FR2624684A1 - Method and device for cooling electrical panels - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de refroidissement des tableaux d'alimentation et de commande d'installations électriques. The present invention relates to a method of cooling the power supply and control panels of electrical installations.
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. The supply of electricity and the control of electrical installations is usually done by grouping in tables the circuits and the power units, of auxiliary controls. These tables generally consist of a set of drawers placed in a frame of-cabinet; Each drawer contains the components specific to its function (contactors, circuit breakers, fuses, relays, transformers, converters, ...). Each drawer, by sliding on its slides, is electrically pluggable and withdrawable on the corresponding circuits.
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. In the operation of such an installation, the electrical and electronic components generate heat, which must be removed to maintain an acceptable temperature in the cabinet.
Ce refroidissement est habituellement assuré par un (des) ventilateur(s) qui fait (font) circuler de l'air à travers l'armoire. This cooling is usually provided by a fan (s) which circulates air through the cabinet.
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.This known method has various drawbacks and limitations
- limitation in room with a warm atmosphere, where the ambient air is too hot for efficient cooling
- limitation in confined spaces, where the lack of space and the little fresh air available do not allow the fan to be supplied with sufficient air flow;
- the air flow propelled by the ventilator circulates through the cabinet while being distributed between its various drawers according to their geometry and aerodynamics, in a way which a priori is unrelated to the need for cooling defined in each place by the release of heat from the organs there. To ensure sufficient cooling everywhere, in particular, in the hottest places, ventilation must therefore be necessarily oversized
- requirement of maintenance of the fans, and noise of these rotating machines.
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. The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to extend the possibilities of installing electrical panels by means of an improved cooling process.
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. According to the invention, the method of cooling these drawers is characterized in that a coolant is circulated in circuits incorporated in the drawers of the tables.
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. This cooling process, the implementation of which is simple, makes it possible to obtain effective cooling even when the electrical panels are located in a hot and / or confined environment. In addition, this cooling is adjustable to the heat removal needs of each drawer of the electrical panels and it is silent, because there can be no movable member such as a fan in these panels, the only movable member being a hydraulic pump ensuring the circulation of the coolant, but this can be installed at a distance from the switchboards. Furthermore, cooling by means of circuits incorporated in the drawers does not affect the size of the latter and does not require maintenance.
Selon un autre aspect, l'invention concerne le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité. According to another aspect, the invention relates to the device for implementing the above method.
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. One embodiment of such a device consists in providing each drawer with a hydraulic circuit (tube or equivalent pipe, in the form of a zig-zag or coil or other) where a coolant circulates. This circuit is preferably integrated in one or more plates constituting one or more faces or internal partition (s) of the drawer.
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. Thus, the presence of this cooling circuit does not affect the interior volume of the drawer while ensuring effective cooling of the interior thereof.
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. The characteristics of the circuit (length, diameter, layout, flow) can be defined according to the amount of heat released in the drawer, and the precise location of the components that release it. Thus the heat is captured and discharged at the 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. The two ends of this circuit (inlet and outlet of the liquid) open from the drawer by end caps, preferably located on the front face (faceplate) of the drawer, which is visible and permanently accessible.
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. These nozzles are connected by flexible pipes fitted with known automatic quick couplings, to pipes for supplying the cold liquid and for discharging the hot liquid. Each fitting is fitted with a device which stops the flow of liquid as soon as it is disconnected. The liquid supply and evacuation pipes are advantageously arranged on the frame of the cabinet, along the uprights which frame these drawers; thus they are visible and permanently accessible. Each pipe is fitted with end fittings at the level of each drawer, so that the circuits of each drawer can be conveniently connected / disconnected, without having to intervene on the other drawers.
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.The realization of the hydraulic circuit of a drawer can be conceived in various ways: tube shaped according to an adequate layout and fixed to the faces or partitions of the drawer, curtain of tubes along a face or a partition of the drawer, coil surrounding an electrical component giving off a lot of heat,
An advantageous arrangement of such a hydraulic circuit consists in integrating it into two plates constituting the upper and lower walls of the drawer.
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. Thus, the installation of the circuit in the drawer occupies the minimum of space. Because these two plates constitute the two most important walls of the drawer, the electrical members situated between these two plates are optimally cooled.
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. One can for example make this arrangement by constituting a plate by means of two half-plates hollowed out of grooves such that by applying the two half-plates one against the other according to their joint plane, one forms in the plate a continuous duct constituting a hydraulic circuit.
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. This embodiment involves a plate thick enough to contain the circuit. This plate # can be lightened by recesses in the half-plates.
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. Of course, the hydraulic cooling according to the method of the invention does not prevent that air cooling can also be installed. In particular, it is possible to provide some (or all) drawers with a small auxiliary fan, which can be started in emergency in case of insufficient or incident on the hydraulic cooling of the drawer.
D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description qui va suivre. Other features and advantages of the invention will also emerge from the description which follows.
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.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples
- Figure 1 shows, in perspective, a drawer of an electrical panel provided with two cooling circuits
FIG. 2 is a plan view from above of the drawer,
- Figure 3 is a sectional view along the plane 111-111 of 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. In the embodiment of FIG. 1, the drawer for an electrical panel has the general shape of a rectangular parallelepiped with a front face or faceplate 1 and a bottom 2. The front face 1 is provided with a handle 3 allowing it to be removed from the table and hook it up by sliding along slides 4. Its side faces and its back side are generally open.
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. In the example shown, the drawer is provided with two circuits 5, 6 of coolant. One 5 of these circuits is located in a plate 7 c # constituting the upper wall and the other in a plate 8 constituting the lower wall of the drawer.
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. Each of the two circuits 5, 6 has a sinuous path which starts from a cold liquid inlet nozzle 9a, 9b and ends at a hot liquid outlet nozzle lova, lOb; these two end pieces are located on the front face 1 of the drawer. The cold liquid supply lines 11 and hot liquid discharge lines 12 are installed along an upright 11 of the cabinet. These lines 11, 12 are provided, at each circuit of the drawer, with inlet ends 11a and outlet lib for liquid. The connections between these nozzles 11a and 11b and the nozzles 9a, iota, 9b, 10b are made by flexible pipes 14 provided with automatic quick couplings 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. The flexible pipes 14 allow the slide to slide on its slides 4 without having to touch the fittings 15, therefore without interrupting the hydraulic circuit, that is to say the cooling.
Pour pouvoir extraire complètement le tiroir, il suffit de débrancher les raccords rapides automatiques 15. To be able to completely extract the drawer, simply disconnect the automatic quick couplings 15.
Cette opération ne perturbe pas le refroidissement des autres tiroirs.This operation does not disturb the cooling of the other drawers.
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. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the circuits 5 and 6 describe a sinuous path and each comprise substantially parallel and equidistant portions, which makes it possible to obtain a uniform distribution of the temperature over the entire surface of the plates 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.Of course, the position and the layout of the circuits 5, 6 shown in FIGS. 1 and 2 are not given. as an example. A person skilled in the art can imagine other possibilities depending on the components installed in each drawer.,
Optionally, the drawer can be provided with a small auxiliary fan 17 (see also FIG. 3) integrated in the rear wall 2 of the drawer which will only be started when necessary, as a backup. It is possible to instrument circuits 5, 6 of the drawer, and the pipes, with flow temperature control devices, etc.
Par ailleurs, le ventilateur de secours 17 peut être mis en fonctionnement lorsque la température à l'intérieur dépasse un seuil prédéterminé.Furthermore, the emergency fan 17 can be turned on when the temperature inside exceeds a predetermined threshold.
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. As seen on the other hand in Figure 3, each plate 7, 8 made for example of aluminum alloy (light and good conductor of heat) consists of two half-plates 7a, 7b; 8a, 8b each of which is hollowed out with grooves Sa, 5b; 6a, 6b of adequate shape. By applying the two half-plates 7a, 7b; 8a, 8b one against the other along their joint plane 18, and ensuring the tightness of this joint plane by gluing or by any other known method, the grooves 5a, 5b; 6a, 6b which are located face to face constitute circuits 5 and 6. This particular embodiment of the cooling circuits 5 and 6 has the advantage of avoiding any connection of tubes and any welding inside the drawer.
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. It is also possible to provide in the half-plates recesses 20 which do not communicate with the hydraulic conduits and which make it possible to lighten the plates 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. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many modifications can be made to them without departing from the scope of the 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. Thus cooling circuits could also be incorporated in the side walls of the drawer and / or in internal partitions # thereof.
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