Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Michel COULON : Directeur de la Recherche et de la Technologie
-
Conrad REYNVAAN : Directeur Technique du Département Applications Électriques
-
Jacques MAIRE : Directeur Scientifique en retraite
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Lire l’articleINTRODUCTION
Directeurs à la société Le Carbone-Lorraine
L’élément carbone, du fait de ses propriétés, est le constituant essentiel ou unique de toute une série de matériaux aux applications diverses.
Cet article [D 2 660] est consacré, exclusivement, aux applications en électrotechnique, qui ne représentent qu’une partie de son utilisation. Après avoir rappelé les propriétés générales des carbones et des graphites 1, décrit certains procédés de fabrication traditionnels et les nouveaux produits, nous abordons les applications avec passage de courant électrique :
-
électrodes (§ 2.1 et 2.3), en particulier dans les piles électriques, pour lesquelles on utilise l’inertie chimique du carbone ;
-
charbons d’arc électrique 2.2 où l’on fait appel à la réfractarité et à la faible résistivité du graphite ;
-
effet Joule 2.4 où l’on joue sur un assez large domaine de résistivité des matériaux carbonés ;
-
contacts électriques, fixes ou glissants 3, dans lesquels, outre la réfractarité, c’est l’insoudabilité du carbone qui le rend indispensable, en particulier dans les balais pour moteurs électriques, principales applications en électrotechnique.
Pour plus de détails concernant les généralités et les autres applications du carbone, on pourra consulter les ouvrages et revues cités en [Doc. D 2 660], aux références [1] à [8], ainsi que les abstracts des congrès Carbone qui ont lieu tous les ans dans le monde (États-Unis, Europe et Japon). Concernant les contacts électriques et les balais, on consultera les comptes rendus des conférences internationales et des « Holm conférences ».
L’avenir réserve encore de beaux jours au carbone et à ses composés d’intercalation, en particulier en ce qui concerne les molécules de carbone sphériques récemment découvertes : les fullerènes, dont les propriétés sont encore assez mal connues (supraconductivité, lubrification, stockage de l’énergie).
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Présentation
Généralités
En anglais
3. Contacts électriques fixes et glissants
On distingue deux types principaux de contacts [20] [21] :
-
les contacts fixes avec séparation perpendiculaire (contacts ouvrants) ou parallèle (interrupteurs, coupe-circuit) à la surface de contact ;
-
les contacts glissants :
-
dans un cas, les surfaces des deux éléments en contact sont réduites et utilisées en permanence (balais sur collecteur et bagues),
-
dans un autre cas, une seule surface est réduite et toujours en frottement sur la surface d’un élément pratiquement infini (frotteurs), la surface en contact n’étant jamais la même.
-
Dans ces applications, l’intérêt du carbone et, plus souvent, du graphite est de ne pas fondre en donnant des points de soudure comme le font les métaux et de présenter un faible coefficient de frottement pour les contacts glissants.
3.1 Contacts de coupure
Pour ces contacts, on trouve deux nuances à base de carbone : les frittés de poudres d’argent et de graphite et les imprégnés d’argent ou d’autres métaux (cadmium, cuivre). Les caractéristiques des contacts à l’argent sont données dans le tableau 9.
La fixation des contacts sur leurs supports conducteurs peut être assurée (suivant le taux d’argent) par sertissage, soudage, vissage ou brasage.
Si le carbone peut être utilisé dans des conditions sévères (courant, durée, forme et nombre de cycles), il ne résiste pas aux conditions extrêmes présentes à la rupture de courant de certains contacteurs (rétablissement du courant après rupture inévitable, du fait du maintien de l’arc). Malgré des efforts récents pour trouver de nouvelles nuances universelles, les contacts à base de carbone présentent les défauts suivants :
-
réamorçage de l’arc apparu à la rupture, du fait de la volatilisation du carbone ;
-
court-circuit dans le contacteur, dû au dépôt de particules fines de carbone sur la surface interne du boîtier ;
-
enfin, dégradation de la surface des carbones et des graphites imprégnés de métaux du fait du non-remouillage du carbone par les particules fondues formées lors de la rupture du courant.
C’est, en pratique, les frittés argent-oxyde de cadmium ou mieux argent-oxyde d’étain...
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Contacts électriques fixes et glissants
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Les carbones - . Groupe Français d’Étude des Carbones. Masson & Cie (1965).
-
(2) - WALKER (Ph.L.), THROWER (P.A.) - Chemistry and physics of carbon. - 23 tomes déjà publiés. Marcel Dekker (1965).
-
(3) - * - CARBON. Pergamon Press. Revue internationale publiée depuis (1963).
-
(4) - * - Proceedings of the Carbon Conferences 1953-1955 Buffalo (USA). Abstracts Pergamon Press par les différentes universités américaines (1957-1993).
-
(5) - * - Abstracts of the other European conferences : G.B (London) 1957-1965-1970-1974-1978-1980-1986-1992 publiés par Society of Chemical Industry ; RFA 1972-1976-1982-1988 publiés par Deutsche Keramische Gesellschaft ; F 1960-1968-1976-1984-1990. Groupe Français d’Étude des Carbones édités par le Journal de Chimie-Physique.
-
(6) - * - Japon...
ANNEXES
1 Dans les Techniques de l’Ingénieur
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Traité Matériaux non métalliques
TI 1. DUMAS (D.), PARISOT (C.) et BUSCAILHON (A.) - Carbones et graphites - . A 7 400. 11.1984. (supprimé en mai 1996).
Traité Génie mécanique
TI 2. CORNUAULT (P.) - Modérateurs en graphite - . B 3 680. 1981. (supprimé en mai 1996).
TI 3. CUNTZ (J.-M.), PELLEREAU (H.) et CORDIER (F.) - Usinage chimique - . B 7 260. 1994.
TI 4. KREMER (D.) - Usinages par électroérosion - . BM 7 251. 2000.
TI 5. CAZES (R.) - Soudage par résistance - . B 7 720. 1993.
Traité Génie électrique
TI 6. BRENET (J.) - Piles électriques - . D 3 900. 1987. (supprimé en février 2002).
TI 7. STEVENS (P.), LAMY (C.), CASSIR (M.), NOVEL-CATTIN (F.) et HAMMOU (A.) - Piles à combustible - . D 3 340. 2000.
TI 8. FÉCHANT (L.) - Appareillage électrique à basse tension - . D 4 860 à D 4 868. 1984 à 1986.
TI 9. VACQUIÉ (S.) - Arc électrique - . D 2 870. 1995.
TI 10. BERNOT (F.) - Moteurs à courant continu. Constitution et fonctionnement - . D 3 555. 1999.
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