Brevet FR2270668A1 — publié le 19751205

La présente invention concerne un procédé de régénération d'un condensateur dont les armatures sont constituées par une couche de métallisation d'un diélectrique, selon lequel on décharge dans ledit condensateur l'énergie emmagasinée dans un second condensateur de capacité plus élevée. Les condensateurs à diélectrique métallisé présentent, après assemblage des couches de diélectriques et d'armatures nécessaires, des défauts d'isolement qui doivent etre éliminés par un traitement particulier appelé régénération. Les condensateurs dits multicouches, qui utilisent plusieurs couches de diélectrique superposées dont certaines sont métallisées, ne sont pas exempts de ces défauts. La régénération, qui consiste à neutraliser les défauts en vaporisant une partie de la couche métallisée autour de chaque défaut, est obtenue en appliquant au condensateur une tension, continue ou alternative, plus élevée que sa tension de service. Mais lorsqu'on utilise une tension continue, ou lorsqu'on interrompt une tension alternative, par exemple sinusoidale, à un instant quelconque, différent du passage par zéro, il se produit une polarisation du diélectrique : la résistance d'isolement n'est plus symétrique, selon le sens de la tension appliquée ultérieurement ; on constate l'existence d'hystérésis diélectrique caractérisé par des pertes accrues, notamment sous tension alternative à basse fréquence, et par une alteration des caractéristiques diélectriques dans le temps.L'effet mémoire que présente un condensateur ainsi traité peut atteindre des proportions importantes ; un condensateur mis sous tension puis déchargé, peut reprendre spontanément après un temps plus ou moins long, une charge dont la tension peut atteindre iDs de la tension de charge précédente. Les petits condensateurs, les condensateurs monocouche peuvent etre régénérés en suivant le procédé décrit dans le brevet français 1.548.638 qui concerne un procédé et un dispositif de régénération de condensateurs au moyen d'une série d'impulsions de tension alternative séparées par des temps de repos, chaque impulsion comportant une montée progressive de la tension. Mais ce procédé est limité, d'une part, par la tension de la source à fréquence industrielle, d'autre part, par l'importance relative de la puissance réactive mise en jeu tant à la source que dans le condensateur en cours de régénération. Ce procédé n'est pas adapté au fortes tensions ou aux fortes capacités, les courants efficaces mis en jeu pouvant entraîner des altérations graves, notamment au niveau des prises de contact du condensateur. On connaît par ailleurs les procédés selon lesquels l'énergie de régénération est obtenue par la décharge d'un condensateur réservoir, de capacité plus élevée que le condensateur à régénérer. Mais ces procédés présentent les inconvénients mentionnées cidessus : polarisation du diélectrique, limitation en tension, forte puissance réactive mise en jeu. La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients des procédés connus mentionnés plus haut et de permettre la régénération de condensateurs à diélectrique métallisé dans de bonnes conditions, en particulier lorsque les condensateurs ont de fortes capacités et sont destinés à être chargés sous tension élevée. L'invention doit permettre notamment la régénération des condensateurs à diélectrique métallisé multicouches. Selon l'invention, le procédé de régénération d'un condensateur dont les armatures sont constituées par une couche de métallisation d'un diélectrique, selon lequel on décharge dans ledit condensateur l'énergie emmagasinée dans un second condensateur de capacité plus élevée, est remarquable principalement en ce que ladite décharge est une décharge oscillante amortie, obtenue par l'intermédiaire d'un circuit comportant au moins une inductance en série avec ledit second condensateur et une inductance en parallèle avec le condensateur à régénérer. Le procédé utilise une tension alternative, qui peut etre élevée, de basse fréquence, dont l'amplitude est décroissante. L'énergie utilisée n'est pas empruntée directement à la source disponible. L'amplitude des oscillations revenant toujours à zéro en fin d'amortissement, l'effet de polarisation du diélectrique est totalement éliminé. Le procédé permet en outre d'effectuer des mesures de contrôle de la régénération immédiatement après celle-ci, sans etre obligé d'attendre la stabilisation du diélectrique. L'inductance placée en série avec le second condensateur, qui est le réservoir d'énergie du circuit, détermine surtout la hauteur et la forme de la première oscillation de l'impulsion de décharge lorsque le condensateur à régénérer est encore déchargé. L'inductance placée en parallèle avec le condensateur à régénérer détermine surtout la forme des oscillations et leur amortissement. Compte tenu de la résistance interne de ces inductances et de la possibilité d'ajouter en série avec ces inductancesss des résistarr- ces de valeur-déterminée, le procédé permet d'adapter les paramètres du circuit intermédiaire pour satisfaire au mieux l'opéra- tion de régénération, et notamment, de limiter ltintensité du cours rant efficace des décharges, en fonction des défauts existants. Par contre le'coursant de crete ayant une intensité considérablement plus élevée que le courant efficace, il est possible d'utiliser l'effet de fusible qui est ainsi provoqué à la jonction entre une métallisation d'armature et le mental de contact déposé par projection, en vue de déceler les contacts défectueux. Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé, on insère entre le condensateur à régénérer et le second condensateur faisant office de réservoir, un dispositif de transformation de tension, dont le rapport de transformation est au moins égal à 1. Le dispositif de transformation de tension permet d'obtenir une tension de régénération distincte de la tension de charge du condensateur réservoir, et de préférence une tension de régénération nettement supérieure. Le dispositif de transformation de tension peut etre un autotransformateur ou un transformateur. Avantageusement-, dans l'un ou l'autre cas, des prises sont prévues pour ajuster le rapport de transformation ; différents rapports de transformation supérieurs à 1 permettent ainsi d'obtenir un transfert d'énergie sous la tension élevée la mieux adaptée au condensateur à régénérer. On sait qu'il est préférable que la tension élevée nécessaire à la régénération ne soit pas appliquée directement sans au moins quelques paliers à des tensions intermédiaires croissantes, ceci pour éviter de trop nombreux claquages simultanés entre lesquels l'énergie disponible serait trop et mal répartie. Le procédé selon l'invention est de préférence appliqué en envoyant dans le condensateur à régénérer une série de décharges oscillantes asor- ties successives, d'amplitudes maximales croissantes, séparées par des temps de repos. Les temps de repos, s'ils sont suffisants, permettent d'evi- ter l'échauffement des condensateurs. La montée progressive de l'amplitude maximale des décharges entraîne une répartition dans le temps des régénérations des points nécessitant des tensions différentes. Si l'on applique ainsi une série de décharges d'amplitudes maximales croissantes, en utilisant par exemple les prises d'un transformateur ou d'un autotransformateur, il est par fois avantageux d'effectuer cette progression en modifiant le rapport de transformation seulement toutes les n décharges, n étant un nombre entier supérieur à 1. Un autre moyen de modifier les caractéristiques du circuit de décharge, en fonction des condensateurs à régénérer, consiste à utiliser comme condensateur réservoir, une batterie de condensateurs mis en série et/ou en parallèle. La batterie est chargée sous une tension qui peut etre constante et l'on ajuste sa capacité en fonction des énergies et des formes de décharges voulues, en modifiant le branchement des éléments capacitifs de la batterie. On peut également modifier les caractéristiques de la décharge en modifiant la tension de charge du condensateur réservoir. La présente invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comporte un condensateur réservoir d'énergie branchée aux bornes d'une source de tension continue et, aux bornes dudit condensateur réservoir, -un circuit comprenant une inductance en série avec un ensemble constitué par le condensateur à régénérer et une seconde inductance en parallèle avec ce dernier. Avantageusement la seconde inductance est constituée par un transformateur ou un autotransformateur, de préférence avec plusieurs prises permettant de changer de rapport de transformation. Avantageusement le condensateur réservoir est constitué par une batterie de condensateurs montés en série parallèle, permettant d'ajuster la capacité de I'ensemble. L'invention est applicable à la régénération des condensateurs dont les armatures sont constituées par la couche de métallisation d'un diélectrique, que celui-ci soit un papier ou un matériau plastique, le métal des armatures étant l'un quelconque des métaux utilisés dans les condensateurs régénérables. En particulier, l'invention s'applique à la régénération des condensateurs dits multicouches comportant un papier métallisé ou un plastique métallisé comme armature. L'invention permet de régénérer notamment les éléments de condensateurs de forte capacité, par exemple plusieurs microfarads, destinés à fonctionner sous des tensions élevées, par exemple 1000 à 6000 volts par élément. L'invention peut s'appliquer également à la dépolarisation des diélectriques dans des condensateurs, à diélectrique métallisé ou non. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un diagramme montrant la variation de la ten sion aux bornes d'un condensateur régénéré selon l'invention, en fonction du temps, au cours d'une impulsion de régénération. La figure 2 est le schéma d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure- 3 est le schéma d'un autre dispositif de mise en oeuvre du procédé. Un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend, conformément au schéma de la figure 2, une source de tension continue 1, un condensateur réservoir 2 branché aux bornes de la source 1, un organe de commutation 3 en série avec une pre mière inductance 4, une première résistance 5, une seconde inductance 6 et une seconde résistance 7. Aux bornes 8 et 9 de la combl- naison formée par l'inductance 6 et la résistance 7, on peut brancher un condensateur à régénérer 10. Le commutateur 3 est d'abord mis dans la position de charge du condensateur 2, puis dans la position représentée, de décharge du condensateur 2 dans le circuit inductif ; selon les valeurs données aux inductances 4 et 7, aux résistances 5 et 6 et selon la valeur de la capacité du condensateur 10, on obtient des oscillations telles que représentées par la courbe de la figure 1 de la tension V aux bornes 8, 9 en fonction du temps t au cours de ltim- pulsion provoquée par la fermeture de l'interrupteur 3. Les résistances 5 et 6 peuvent être constituées en partie ou en totalité par les résistances internes des inductances 4 et 7 respectivement. Le dispositif dont le schéma est représenté sur la figure 2, comporte des éléments correspondant à ceux du schéma de la figure 1: une source de tension:11, une batterie de condensateurs réservoirs 12, un organe de commutation 13, une première inductance 14 et une première résistance 15, un transformateur 17 qui constitue l'équi- valent de la seconde inductance du schéma de la figure 1, une résistance 16 et un condensateur à régénérer 20 branché entre des bornes 18 et 19. Le primaire 21 et/ou le secondaire 23 du transformateur 17 comporte des prises 22 qui permettent de choisir un rapport de transformation optimal. De même, la batterie 12 doit permettre d'ajuster l'énergie de l'impulsion de régénération suivant les besoins. Le commutateur inverseur 13, peut se présenter sous différentes formes. Il peut etre constitué par plusieurs interrupteurs et il est avantageux de commander l'impulsion de décharge de régénération au moyen d'un thyristor. On donne ci-après, à titre d'exemple, les valeurs des éléments d'un dispositif selon l'invention conforme au schéma de la figure 2. La source 1 donne une tension réglable de O à 2000 volts, le condensateur réservoir 2 a une capacité de- 100 microfarads, l'inductance 4 est de 40 millihenrys et sa résistance série est de l'ordre de 1 ohm, l'inductance 7 est de 100 millihenrys et sa résistance série est de l'ordre de. 10 à 100 millièmes d'ohm. Ces valeurs correspondent à un dispositif permettant de régé- nérer des condensateurs d'une capacité comprise entre. 1 et 20 microfarads au moins. - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de régénération d'un condensateur dont les armatures sont constituées par une couche de métallisation d'un dié- lectrique, selon lequel on décharge dans ledit condensateur l'éner- gie emmagasinee dans un second condensateur réservoir de capacite plus élevée, caractérisé en ce que ladite décharge est une décharge oscillante amortie obtenue par l'intermédiaire d'un circuit comportant au moins une inductance en série avec ledit second condensateur et une inductance en parallèle avec le condensateur à régénérer. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un dispositif de transformation de tension est inséré entre le condensateur à régénérer et le condensateur réservoir, le rapport de transformation étant au moins égal à 1 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'inductance mise en parallèle avec le condensateur à régénérer est constituée par ledit dispositif de transformation. 4.- Procédé selon l'une des revendications I à 3 caractérisé en ce que la régénération est obtenue par une série de décharges oscillantes successives, d'amplitudes maximales croissantes séparées par des temps de repos 5.- Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la croissance de l'amplitude maximale des décharges oscillantes successives est obtenue en modifiant le rapport de transformation du dispositif de transformation de tension. procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le second condensateur réservoir est constitué par une batterie de condensateurs dont la capacité est ajustable et qui est chargé sous tension constante et ajustable. 7.- Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur réservoir branché aux bornes d'une source de tension continue et, aux bornes dudit condensateur, un circuit comprenant en série une inductance et un ensemble constitué par le condensateur à régénérer et une inductance en parallèle avec ce dernier.