Brevet FR2246042A1 — publié le 19750425

La présente invention se rapporte à un condensateur pour haute tension à films plastiques, et elle concerne, plus particulièrement, un ensemble bobiné à condensateurs multiples pour hautes tensions. On utilise des condensateurs pour hautes tensions1 par exemple dans des montages multiplicateurs de tension que l'on emploie dans des réceptelrs de télévision pour engendrer des hautes tensions pour actionner les tubesimages. Ainsi les tensions de retour de balayage apparaissant dans l'étage horizontal final sont transformaos par le transformateur de lignes et ensuite appliquées au montage multiplicateur de tensions où elles sont élevées à la tension nécessaire, qui peut être de 25 KV dans le cas d'un tube à images couleurs. Jusqu'a présent, on a réalisé, de façon générale, les condensateurs haute tension sous la forme de condensateurs céramiques. En ce qui concerne la rigidité diélectrique, ces types de condensateurs ne présentent pratiquement pas de problèmes. Cependant, on utilise également des condensateurs à films plastiques dans ce but. Par exemple, on utilise des films de polyester résistant aux températures élevées, comme le téréphtalate de polyéthylène, pour fabriquer de tels condensateurs pour hautes tensions. Ces condensateurs à films de polyester sont protéges contre les hautes tensions, mais ils doivent etre rendus étanches par des moyens couteux et des matières appropriées pour garantir la stabilité, la résistance à lthumidité, les limites d'effluve et la solidité mecanique. D'autre part, il existe des condensateurs en films plastiques, tels que les condensateurs en polystyrène, dans lesquels une fermeture étanche est réalisée sans présenter de problèmes par suite des propriétés favorables de la matière, mais ce type de condensateur n'est pas protégé contre les hautes tensions. Dans de tels montages multiplicateurs de tension, on n'a utilise jusqu'à présent que des condensateurs céramiques ou à films plastiques appropriés,séparés spatialement, du fait que ces condensateurs ont la rigidité diélectrique nécessaire à la fois pour les tensions continues et pour les courants pulsés. Les condensateurs sont, en meme temps que les diodes du montage multiplicateur de tension, enfermés dans de la matière plastique, sous la forme d'un bloc, pour assurer la rigidité diélectrique nkcessaire. Il est également connu qu'on peut encapsuler des condensateurs céramioues par groupes, selon leur position dans le montage multiplicateur de tension. Cependant, notamment a cause de la dimension des condensateurs, ces blocs plastiques ont un très grand volume. L'invention a pour objet un condensateur en films plastiques devant etre utilisé comme condensateur pour hautes tensions qui soit d'une part protégé contre les hautes tensions et qui soit, de l'autre, rendu étanche sarXs frais notables. L'invention a également pour objet un ensemble bobiné à condensateurs multiples de hautes tensions,de petite dimension, en particulier dans le but de pouvoir réaliser un montage multiplicateur de tension de volume beaucoup plus petit, beaucoup plus facile et beaucoup moins couteux à fabriouer que les montages connus, la rigidité diélectrique restant identique. Selon l'invention, le diélectrique est constitué par des films de polystyrène et des films de polyester. En outre, selon l'invention, les condensateurs composants et/ou les groupes de condensateurs sont combinés pour obtenir une bobine de condensateur. Selon l'invention, plusieurs condensateurs de type bobiné sont enroulés les uns sur les autres. Ainsi, on obtient un très faible encombrement pour l'ensemble bobiné à condensateur multiple pour hautes tensions et, par suite, pour le montage multiplicateur de tensions. On met ainsi à profit de façon optimale les propriétés électriques et physiques des deux matières : la rigidité diélectrique élevée des films de polyester, en meme temps que les propriétés favorables- des films de polystyrène, en particulier leurs propriétés thermiques. Selon une caractéristique de l'invention, le diélectrique est forme par deux films de polystyrène avec un film de polyester intermédiaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, les films de polystyrène du diélectrique sont plus larges que les films de polyester. Cela permet aux films de polyester d'etre enfermés de façon hermétique par les films de polystyrène pendant le traitement thermique après serrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, une meme électrode est commune à au moins deux condensateurs composants ou deux groupes de condensateurs. De façon particulièrement avantageuse, les connexions électriques du condensateur sont encastrées et non soudées sur les électrodes en feuille métallique, ce qui évite des points de forte intensité de champ dans le condensateur. En ce qui concerne en particulier la rigidité diélectrique, il est avantageux de décaler entre elles les électrodes en feuille métallique du condensateur. Tes objets et earactéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels la figure 7 est une coupe de la structure stratifiée du condensateur bobiné, et la figure 2 représente le condensateur bobiné, ces deux figures montrant le début de la bobine du côté gauche et la fin de la bobine du côté droit ; les figures 3 à 5 représentent des montages de groupes de condensateurs en un seul ensemble bobiné les figures 6 et 7 représentent un montage de groupes de condensateurs en un seul ensemble bobiné ;; les figures 8a et eb représentent la structure stratifiée d'un ensemble bobiné à condensateur multiple pour hautes tensions, la figure 8a représentant la structure stratifiée du début de bobine, et la figure 8b représenta t la structure stratifiée de la fin de bobine. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne les électrodes en feuille métallique du condensateur, la rérerence 2 les films de polystyrène du diélectrique. Le dié}ectrique comprend deux films de polystyrène 2 entre lesquels est interposé un film de polyester 3. Les électrodes 1 en feuille métallique sont en aluminium. Pour une épaisseur des électrodes 1 de 6 microns, chacun des films de polystyrène 2 a une épaisseur d'environ 30 à 40 microns, et chacun des films de polystyrène 3 une épaisseur d'environ 20 à 30 microns. Avec un tel diélectrique mixte, on peut obtenir non seulement la rigidité diélectrique élevée nécessaire du condensateur pour hautes tensions, en cas de courant continu ou de courant pulsé, mais également des propriétés thermiques favorables, grâce au polystyrène. Ces propriétés thermiques favorables sont particulièrement importante s pendant la "cuisson, ciest-à-dire pendant le processus de traitement thermique après le bobinage. Ce traitement a lieu à une température à laquelle seuls les films de polystyrène se ramallissent : ees ces derniers enferment de façon hermétique les autres feuilles et films et rendent étanche le condensateur ; en plus de la protection contre l'humidité et d'un point d'amorçage de la décharge à effluve plus élevé, le condensateur est doué de solidité mécanique. Dans ce but, le film de polyester 3 est plus étroit que les films de polystyrène 2, comme le montre en particulier la figure 2. Les électrodes en feuille métallique 1 sont, quant à elles, plus étroites que les films de polyester 3 pour empecher la décharge à effluve et obtenir la rigidité diélectrique élevée nécessaire. Elles sont décalés de façon à ne pas t en regard l'une de l'autre dans 'a boBine, de sorte que la rigidité diélectrique du condensateur est encore accrue. Les connexions électriques 4 et 5 du condensateur sont des fils de cuivre aplatis étamés, qui sont seulement encastrés et non soudés sur les électrodes en feuille métallique, de façon à éviter des points de forte intensité de champ dans le condensateur. Pendant la cuisson du polystyrène ces connexions 4 et 5 deviennent résistantes mécaniquement. On évite également des points de forte intensité de champ en utilisant des films de polystyrène ou de polyester supplémentaires comme bandes de renforcement, le film de polystyrène 6 étant placé comme renforcement de bordure au début de ltélectrode 1 du condensateur, et en utilisant le film de polystyrène 7 aux connexions 4 et 5. Les fils diélectriques 2 et 3 sont plus longs que les électrodes en feuille métallique 1 pour éviter que le condensateur soit menacé par des tensions de claquage, des décharges à effluve, etc ; ils sont détachés à l'extrémité de la bobine, à l'exception d'au moins un film de recouvrement 8 en polystyrène.Ce film de recouvrement 8 fait saillie de telle façon que huit autres enroulements de recouvrement environ peuvent être appliqués à la bobine. Une enveloppe de fermeture étanche supplémentaire, tel qu'un film emmanché à chaud, peut être prévue, mais ce n'est pas nécessaire. L'âme de la bobine constituant le condensateur bobiné (non représenté en détail) comprend des films diélectriques enroulés sans feuilles métalliques, ce qui augmente encore la rigidité diélectrique. Sur la figure 3, deux condensateurs pour haute tension séparés 10 et 20, indépendants l'un de l'autre, sont combinés en un ensémble à condensateurs bobinés unique 30. Les connexions sont agencées selon la position de la bobine 30 dans le circuit électrique respectif : les connexions de chaque condensateur sortent à des extrémités différentes de la bobine, comme le montre la figure ena,ou à une même extrémité, comme le montre la figure. en b. Sur la figure 4, deux condensateurs 40 et 50 ayant une électrode commune sont combinés en un seul condensateur bobine 60. Sur la figureena,l'e'lectrode commune sort à l'une des extrémités de la bobine, tandis que les électrodes opposées sortent à l'autre extrémité. Sur la figureenb,l"electrode commune et ltélectrode opposée du condensateur 40 sortent à une extrémité de la bobine, tandis que ltélectrode opposée du condensateur 50 sort à l'autre extrémité. Cette combinaison représente deux condensateurs montés en série avec ltélectrode commune qui sort, et elle représente dans un montage multiplicateur dé tension soit les condensateurs fonctionnant avec tension continue d'une cascade à trois étages soit les condensateurs fonctionnant avec une tension alternative d'une cascade à cinq étages, Les trois condensateurs 70, 80 et 90 de la figure 5 sont combinés en un seul ensemble condensateurs bobinés 100 de telle façon qu'il y a une électrode commune pour les condensateurs 70 et 80 et une électrode commune pour les condensateurs 80 et 90.L'électrode commune des condensateurs 70 et 80 et l'électrode opposée du oondensateur 70 sortent à l'une des extrémités de la bobine 100, tandis que les autres connexions, c > est-à-dire ltélectr ee commune des condensateurs 80 et 90 et ltélectrode opposée du condensateur 90, sortent à l'autre extrémité. Cette combinaison représente trois condensateurs en série dont deux électrodes communes sortent, et elle constitue, dans un montage multiplicateur de tension, les condensateurs fonctionnant avec une tension continue dans une cascade à cinq étages. Selon la figure 6, deux groupes de condensateurs séparés 110 et 120 comprennent les condensateurs 130, 140 et 150, 160, 170, et ils sont combinés en un seul ensemble à condensateurs bobinés 180. Dans le groupe de condensateurs 110, les deux condensateurs 130 et 140 ont une électrode commune. Cette électrode commune et les électrodes opposées des deux condensateurs sortent à l'une des extrémités du condensateur bobiné 180. Dans le groupe 120, il y a une électrode commune aux condensateurs 150 et 160 et une électrode commune aux condensateurs 160 et 170. Toutes les connexions de ce groupe, c'est-à-dire les électrodes communes ainsi que les trois électrodes opposées des condensateurs, sortent à l'une des extrémités du condensateur bobiné 180. Dans cette combinaison, dans un montage multiplicateur de tensions, le groupe de condensateurs 110 constitue les condensateurs fonctionnant avec une tension continue dans une cascade à cinq étages et le groupe de condensateurs 120 les condensateurs fonctionnant avec un- courant alternatif, c'est-à-dire que tous les condensateurs de la cascade sont combinés en une meme bobine à condensateurs. Deux groupes de condensateurs 190 et 200 représentés sur la figure 7 comprennent les condensateurs 210, 220 et 230, 240 et sont combinés en une meme bobine de condensateurs 250. Les deux groupes de condensateurs ont une électrode commune. Les connexions du groupe de condensateurs 190 et l'électrode commune sortent à l'une des extrémités de la bobine 250 ; les connexions de l'autre groupe 200 sortent à l'autre extrémité. Sur les figures 8a et 8b, la référence numérique 260 désigne les électrodes en feuille métallique, tandis que les films de polystyrène et de polyester du diélectrique sont désignes respectivement par les références 270 et 280 ; les références 290 et 300 désignent des connexions, respectivement d'un premier condensateur et d'un second condensateur pour hautes tensions multiples, tandis que les références 310 et 320 désignent des bandes de polystyrène supplémentaires. Les électrodes 260 des condensateurs pour hautes tensions sont des feuilles d'aluminium de 6 microns d'épaisseur, par exemple. Pour obtenir la rigidité diélectrique élevée nécessaire à la fois pour les tensions alternatives et les courants pulsés, le diélectriQue est réalisé sous la forme d'un diélectrique mixte.: le film de polyester 280 de 20 microns d'épaisseur, par exemple, est disposé entre les deux films de polystyrène 270 de 30 à 40 microns d'épaisseur, par exemple. Les connexions 290 et 300 sont des fils conducteurs aplatis, par exemple en cuivre étamé, qui sont enroulés ou encastrés, mais non soudés aux électrodes en feuille métallique 260, de façon à éviter des points de forte intensité de champ électrique dans le condensateur, ce qui aurait un effet défavorable sur la rigidité diélectrique.De plus, en ce qui concerne la rigidité diélectrisue, les électrodes de feuille métallique 260 sont décalées l'une par rapport à l'autre, de sorte qu'elles ne sont pas l'une en face de l'autre dans la bobine . De plus, pour augmenter la rigidité diélectrique, le début de l'électrode 260 et les connexiqns encastrées 290 et 300 au moins sont recouverts par les bandes de polystyrène supplémentaires 310 et 320. Ces dernières constituent des bandes de renforcement et elles ont 15 microns d'épaisseur, par exemple. Pendant le traitement thermique faisant suite au bobinage ("cuisson"), on rend le condensateur résistant à l'humidité et on lui donne sa solidité mécanique ainsi que des propriétés de décharge et de claquage favorables. La température doit avoir une valeur telle que seuls les films de polystyrène ramollissent, c'est-à-dire que la cuisson n'agit que sur le polystyrène. Les films de polystyrène 270 du diélectrique sont plus larges que les films de polyester 280 qui sont, quant à eux , plus larges que les électrodes en feuille métallique 260. Pour rendre étanche le eondensateur, un film de polystyrène 270a au moins fait saillie au-dela des autres films et feuilles aux extrémités de la bobine ; les électrodes à feuille métallique 260 et les films de polyester 280 sont ainsi complétement enfermés pendant la cuisson. On prévoit au moins un enroulement libre de films diélectriques entre les condensateurs composants séparés ou les groupes séparés de la bobine. Il entre de meme dans le cadre de l'invention que le diélectrique mixte d'un ensemble à condensateurs multiples pour hautes tensions comprenne ou bien un film de polystyrène et un film de polyester, ou bien plusieurs films disposés alternativement, au lieu de la structure en sandwich poly s tyrène-polyester-polystyrène, mais la somme des épaisseurs des films doit atteindre approximativement l'épaisseur du diélectrique ci-dessus. Les bandes de renforcement 310 et 320 placées au-dessus du début de l'électrode en feuille métallique comme renforcement marginal, et au-dessus des connexions encastrées 290 et 300, peuvent être supprimées dans certaines circonstances. Dans ce cas,cependant, il est avantageux que le diélectrique soit corrélativement plus épais de façon à ne pas nuire à la rigidité diélectrique du condensateur. Si l'on prévoit une enveloppe supplémentaire (film emmanché à chaud), on peut supprimer les enroulements de recouvrement, toutes les couches du diélectrique ayant, dans ce cas, la même longueur. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemples et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATItNS 1. Condensateur haute tension à films plastiques, caractérisé en ce que le diélectrique y est constitué par des films de polystyrène et de polyester. 2. Condensateur haute tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diélectrique y est constitué par deux films de polystyrène comprenant un film de polyester intercalé, la largeur des films de polystyrène étant supérieure à celle du film de polyester. 3. Condensateur haute tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que les connexions qu'il comporte y sont encastrées. 4. Condensateur haute tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes qu'il comporte sont faites en feuille métallique s décalées l'une par rapport à l'autre et en ce qu'au moins le début d'une telle électrode est recouvert d'une bande de polystyrène, les films diélectriques étant éventuellement plus longs que les électrodes métalliques. 5. Condensateur haute tension selon les revendications 1 et 9 et 4, caractérisé en ce que les électrodes sont faites d'un métal tel l'aluminium et les connexions encastrées sont des fils de cuivre non soudés aux dites électrodes. 6. Ensemble condensateur pour haute tension, caractérisé en ce que, fait d'un assemblage bobiné d'éléments condensateurs, au moins l'un d'entre ces éléments est un condensateur selon la revendication 1. 7. Ensemble condensateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs condensateurs de type bobiné enroulés les- uns sur les autres. 8. Ensemble condensateur selon la revendication 6, caractérisé en ce outil comporte au moins une électrode commune à deux condensateurs, voire à deux groupes de condensateurs. 9. Ensemble condensateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un enroulement libre de film diélectrique, disposé entre les condensateurs ou groupes de condensateurs séparés entre eux.