Brevet FR2352383A1 — publié le 19771216

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux condensateurs électriques à film métallisé. Il est connu que dans la fabrication de tels condensateurs électriques, notamment ceux à basse tension, on fait usage d'un film en papier ou en matériau plastique, revêt1: d'un dépit métallique pour constituer les armatures du condensateur. Le déport métallique est formé par projection d'un métal tel que l'aluminium ou le zinc. Dans le cas des condensateurs électriques à film plastique, on emploie généralement du polypropylène biorienté. L'epaisseur du film peut être comprise entre 6 à 8 microns tandis que le dépôt metallique a une épaisseur d'environ 0,1 micron. Il est connu par ailleurs que de tels condensateurs électriques présentent un phénomène d'autorégénération particulièrement apprécié dans de nombreuses applications industrielles. Ce phénomène se caractérise par une récupération quasi complète des performances initiales du condensateur après une brève défaillance du matériau diélectrique, papier ou film plastique. Ce phénomène a été étudié à de nombreuses reprises et se traduit en fait par une démétallisation locale du dépôt métallique qui entraîne une perte très faible de la valeur de la capacité au condensateur (Voir à ce sujet, par exemple, l'article de R. Goffaux, intitulé "Sur le mécanismed'autorégénération des condensateurs basse tension à films plastiques métallisés" paru dans le Bulletin Scientifique de l'A.I.M., No. 4, de 1974). On a constaté que lorsqu'on soumet un condensateur électrique du type considéré à des surtensions électriques - comme c'est le cas lors des essais ou contrôles effectués avant la mise en service - il se produit entre deux armatures voisines, c est-a-dire entre deux dépôts métalliques séparés seulement par un mincé filmenpapier ou en matériau plastique une décharge filamentaire qui peut donner naissance à une réaction en chaîne. En effet, le dépot métallique a une épaisseur insuffisante pour absorber l'énergie de la décharge, laquelle correspond à celle emmaganisée dans le condensateur.Il se produit dès lors une décharge secondaire qui peut elle-même, dans certaines conditions, donner naissance à d'autres décharges subséquentes dont le résultat final est la destruction de l'isolement du condensateur. Cet inconvénient est particulièrement sensible dans les condensateurs élec triques à film plastique métallisé par suite des contraintes plu fortes auxquelles ils sont soumis avant leur mise en service. C'est ainsi qu'un condensateur de ce type prévu pour une tension de service normale de 250V doit subir avec succès, selon les normes VDE, une surtension égale à 3,5 fois cette tension de service, soit 875 V. Or, des mesures ont permis de déterminer que des condensateurs électriques à film de polypropylène métallisé de fabrication usuelle résistaient difficilement à des surtensions supérieures à 540-600 V. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant un mode de réalisation des condensateurs électriques à film métallisé qui permet d'absorber rapidement l'énergie de la première décharge filamentaire lors d'une surtension et, en conséquence, d'empêcher toute réaction en chaîne qu'elle pourrait engendrer. Selon la présente invention, un condensateur électrique est caractérisé en ce qu'il est constitué d'armatures d'épaisseurs différentes1une première armature étant formée d'un film isolant métallisé de fabrication usuelle, une seconde armature étant formée d'une feuille métallique d'épaisseur relativement importante,la seconde armature étant isolée du dépôt métallique de la première armature par un film isolant. Selon une deuxième caractéristique de la présente invention, le condensateur électrique est caractérisé en ce que le film isolant séparant les deux armatures est formé par le film isolant métallisé constituant la première armature. Selon une troisième caractéristique de la présente invention, le condensateur electrique est caractérisé en ce que la seconde armature est formée d'une feuille métallique dont l'épaisseur est au moins de 2 microns. Il a en effet été constaté que l'épaisseur minimum de l'armature metalli- que pleine devrait être de l'ordre de 2 microns pour assurer l'absorption de l'énergie engendrée par la décharge filamentaire lors de la sollicitation du condensateur aux surtensions électriques imposées soit lors des essais, soit lors du service en charge normale. D'autres caractéristiques apparaîtront lors de la description des dessins annexés qui représentent respectivement: - figure 1: une coupe partielle schématique d'un condensateur suivant l'invention. - figure 2: une coupe partielle schématique d'une forme de réalisation d'un condensateur, dans lequel le film métallisé est replié pour la métallisation des faces de la bobine. - figure 3: une coupe partielle schématique d'une autre forme de réalisa tion d'un condensateur, dans lequel un fils métallisé auxili aire est utilisé pour le raccordement des armatures. - figure 4: une coupe partielle schématique d'une forme de réalisation d'un condensateur, dans lequel les deux armatures sont séparées par le film métallisé constituant la première armature. Sur la figure 1, 1 représente un film isolant, en papier ou en plastique, par exemple du polypropylene biorienté, dont une des faces est recouverte d'un dépôt métallique 2, par exemple en aluminium ou en zinc, qui constitue une des armatures du condensateur. Le film isolant à une épaisseur variant entre 6 et 8 microns tandis que le dépôt métallique a une épaisseur d'environ 0,1 micron. La deuxieme armature du condensateur est constituée par une feuille métallique 3, en alluminium ou en zinc, dont l'épaisseur est au minimum de 2 microns.L'isolement entre les deux armatures est obtenu par un film isolant 4, en papier ou plastique, par exemple du polypropylène biorienté, qui est intercalé entre le dépôt métallique 2 et la feuille métallique 3, dont l'épaisseur est approvi- mativement équivalente à celle du film isolant l de la première armature. De cette façon, on réalise une seconde armature du condensateur dont la ca pacité d'absorption en énergie est suffisante pour stopper toute réaction en chaîne, dans le cas où une décharge filamentaire a pris naissance entre la première armature 2 et la seconde armature 3. En pratique, pour des raisons technologiques de fabrication, l'armature métallique pleine aura la même épaisseur que le film isolant supportant la première armature ou isolant les deux armatures l'une de l'autre, ce qui donnera une épaisseur supérieure à 2 microns, épaisseur qui a été constatée comme suffisante pour empêcher le déclenchement du phénomène de décharges en chaîne. Des essais pratiques ont permis de déterminer que des condensateurs électriques réalisés suivant les caractéristiques de la présente invention pouvaient résister à des surtensions électriques de l'ordre de 1100 V, valeur nettement supérieure a celle des contraintes imposées pour le contrôle et l'essai des condensateurs electriques à basse tension à filmplastiqueen polypropylène biorienté à recouvrement métallique. Il est évident que le but de l'invention peut également être réalisé en inversant la construction des armatures, la première armature étant alors cons tituée d'une feuille métallique d'épaisseur relativement importante tandis que la seconde armature est alors formée d'un film métallisé, un film isolant étant intercale entre les deux armatures. Les connexions des condensateurs électrique à film métallisé se font généralement par projection de métal sur les extrémités des films d'une bobine. Dans le cas des condensateurs du type considéré par la présente invention, si des précautions spéciales lors de la fabrication ne sont pas prises, il se pourrait que le métal projeté remplisse completement les espaces creux disponibles et atteigne directement ou soit à proximité à la fois des deux armatures ,réalisant ainsi un court-circuit ou créant une amorce de défaut entre les deux armatures. Pour éviter ce risque, il est avantageux de réaliser le condensateur suivant une des formes de réalisation illustrées aux figures 2 et 3, celles-ci étant données à titre exemplatif et non limitatif. Sur la figure 2, unedes extrémités du film métallisé 1 est recourbée de façon à venir s'intercaler entre ce film lui-même et le film isolant 4, afin de recouvrir l'extrémité de la feuille métallique 3Lors de la métallisation de la face de la bobine, le contact est ainsi établi avec les dépôts métalliques 2 > et tout risque de contact avec la feuille métallique 3 est ainsi écarté. Sur la figure 3, une des extrémités du film isolant 4 est déformée de façon à recouvrir l'extrémité de la feuille métallique 3 pour empêcher tout contact avec le revêtement métallique de la face de la bobine, Le contact avec les dépôts métalliques 2 est assuré par une bande auxiliaire isolante 5 recouverte d'un dépôt métallique 6 en contact avec le dépôt métallique 2 qui lui est adjacent. On pourrait aussi, dans cette forme de réaliaation, remplacer la bande métallisée 5-6 par une simple bande métallique qui est isolée de la feuille métallique 3 par la déformation de la feuille isolante 4. On peut aussi réaliser le condensateur suivant l'invention de telle manière que le film isolant servant de support au dépôt métallique de la première armature sert également d'isolant entre cette première armature et la feuille métallique constituant la seconde armature. Sur la figure 4, la première armature est constituée d'un film 7 de grande largeur, replié en forme de U, dont la surface extérieure est recouverte d'un dépôt métallique 8. La feuille métallique 3, formant la seconde armature, est insérée entre les branches du U formée par le film 7, du côté opposé au revêtement métallique 8. il est évident que d'autres formes de réalisation peuvent être obtenues, notamment en ce qui concerne les connexions extérieures aux armatures, sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS. 1. Condensateur électrique caractérisé en ce qu'il est constitue d'armatures d'épaisseurs différentes, une première armature étant formée d'un film isolant métallisé de fabrication usuelle, une seconde armature étant formée d'une feuille métallique d'épaisseur relativement importante, la seconde armature étant isolée du dépit métallique de la première armature par un film isolant. 2. Condensateur électrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le film isolant séparant les deux armatures est forme par le film isolant métallisé constituant la première armature. 3. Condensateur électrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la seconde armature est formée d'une feuille métallique dont I'épaisseur est au moins de 2 microns. 4. Condensateur électrique suivant les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu' une des extrémités du film isolant métallisé constituant la première armature est déformée de façon à former un écran isolant entre la seconde armature et la métallisation de la face de la bobine pour assurer la connexion à la première armature. 5. Condensateur électrique suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le film isolant metallisé constituant la première armature est replié sur lui-même pour venir en contact avec l'extrémité de la feuille métallique constituant la seconde armature. 6. Condensateur électrique suivant les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'une extrémité du film isolant séparant les deux armatures est déformée de façon à former un écran isolant entre la seconde armature et la métallisation de la face de la bobine pour assurer la connexion à la première armature. 7. Condensateur électrique suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le film isolant métallisé constituant la première armature est replie sur lui-même en forme de U, la feuille métallique constituant la seconde armature etant inseree entre inséré entre les branches du U, du coté oppose au dépit métallique de la première armature.