agence- ment unique de fixation entre les barres omnibus et le logement facilite le passage de courants intenses dans les barres omnibus sans qu'il y ait une chute de tension appréciable. - 8 - REVENDICATIONS 1. Logement (10) de support de barres omnibus d'ali- mentation (27), caractérisé en ce qu'il comprend: une paire de plaques latérales opposées (11, 12) en métal non-ferreux à trou, chaque plaque ayant la forme d'un U constitué d'une paire de bras (13, 15) réunis par un élément plan (8; 9) formant une anse; et des moyens (17, 18) aux extrémités opposées de chacun des bras pour enclencher ensemble les plaques latérales. 2. Logement de support selon la revendication i, a actérisé en ce que le moyen d'enclenchement à l'une des extrémités opposées est constitué d'une saillie angulée (18). 3. Logement de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'enclenchement à l'autre extrémité opposée est constitué d'une fente angulée (17). 4. Logement de support selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des premières parties en prolongement formant rail (14) sur une extrémité de l'un des bras, celles-ci fournissant des moyens de connexion pour support par des étriers de suspension (29). - 5. Logement de support selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de secondes parties en prolongement formant rail (16) sur l'extrémité de l'autre bras, celles-ci assurant la liaison à la masse par connec- teurs. 6. Logement de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques latérales (11, 12) sont extrudées. 7. Logement de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal non-ferreux est choisi dans le groupe constitué de l'aluminium et du cuivre. 8. Système de barres omnibus d'alimentation, carac- térisé en ce qu'il comprend: une paire de plaques latérales (11, 12) en métal à trou (12) disposées de chaque côté d'une multitude de barres 9 -2640093 - 9 - omnibus (27) à trou (28); des moyens de fixation (20, 21, 24; 22, 23) s'étendant à travers les plaques latérales et les barres omnibus et maintenant les plaques et les barres en proximité thermique; et un moyen isolant (32) sur chacune des barres omnibus pour isoler électriquement les barres les unes des autres et des plaques latérales. 9. Système de barres omnibus selon la revendication 8, caractérisé en ce que les plaques latérales sont constituées d'un métal non-ferreux. 10. Système de barres onibus selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens sur les plaques latérales pour les assujettir ensemble. 11. Système de barres omnibus selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens d'assujettissement sont constitués d'une paire de fentes angulées (17) et d'une paire de saillies angulées complémentaires (18). 12. Système de barres omnibus selon la revendication -8, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon isolant (24) placé entre les moyens de fixation et les barres omnibus. 13. Système de barres omnibus selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent un boulon massif (20). 14. Système de barres omnibus selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent un boulon creux (26). 15. Système de barres omnibus selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen isolant est constitué d'un revêtement en résine époxy. 16. Système de barres omnibus selon la revendication 8, caractérisé en ce que le manchon isolant est en élasto- mère. 17. Système de barres omnibus selon la revendication 8, caractérisé en ce que les plaques latérales (11, 12) comprennent chacune une paire de bras latéraux (13, 15) - 10 - réunis par une anse plane (8). 18. Système de barres omnibus selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (14) aux extrémité des bras latéraux pour raccordement à des étriers de suspension (29). 19. Système de barres omnibus selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens supplémen- taires (16) aux extrémités des bras latéraux pour raccorde- ment à des connecteurs de mise à la masse.