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DIELECTRIQUES ARYLHALOGENES NITRES.
L'invention est relative à des compositions diélectriques, convenant par exemple à l'Imprégnation des condensateurs dont les propriétés se trouvent nettement améliorées,, ainsi qu'il résulte de la description ci-après. Ces compositions peuvent être utilisées également comme diélectriques liquides, en particulier pour l'isole- ment des câbles ou des bornes à haute tension, etc.. Les compositions correspon- dantes sont caractérisées par l'emploi d'un hydrocarbure polynucléaire nitré et éven- tuellement halogéné, seul ou mélange avec d'autres isolants halogènes, tels que les dérivés chlorés du biphényle.
Comme dérivé nitré, on préfère le dérivé orthomononi- tré du biphényle, qui est cristallin, Il est obtenu par nitration du biphényle - vers 35 à 40 C. au moyen d'un mélange d'acides nitrique et sulfurique. Cette sube- tance, prise isolement, possède une constante diélectrique assez basse dans les
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conditions ordinaires, et son facteur de puissance dans les condensateurs est élève.
Les diélectriques à base de biphényle chloré conviennent en général à l'im- prégnation des condensateurs, mais qui ont l'inconvénient suivant = la capacité s'abaisse beaucoup aux températures de l'ordre de 0 C. et au-dessous. Ainsi un condensateur témoin à base de papier traft, imprégné de pentachlorobiphényle, dont à 25 C., la capacité atteint trois microfarads, tombe à 2,25 mcrofarads à -5 C., soit un abaissement de 25%. 0'est là un gros inconvénient pour certains types de condensateurs.
Le pentachlorobiphényle industriel est un mélange des différents isomères, renfermant en outre des proportions relativement petites de dérivés plus fortement et plus faiblement chlores. Le produit commercial est à 25 C. un liquide visqueux devenant assez épais entre +la et 0 pour ne plus pouvoir couler. La température de solidification dépend des proportions des différents constituants. Il est pos- sible que la congélation entraîne la chute de capacité des condensateurs ainsi Imprégnés. bi
L'ortho nitrophényle fond vers 37,5 ; sa constante diélectrique est voisine de 3 à la température ambiante, celle du pentachlorobiphényle environ 5.
Les mélanges de ces substances possèdent cependant des points de congélation très bas,, Indiqués dans le tableau suivant :
TABLEAU 1.
EMI2.1
<tb>
% <SEP> de <SEP> Pentachloro- <SEP> % <SEP> de <SEP> nitro- <SEP> Point <SEP> de <SEP> Viscosité <SEP> en <SEP> unités
<tb> biphényle <SEP> biphényle <SEP> Goutte <SEP> en <SEP> *ce <SEP> Saybolt <SEP> à <SEP> 37,8 <SEP> C.
<tb>
<tb>
100 <SEP> - <SEP> +10 <SEP> 2000
<tb> 75 <SEP> 25 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> 313
<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> 143
<tb> 25 <SEP> 75 <SEP> -12 <SEP> 96
<tb>
<tb> - <SEP> 100 <SEP> +37,5 <SEP> 77
<tb>
La constante diélectrique du nitrobiphényle étant plus faible que celle du pentachlorobiphényle, on aurait pu supposer que les mélanges de ces substances auraient des constantes diélectriques intermédiaires, En réalité, ces constantes sont supérieures à celles de chacun des constituants, comme l'indique le tableau ci-dessous t
TABLEAU 2.
EMI2.2
<tb>
% <SEP> de <SEP> pentaohloro- <SEP> % <SEP> de <SEP> nitro- <SEP> Constante <SEP> diélectrique
<tb>
<tb>
<tb> biphényle <SEP> biphényle <SEP> à <SEP> 25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> - <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb> 75 <SEP> 25 <SEP> 9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> 11,7
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 75 <SEP> 14,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 100 <SEP> 3
<tb>
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Il en résulte que les condensateurs imprègnes au moyen de ces mélan- ges et conformes à la présente Invention possèdent des capacités supérieures à
EMI3.1
celles des condensateurs imprégnés au biphéele chlorée Il est encore plus surpre- nant de constater que ces condensateurs sont beaucoup moins sensibles à l'action des basses températures.
Le facteur de puissance est un peu plus élevé dans la cas d'imprégnation par ces mélanges, mais cet inconvénient n'est pas assez marqué pour compenser les autres propriétés avantageuses.
On a indiqué plus haut qu'un condensateur témoins à feuilles d'aluminium séparées par du papier kraft imprégné de pentachlorobiphényle a une capacité de
EMI3.2
3 mierofarads et un facteur de puissance de ,3% à 25 C. Un condensateur identique mais imprégné avec le mélange à poids égaux des deux constituants ci-dessus, a une capacité et un facteur de puissance donnés par le tableau ci-dessous t
EMI3.3
TABIIï 3.
EMI3.4
Température .................. -85*O 0"C &5 O 50' C é75*0 loo'c.
Capacité ..................... 4, 1 4,00 3,91 3,88 3,83 3,79 Facteur de puissance en% .... 2w57 0,50 0,68 0,49 0,49 0,74 Par suite, la capacité ne varie que de 5% dans le grand intervalle de tempé-
EMI3.5
ratures, compris entre -25 et +100 . Au contraire, le condensateur témoin perd 25 de sa capacité à -5 , et 6,8% à 100* A z5 C., la capacité du condensateur témoin surpasse d'environ 3IJ{o celle du condensateur imprégné par le mélange à poids égaux d'ortho-aitrobiphényle et de pentachlorobiph8nle, Mais, si l'on opère à 1Ù0', la capacitê du condensateur con- forme à l'invention surpasse sensiblement celle du témoin au pentachlorobiphényle seul; en outre, le facteur de puissance du condensateur conforme à l'invention reste bien Inférieur à 1%.
De plus, l'effet de ces mélanges subsiste lorsqu'on remplace la composition mentionnée par des compositions très différentes, mais comportant les mêmes constituantes
On'a constaté aussi que les diélectriques d'imprégnation à base de pluri- phênyles halogènes peuvent être associas avantageusement en mélange avec d'autres dérivés nitrés polynucléaires.
Le tableau 4 ci-dessous donne en effet les princi-
EMI3.6
pales propriétés physiques des mélanges de pentaoblorobiphdayles et de 2-4'" dinitro-
EMI3.7
diphényle.
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EMI4.1
AB1HTT 4.
EMI4.2
% de pentachlaro- de dinitro- Point de goutte Constante dlélec- biphényle biphényle en *00 trique à 25"0
EMI4.3
<tb> 100 <SEP> - <SEP> + <SEP> 10 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb> 75 <SEP> 25 <SEP> + <SEP> 14 <SEP> 13,8
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> + <SEP> la <SEP> 25,4
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 75 <SEP> + <SEP> 14 <SEP> 33,8
<tb>
<tb>
<tb> -- <SEP> 100 <SEP> + <SEP> 13 <SEP> 6,8
<tb>
En utilisant comme imprégnant le mélange à poids égaux de ces deux dernières substances, on obtient une remarquable constance de la capacité aux différentes températures et un facteur de puissance très bas.
EMI4.4
'PA'RT.1I!:ATT 5. Température ......................... -10.0. 0"C, 25-0. 75-Ot 100'C Capacité ........................... 4,70 4,63 4,68 4,67 4,65 Facteur de puissance en %........... 2,4 1,88 0,56 0,89 0,82
EMI4.5
On remarquera que de -10 à +1000C,,, l'accroissement de capacité par rapport au condensateur témoin surpasse 50%.
De même, les mélanges de pentachlorobiphényle et d'alpha nitronaphtalène possèdent des propriétés avantageuses t voir les tableaux 6 (propriétés en fonc- tion de la composition) et 7 (propriétés des condensateurs ainsi imprégnés).
EMI4.6
T1B 6.
EMI4.7
% de penBaahloro- % de Nitro- Point de goutte Viscosité Saybolt Constante biphênyle naphtalène en *0< à 1000 0* diélectrique ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ à 25.,p.a..-
EMI4.8
<tb> 100- <SEP> 10 <SEP> 48 <SEP> 5
<tb>
EMI4.9
75 85 *-il 41 9,8
EMI4.10
<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> 28-30 <SEP> 38 <SEP> 13,8
<tb>
EMI4.11
25 75 35-40 36 16,8
EMI4.12
<tb> -- <SEP> 100 <SEP> 51 <SEP> 36 <SEP> 4,2
<tb>
TABLEAU 7*
EMI4.13
Température ........................ -25.0 0*0 2500 50 0 7500 100*C Capacité ...........................
3,2 4,28 4,21 4,16 4,10 4,00 Facteur de puissance en % 3,5 0,69 0,59 0,54 0,60 0,84
EMI4.14
On notera la remarquable constance de la capacité entre 00 et 100'*, car la baisse est limitée à environ 6,5%, bien que la température de congélation du mé- lange soit assez haute* D'autre part, l'8IDl1orat1on de la capacité est presque égale à celle obtenue avec les mélanges au nit robipb4nyle.
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EMI5.1
Aux dérivas halogénés des chlorobipbênylei3 on peut substituer des composés équivalents, par exemple les composée halogénés du diphênyimétbape, du sym, Biphényléthane, de la diphénylcétone, du diphénylbenzêne, etc.. De même, on peut employer, en association avec l'un quelconque de ces composas, des dérivés nitrés provenant de composés polynucléaires, par exemple ceux du nitrobibenztle ou du nitrophénylbenzéne, sans perdre les avantages de l'invention. borthonitrobiph$nle qui, utilisé seul, ne convient pas à l'emploi comme diélectrique d'imprégnation pour les condensateurs, devient avantageux par associa- tion arec dautres substances. D'autre part, les compositions constituées en tout
EMI5.2
ou en partie par des dérivés halogénés des ni trobiphéles ou des nitropluriphény- les sont des diélectriques très avantageux.
Ainsi, le tétrachloronitrobiphényle technique, préparé comme on l'indiquera plus loin, possède une constante diéleutri- -que très élevée; comme imprégnant de condensateurs, il en élève la capacité. Ces
EMI5.3
nouveaux produits nitroohlorde sont également recommandables dans le domaine des hautes tensions. Des condensateurs pour haute tension imprégnés avec ces substan- ces possèdent des capacités qui surpassent en moyenne de 50% celles des condensa- teurs témoins aux biph4nyles chlorés. De plus, la capacité des nouveaux condensa- teurs reste très grande malgré une longue durée d'emploi.
L'invention comporte aussi des mélanges de composés halogènes de nitrobiphé- nyle et d'autres substances halogénées, telles que les biphényles chlorés, les com- posés aryliques polynucléaires nitrés ou dinitrés, mais non chlorés.
EMI5.4
La chloruration de l'orthonitrobiphényle peut être exécutée par les méthodes usuelles, notamment en présence de fer, d'antimoine ou de leurs chlorures comme catalyseurs. En présence de chlorure ferrique, on obtient pas exemple les résultats suivants t
TABLEAU 8.
EMI5.5
Température de ghloraration de chlore Isomère prédominant
EMI5.6
<tb> en <SEP> C. <SEP> incorporé, <SEP> dans <SEP> le <SEP> mélange.
<tb>
<tb>
<tb>
100 <SEP> 15 <SEP> Mono-
<tb> 100 <SEP> 26 <SEP> Di-
<tb> 100-125 <SEP> 34 <SEP> Tri-
<tb> 100-130 <SEP> 41 <SEP> Tet <SEP> ra- <SEP>
<tb> 100- <SEP> 140 <SEP> 46 <SEP> Pente-
<tb> 100-225 <SEP> 53 <SEP> Hexa-
<tb>
On purifie les produits chlorée en les lavant avec une solution alcaline, puis en les distillant s'il y a lieu. On filtre pour éliminer le catalyseur. Le lavage alcalin peut être effectué par la soude caustique à 1 - 3% jusqu'à neutra- lisation du produit chloré. On lave alors à l'eau pour enlever toute trace d'aloa-
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-li, puis on distille, de préférence sous basse pression, pour éviter la décom- position du produit, par exemple sous 20 mm. Les propriétés obtenues sont mention- nées au tableau ci-dessous
TABLEAU9.
EMI6.1
<tb>
Dérivé <SEP> Intervalle <SEP> Densité <SEP> Coloration <SEP> Point <SEP> de <SEP> Viseo- <SEP> Etat
<tb>
<tb> prédominant <SEP> de <SEP> distillation <SEP> (Tempe- <SEP> à <SEP> l'essai <SEP> goutte <SEP> -site <SEP> physique
<tb>
<tb>
<tb> sous <SEP> 20 <SEP> mm. <SEP> rature) <SEP> N.P.A.(1) <SEP> (2) <SEP> à <SEP> 25
<tb>
EMI6.2
Mono- 200-217 1305(156) 2 -4 35 liquide jaune.
Di- ...... 220-333 I400(15') 2 7 44 liquide jaune avoe
EMI6.3
<tb> des <SEP> cristaux.
<tb> Tri- <SEP> 238-250 <SEP> 1470(25 ) <SEP> 2 <SEP> 1/2 <SEP> 18 <SEP> 51 <SEP> liquide <SEP> jaune.
<tb>
EMI6.4
Tetra- 250-260 1490(100*) 2 31 73 liquide jaune
EMI6.5
<tb> visqueux.
<tb>
EMI6.6
Pente- ... 260-270 1555(100-) 1 3/4 48 US résine jaune cristalline.
Rexa- 270-280 1640(100) 1 1/a 55 725 résine semi- etistalline* (1) Procédé de mesure de la National Petroleum Association .
EMI6.7
(2) Viscosité en unités Saybolt universelles et à 100 C.
Le produit chloré à 41% environ eat souvent préférable pour certaines appli- cations. Il comporte les isomères du tétrachloro-ortho-nitrobiphênyle avec une
EMI6.8
petite quantité de produits sous- et surchlorêst A 254, se résistivité est de 16,6 x 1012 ohms par cm3, et sa constante diélectrique de 19,9. Pour d'autres ap- plications, on préfère la composition à 34 de chlore, riche en dérivés trichlorés et dont, à 25 , la résistivité est seulement de 0,922 1012 et la oonstante diélec- trique égale à 22, s'abaissant à 19,9 à 50 .
Dans tous les cas, la résistance électrique des nouveaux dérivés chlorés
EMI6.9
est grande. De plus, la constante didlectrlque,dtrès élevée pour tous ces produits, reste comprise entre 15 et 20 pour les dérivés chlorés de l'ortho-nitrobiphényle n'ayant pas plus de 5 atomes de chlore par molécule. Dans tous les cas, la constan- te diélectrique surpasse celle du produit non nitré renfermant le même nombre d'ato- mes de chlore.
Les condensateurs à feuilles d'aluminium, séparées par du papier, et impré- gnés avec ces différents produits chlorés sont remarquables par leur grande capacité Ainsi, les condensateurs à armatures séparées par trois couches de papier kraft
EMI6.10
ayant 0,01 mm. d'épaisseur, et Imprégnés au pentaehlorobiphènyle (type industriel normal), possèdent une capacité de 3,00 microfarads à 25 , de 2,83 microfarads à 75 les mesures étant faites sous courant alternatif 440 volts, les facteurs de puissan-
EMI6.11
ce correspondants étant 0,30 à 250 et 0,31 à 75 .0. En remplaçant l'imprégnant par
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ceux mentionnas au tableau 10 ci-dessous, 0 on a les capacités suivantes !
TABLEAU 10.
EMI7.1
Capacités en mierofarads.
EMI7.2
<tb>
Température <SEP> C. <SEP> Mono- <SEP> Di- <SEP> Tri- <SEP> Tétra- <SEP> Penta- <SEP> Hexachllré <SEP> chloré <SEP> chloré <SEP> chlore <SEP> chloré <SEP> chloré
<tb>
<tb> 25 <SEP> ........ <SEP> 4,40 <SEP> 4,50 <SEP> 4,46 <SEP> 4,40 <SEP> 4,21 <SEP> 4,17
<tb>
<tb> 75 <SEP> ........ <SEP> 4,38 <SEP> 4,50 <SEP> 4,43 <SEP> 4,31 <SEP> 4,13 <SEP> 4,09
<tb>
L'accroissement des capacités par rapport aux témoins est donc d'environ 40 à 60%. Cependant, ces accroissements de capacités sont faiblement compenses par une élévation du facteur de puissance, comme indiqué ci-après s
TABLEAU 11.
EMI7.3
Fteur de puissance à Mono- Di- Tri- Tétra- Penta- E xa-
EMI7.4
<tb> chloré <SEP> chloré <SEP> chloré <SEP> chloré <SEP> chlore <SEP> chloré
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 C <SEP> .......... <SEP> 1,03 <SEP> 0,83 <SEP> 0,50 <SEP> 0,50 <SEP> 0,94 <SEP> 2,94
<tb>
<tb>
<tb> 75 C <SEP> 1,33 <SEP> 1,12 <SEP> 0,96 <SEP> 0,86 <SEP> 0,94 <SEP> 0,75
<tb>
EMI7.5
On notera que le produit têtrachlorê mentionné ci-dessus came apte à ltim- prégnation de condensateurs possède un facteur de puissance de 0,50 à 25 (témoin 0,30) et ce facteur passe à 0,86 (témoin 0,31) à 75 .
Dans bien des applications. ces facteurs de puissance légèrement plus forts sont admissibles et ne contrebalan- cent pas les avantages résultant d'une capacité plus grande pour une même dimension d'appareil-
Dans certains cas, il est avantageux d'associer les dérivés chlores de
EMI7.6
l'ortho-nitrobiphênyle avec d'autres substances parce que l'on obtient ainsi une amélioration de caractéristiques, non prévisible d'après les propriétés des consti- tuants séparés. Ainai, en prenant comme modificateur le dinitrobipbényle non chloré de préférence l'isomère 2,41 dinitré, renfermant éventuellement une propostion nota- ble d'autres isomères, par exemple le dérivé 2,2' dinitré, on obtient des composi- tions diélectriques très avantageuses.
Le produit dinitré préféré est solide. jaune,
EMI7.7
fusible vers 75-80'C.; sa résistivité à Z50 est d'environ 4,87 x 1012 ohms par CJD3.
Voici quelques compositioasb Exemple 1*- Le diélectrique renferme 7&.' en poids d'ortho-nitrotétrachlor6- biph4nyle et 25% de dlnitrobiphén;71e* La constante diélectrique s'abaisse de 30 (à 25 ) Jusqu'à 20,8 à 1000,, Par comparaison avec le condensateur témoin (capacité 3 miorofarads), on trouve pour un condensateur de ce type 4,83 microfarads. Cette
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capacité reste pratiquement constante à des températures jusqu'à 100 . Le fac- teur de puissance d'un condensateur ainsi imprégné est de 0,46% à 25 , 0,76 à 50 , 1,35 à 75 , 1,30 à 100 .
Exemple 2.- Le diélectrique est un mélange à poids égaux de dinitrobiphé-
EMI8.1
nyle et dtortho-nitrotêtrachlorobiphényle-, constante diélectrique 38 à 25 et 28,8 à 100 C Par comparaison avec le témoin, la capacité du condensateur est de 4,90 micro farads à 25 C., mais elle croit avec la température et atteint 5,08 miorofarads à 100 . Le facteur de puissance du condensateur ainsi imprégna est le suivant t
EMI8.2
à 25* 0,45%, à 50 1,05, à 75' 1,5t1, à 100' 1,43%.
ZMMPle 3.- Pour les mélanges de 25 parties dtortho-nitrotêtrachlorobiphé- nyle et de 75 parties de dinitrobiphényle, on a une constante diélectrique qui prend les valeurs de 46,2 à 25*9 40,5 à 5000 36,5 à 75', 3enz7 à 100% La résistivité à loey" est de 0,384 x 1012 ohms par am3 L'imprégnation du condensateur type donne aux différentes températures, les capacités et les facteurs de puissance du tableau suivant : t
EMI8.3
TABLFAtT 12.
EMI8.4
Température en 00* Capacité en miarofarade Facteur de puissance fui.
EMI8.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
25 <SEP> .................... <SEP> 5,06 <SEP> 0,47
<tb>
<tb> 50 <SEP> .................... <SEP> 5,06 <SEP> 1,31
<tb>
<tb> 75 <SEP> .................... <SEP> 5,14 <SEP> 1,65
<tb> 100 <SEP> .................... <SEP> 5,20 <SEP> 1,47
<tb>
EMI8.6
Exelll.P1e 4. - Dans certains cas, il convient de mélanger à 1ortho-nitrochlo- robiphènyle de l'alpha nitronaphtalène non chloré, Si ce dernier constitue 75% et ltortho-nitrochlorobiphénle 254p, on obtient une constante diélectrique croissant avec la température, de 25 à 50' , puis restant pratiquement constante, soit 8,9 à 25' et à peu près constante de 50 à 100% Les condensateurs imprêgnés avec ce mélan- ge ont les caractéristiques du tableau ci-dessous t
EMI8.7
"'LiL1¯r[i 13.
EMI8.8
<tb> Température <SEP> en <SEP> C.
<SEP> Capacité <SEP> en <SEP> miarofarads, <SEP> Facteur <SEP> de <SEP> puissance <SEP> %.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
25 <SEP> ...................... <SEP> 3,70 <SEP> 1,48
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> ...................... <SEP> 4,75 <SEP> 1,60
<tb>
<tb>
<tb> 75 <SEP> ...................... <SEP> 4,70 <SEP> 1,70
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> ...................... <SEP> 4,77 <SEP> 1,87
<tb>
On remarquera que la capacité croit avec la température, de 25 à 50 , et que le facteur de puissance, relativement bas, change assez peu avec la température.
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Exemple 5... En imprégnant la condensateur au moyen du mélange à poids
EMI9.1
égaux d'alpha nitronaphtalène et dtortho-attrochlorobiphênyle, on obtient les ca- pacités et facteurs de puissance suivants t YA;BT,'F:ATJ 14..
EMI9.2
<tb>
Température <SEP> en <SEP> C. <SEP> Capacité <SEP> en <SEP> mierofarads. <SEP> Facteur <SEP> de <SEP> puissance <SEP> %.
<tb>
EMI9.3
-5 ....................... 4,23 0,82
EMI9.4
<tb> 0 <SEP> ....................... <SEP> 4,27 <SEP> 0,59
<tb>
<tb> 25 <SEP> ....................... <SEP> 4,41 <SEP> 0,91
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> ....................... <SEP> 4,68 <SEP> 1,26
<tb>
EMI9.5
75 ....................... 4 67 1,64
EMI9.6
<tb> 100 <SEP> ....................... <SEP> 4,71 <SEP> 1,95
<tb>
Exemple 1.
- Il peut arriver que l'on veuille obtenir un condensateur impré-
EMI9.7
-gné à l'ortho-nitrochlorabiphényle qui garde une capacité pratiquement constante dans un grand Intervalle de températures, On associe alors 3 parties du dérivé chlo- ré avec une partie d'alpha nitro-naphtalêne, dtoù grande efficacité des condensateurs et un facteur de puissance assez bas,
EMI9.8
'PA'RTJi:An 15
EMI9.9
Température en .0, Capacité en microfarads. :
Facteur de puissance fi. ------------------ ------------------------ ------------------------
EMI9.10
<tb> -25........................... <SEP> 4,61 <SEP> 6,0
<tb>
<tb> 5 <SEP> .......................... <SEP> 4,70 <SEP> 0,67
<tb>
<tb> 0 <SEP> .......................... <SEP> 4,70 <SEP> 0,57
<tb>
<tb> 25 <SEP> .......................... <SEP> 4,64 <SEP> 0,64
<tb>
EMI9.11
80 ........................,. 4,6S 1,02 75 .......................... 46k l$1 100 ....t..................... 4,68 1,78
D'après tous ces exemples, non limitatifs, on a bien caractérise les avanta- ges de l'invention.
Ceux-ci persistent quand on emploie soit les mêmes constituants dans d'autres proportions que celles mentionnées, soit d'autres composée polynuolé-
EMI9.12
aires nitrés, par exemple les dérives nualéo-nitrés du diphénylméthane, du dibenzyle, de la alphényloètoue, du nitrodiphénylbenzène, eto..
On peut mélanger avec avantage des composés halogéno-nîtrês avec les dérivés halogènes du biphényle; en particulier, une composition à poids égaux de pentachloriphényle et de nîtrotétrachlorobiphényle serrant à imprégner des condensateurs courants à base de feulles d'aluminium et de papier kraft, comme on l'a indiqué ci-dessus, permet d'atteindre une capacité de
EMI9.13
378 microfarads à 25' et un facteur de puissance de 0,63 le témoin au pentachloro- -biphényle atteignant seulement 3 microfarads et 0,34 à la même température, On sait, d'autre part, que les pertes d'énergie dans les condensateurs im-
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-prégnés de dérivés halogénés polyphényliques sont remarquablement faibles,
ce qui permet d'utiliser ces condensateurs en travail continu sans risque de sur- chauffe, les pertes d'énergie se trouvant fort réduites,, Si l'on consent à perdre quelque peu sur le facteur de puissance, on associera au carbure halogéné polynu- cléaire un dérivé aromatique halogéné et nitré, d'où résultent certaines améliora- tions restant à exposer.
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On a vu également que des mélanges d'ortho-nitrobiphényles chlorés ou subs- tances similaires et de biphényles chlorés permettent d'élever la capacité des con- densateurs, tout en bénéficiant d'un facteur de puissance inférieur à celui que l'on pourrait prévoir d'après les caractéristiques individuelles des constituants. D'au- tre part, l'emploi de ces mélanges conduit à des capacités moins variables avec la température. On peut, en particulier, obtenir des condensateurs dont la capacité reste pratiquement constante entre environ 0 et 100 C.
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Tous les dérivés chlorés de l'ortho-D1trobiphênyle possèdent une résistivi- té et une constante diélectrique élevées. Cette dernière reste de l'ordre de 15 à 20, tant que l'on ne dépasse pas un taux de ohlornration de 5 atomes par molécule, On a vu notamment que les dérivés chlorés à environ 41% et à environ 1% conviennent à l'imprégnation des condensateurs. Ceux-ci sont constitués, comme le schématise la fig,l, par des armatures 2 et 3 en feuilles d'aluminium, séparées par des épais- seurs de papier 4 et 5, puis imprégnées au moyen de substances déjà mentionnées.
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On a vu aussi que l'emploi de ces dérivés halogènes de l'ortho-nitrobyphé- nyle élevé la capacité entre 4,17 et 4i56f mierofarads à 25"; 4,09 et 4,50 à 78% comme l'indique le tableau 10, mais que, d'après le tableau 11, cette amélioration est partiellement contrebalancée par un facteur de puissance plus élevé. Par con-
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tre, si l'on emploie comme substance Imprégnante un mélange de nitro-kipliényle chlo- ré et de pentaehlorobiphényle, les résultats sont bien supérieurs à ceux que l'on pourrait prévoir en appliquant la règle des mélanges. Ainsi, un mélange de 25fi en poids de la composition nitrobiphénylique chlorée et de ?5 de pentachloroblpbdnyle a un facteur de puissance de 0,39 à 25 et de 0,48 à 75 . et qui redescend à 0,44 à 100 .
L'accroissement de capacité apporté par ces mélanges, par rapport au conden- sateur témoin, est de 26%. Cette capacité reste pratiquement constante dans tout l'intervalle des températures comprises entre 0 et 100 C., environ, en fonction de la composition. Les variations de la capacité sont indiquées par le graphique de la fig.2, L'accroissement est calculé par comparaison avec le condensateur témoin
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au pentachlorobiphényle. Quel qne soit le mélange choisi de'ces dérivés chlorés
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et de l'ortho nitrotétrachlorobiphényle, on obtient une amélioration de capacité qui surpasse notablement celle calculée par la règle proportionnelle. Ce graphique a été établi pour la température de 25 .
On a porté en abscisses les pourcentages de composés nitrochlorobiphényliques et en ordonnées les pourcentages d'accroisse- ment de capacité. La courbe en trait plein indique l'acroissement réel et la droite en --rait Interrompu les accroissements calculés par la règle de proportionnalité.
Si, par exemple, l'Imprégnant renferme des poids égaux de pentachlorobiphényle, l'accroissement de capacité calculé serait seulement de 25%, tandis que l'expérience donne 40. S'il y a 75% de pentachlorobiphényle et 25% du produit nitrochloré, l'ac- croissement de capacité observé est supérieur de 93% à celui calculé par la règle des mélanges. Des améliorations du même ordre ont été observées dans le cas de me- sures à températures plus élevées.
Il est d'autant plus surprenant que les facteurs de puissance de ces compo- sitions diélectriques sont également très favorables, ainsi que l'indiquent les ré- sultats des mesures, rassemblés au tableau 16 ci-dessous, A désignant le pentachlo- robiphényle et B l'autre constituant.
TABLEAU 16.
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<tb>
Composition. <SEP> Facteur <SEP> de <SEP> puissance <SEP> en <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 75
<tb>
<tb> (B) <SEP> Tétrachloro <SEP> orthonitrobiphnyle <SEP> ................ <SEP> 0,50 <SEP> 0,86
<tb>
<tb> 75 <SEP> A <SEP> + <SEP> 25 <SEP> B.................. <SEP> 0,39 <SEP> 0,48
<tb>
<tb> 50 <SEP> A <SEP> + <SEP> 50 <SEP> B <SEP> ................... <SEP> 0,42 <SEP> 0,53
<tb>
<tb> 25 <SEP> A <SEP> + <SEP> 75 <SEP> B <SEP> ...............,.. <SEP> 0,39 <SEP> 0,75
<tb>
Les pointa de goutte et les viscosités des mélanges de ces constituants sont cependant plus élevés que ceux du pentachlorobiphényle séparé, mais à basse tempé- rature les caractéristiques et les pertes de capacité ne sont pas défavorablement influencées par la présence da composé nitré.
La réduction de capacité obsetvée dans les condensateurs témoins au biphényle castré entre +5 à -5 C., se produit également dans les condensateurs imprégnés au moyen des compositions décrites et à peu près dans le même intervalle de températures et non pas à des températures plus élevées, ainsi qu'on aurait pu s'y attendre,
Des résultats identiques ont été obtenus avec d'autres dérivés halogènes du biphényle, notamment avec des dérivés chlorés renfermant moins ou plus de 5 atomes
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de chlore en moyenne par molécule.
Par exemple une composition renfermant 75 parties (en poids) de trichlorobiphényle et 25 parties de tétrachloro-nitrobi- phényle a son point de goutte vers -14 C. et des propriétés diélectriques tout-à- fait favorables, Un mélange à poids égaux de ces mêmes substances possède son point de goutte à 0 et des propriétés diélectriques également excellentes, Les produits variés de dérivation ou de substitution de ces composés doivent être con- sidérés comme équivalents, notamment les dérivés halogénés du diphénylexyde, du
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diphénylméthane, du dibenzyle, de la diphényloétonet, De même, en remplacement des dérivés halogénée de l'ortho nitrobiphényle, on peut se servir d'autres carbures
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aromatiques chlorés renfermant un groupe nitro, entre autres,
les moaonitrodlphé- nylméthanes chlorés, les alpha nitronaphtalène chlorés, etc., le taux de chlorura- tion pouvant être plus ou moins considérable.
Ainsi, les condensateurs du type décrit, séchés à 100 , puis imprégnés avec
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un mélange de trichloroblphênyle et de tétrachloro ortho nitrobiphényle ont des caractéristiques semblables à celles des condensateurs décrits, mais où l'on em- ploie le pentachlorobiphêle comme constituant du mélange. Les condensateurs im- prégnés au trichloblphênyle ont à 25 Q , une capacité de 3,2 microfarads lorsqu'ils sont essayés sous 15 volts par millième de millimètre.
D'après les données numéri- ques ci-dessus, on peut calculer que l'imprégnation par un mélange à poids égaux de
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trlchlorobiphényle et d'ortho nitrotétrachlorobiphényle devrait entraîner une capa- cité de 3,80 mierofaradai mais l'expérience donne 4,12, soit un bénéfice de z par rapport au calcul d'après les capacités connues des condensateurs identiques, mais Imprégnés respectivement au trichlorobiphdnyle seul et à l'ortho-nitrotétre- chlorobiphényle seul. En même temps, cet accroissement de capacité n'est pas ac- compagné d'un facteur de puissance anormal, car les condensateurs Imprégnés de ces mélanges ont un facteur de puissance de 0,50 à 0,54 à 25 , sous 60 périodes. Des
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mélanges de triohlorobiphênyle et d'ortho nitrotêtraphlorobiphényle dans d'autres proportions se sont montrés non moins avantageux.
Si ces mélanges renferment 75 de trichloroblphényle, les condensateurs ont une capacité de 3,66 microfarada et un facteur de puissance de 0,53. La capacité dépasse donc de 53% celle que l'on pourrait calculer par la règle des mélangeât
Dans le tableau ci-dessous, pour abréger, on a représenté par A le pente- chlorobiphényle et par C le trichloro ortho nitrobiphényle.
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TABLEAU 20,
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<tb> composition <SEP> Variation <SEP> de
<tb>
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25.C 50*0 bzz capacité en % entre 25 & 75.0.
100% A .................................. s,acr 2,98 2,s9 - 5,7 85 A + 15 D ............................. 3,02 - 3,ouf1 - 0,66
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<tb> 75 <SEP> A <SEP> + <SEP> 25 <SEP> D <SEP> ............................. <SEP> 3,03 <SEP> 3,04 <SEP> 3,08 <SEP> + <SEP> 1,6 <SEP>
<tb>
<tb> 50 <SEP> A <SEP> + <SEP> 50 <SEP> D <SEP> ............................. <SEP> 2,87 <SEP> 2,89 <SEP> 3,03 <SEP> + <SEP> 5,6
<tb>
<tb> 25 <SEP> A <SEP> + <SEP> 75 <SEP> D <SEP> 2,21 <SEP> 2,25 <SEP> 2,40 <SEP> + <SEP> 8,6
<tb>
Le tableau ci-dessous indique les facteurs de puissance correspondants.
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'rABLEAU 21.
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Composition 25006 50 C. 75*C. 100 % A ...................................... A,30 0,29 0,30 85 1 + 15 D ................................. 0,28 - 0,37 75A+25D................................. 0,35 0,40 0,53 56l g + 50 D ................................. 0,36 0,43 0,61 85A75D................................. 0,42 0,62 1,18
Pour beaucoup d'installations de condensateurs, il est indispensable que la capacité en soit maintenue strictement, malgré les variations de température usuelle- ment rencontrées pendant l'application. Les condensateurs imprégnés aux huiles miné- rales ou aux dérivés chlores du biphényle subissent, par élévation de température, des pertes de capacité par comparaison avec la capacité observée à la température ambiante.
L'échauffement total et la température du diélectrique résultant de cet échauffement dépendent de la température extérieure, de la construction du condensateur et des dif- férentes conditions opératoires. L'emploi de composition renfermant de l'alpha nitro- ohloronaphtalène permet de contrôler les variations de capacité à mesure que la tem- pérature croit. On a représenté sur la fig. 3, les variations de capacité accompagnant une élévation de température et pour une série de mélanges.
Pour les condensateurs
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Imprégnez au pentachlorobiphénple, la capacité baisse de 5,'riz lorsque la température s'élève de 26 à 'T5 , Par addition du trichloro alpha nitrona.phtalene au pentachloro- biphényle, la baisse de capacité par élévation de température va en diminuant, De plus, pour un taux suffisant de dérivé nitré, la variation, d'abord négative, devient positive la capacité finit par croître avec la température. La composition parti- culière d'environ 17% de trichloro alpha nitronaphtalène et de 83% de pentachlo- biphényle est caractérisée par une capacité pratiquement constante dans l'intervalle
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