Brevet FR2399109A1 — publié le 19790223

La présente invention a pour objet un condensateur électrique autorégénérateur à diélectrique mixte. Les condensateurs de puissance travaillant à basse tension qui sont actuellement connus sont de types très variés. Parmi ces condensateurs, ceux qui sont les plus particulièrement répandus sont les condensateurs à film plastique métallisé, qui comprennent un boitier plastique ou métallique dans lequel est logé un enroulement composé de deux films plastiques métallisés dont les surfaces métallisées, qui donnent naissance aux deux armatures du condensateur, sont séparées par les couches de matière plastique qui constituent le diélectrique. L'avantage fondamental des condensateurs est de se régénérer automatiquement en cas de court-circuit entre spires adjacentes. En effet, au point où le court-circuit s'est produit, on constate un échauffement localisé qui détermine une évaporation de la métallisation qui assure l'interruption spontanée du court-circuit. Toutefois, ces condensateurs ne sont pas exempts d'inconvénients, en particulier en ce qui concerne l'ionisation. Pendant la phase de bobinage des films, on constate en effet qu'une certaine quantité d'air reste incluse dans les interstices séparant les diverses spires. Lorsque le condensateur est soumis à une tension alternative, cet air subit un phénomène d'ionisation qui, avec le temps, réduit la capacité du condensateur en corrodant les armatures. C'est pourquoi on a fréquemment recours aux condensateurs à papier et huile ou encore au condensateur à papier métallisé. Ces condensateurs présentent eux aussi des inconvénients non négligeables pour l'utilisateur, en particulier en ce qui concerne;la grande valeur des pertes spécifiques, qui sont de l'ordre de quinze fois celles des condensateurs à film métallisé, et, inversement, la faible valeur de la capacité dispécifique, qui est d'environ la moitié de celle des condensateurs à film métallisé. On connait finalement des condensateurs possédant un diélectrique dit mixte, et qui comprennent un film plastique et des armatures métallisées formées sur un papier imprégné. Ce type de condensateur est caractérise par des valeurs de capacité, de puissance et de pertes spécifiques comparables à celles des condensateurs à film métallisé, tandis que, comparativement à ces condensateurs, ils ne présentent pas le risque d'ionisation. Toutefois,-en général, les condensateurs de ce type sont d'un coût relativement élevé qui, dans de nombreux cas, limite leurs applications. Le but de l'invention est de réaliser un condensateur électrique à régénération automatique, à diélectrique mixte, qui soit en mesure d'éliminer les inconvénients que l'on trouve malheureusement dans les condensateurs de types connus, réunissant des caractéristiques de faibles pertes, de dimensions réduites et de grande puissance et en éliminant le phénomène d'ionisation. L'invention vise également à réaliser un condensateur qui soit d'une structure et d'une réalisation simples et, de ce fait, d'une fabrication économique. Suivant l'invention, ces buts sont atteints par le condensateur électrique autorégénérateur à diélectrique mixte caractérisé en ce qu'il comprend un enroulement constitué par un ruban de papier métallisé sur une face, un premier ruban de matière plastique qui adhère à la face non métallisée du ruban de papier, un ruban de métal qui adhère audit premier ruban de matière plastique et, finalement, un deuxième ruban de matière plastique qui- adhère audit ruban de métal. Le dessin annexé est une coupe d'un fragment du condensateur suivant l'invention, qui montre la disposition des divers rubans. Sur ce dessin, on a indiqué en 1 un ruban de papier, en 2 la métallisation déposée sur une face de ce ruban de papier, en 3 un premier ruban ou film plastique, en 4 un ruban de métal, et finalement en 5 un deuxième ruban ou film plastique. Le ruban de métal 4 est de préférence constitué par une feuille d'aluminium tandis que, au contraire, les films plastiques 3 et 5 sont réalisés en polypropylène, polycarbonate ou autre matière plastique. Cette disposition permet d'impréqner le condensateur d'huile. L'huile est absorbée par le papier qui joue le rôle de véhicule pour l'imprégnation du film. L'huile traverse la métallisation 2, qui est poreuse et ensuite, remplit les interstices emprisonnés entre la métallisation et le premier film de matière plastique 3. En meme temps, l'huile s'infiltre entre la feuille d'aluminium qui constitue le ruban de métal 4 et les films plastiques 3 et 5. En outre, l'utilisation d'une huile biodégradable telle que, par exemple le dioctylphtalate ou DOP, possédant une constante diélectrique élevée a pour effet que le gradient est faible sur le diélectrique constitué par le papier et l'huile et élevé sur le polypropylène puisque les gradients sont inversement proportionnels aux constantes diélectriques. I1 convient de noter que, lorsque les rubans sont enroulés en spirale, le papier imprégné adhère à la surface du deuxième ruban de matière plastique 5. Les deux armatures du condensateur qui sont constituées, l'une par la métallisation 2 et l'autre par le ruban d'aluminium 4, sont accessibles pour l'établissement de la connexion électrique. I1 ressort de façon évidente de ce qui a été exposé ci-dessus que l'invention permet d'atteindre les buts visés. En particulier, tous les interstices compris entre les spires sont imprégnes d'huile, ce qui supprime tout phénomène d'ionisation. Les calculs effectués et les preuves expérimentales ont mis en évidence que le condensateur suivant l'invention a une capacité et une puissance égales à celles du type à film métallisé. Ceci permet d'obtenir un condensateur de volume très réduit. En outre, les pertes sont très limitées, de l'ordre d'environ un quart de celles des condensateurs du type à papier et huile ou du type à papier métallisé. Comparativement aux condensateurs à film métallisé, on dispose ainsi de l'avantage fondamental, mentionné plus haut, consistant dans l'élimination de l'ionisation. En définitive, le condensateur suivant l'invention possède des caractéristiques comparables celles du condensateur à film plastique comportant des armatures métallisées sur papier imprégné, par rapport auquel il possède par ailleurs un coût très inférieur, résultant du fait qu'il utilise en remplacement de deux papiers bimétallisés un papier inétallisé sur une seule face et un ruban métallique. Suivant une variante possible de l'invention, le ruban de papier est métallisé sur les deux faces Suivant une autre variante, le ruban de papier métallisé est remplacé par un film plastique zétallisé et le premier film plastique est remplacé par un ruban de papier I1 va de soi que des modifications peuvent etre apportées aux modes de réalisation qui viennent d'etre décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Condensateur électrique autorégénérateur à diélectrique mixte, caractérisé en ce qu'il comprend un enroulement constitué par un ruban de papier métallisé sur une face, un premier ruban de matière plastique qui adhère à la face non métallisée du ruban de papier, un ruban de métal qui adhère audit premier ruban de matière plastique et, finalement un deuxième ruban de matière plastique qui adhère au ruban de métal. 2 - Condensateur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que son imprégnation est composée d'huile non persistante, de préférence d'un dioctylphtalate ou DOP, ou d'une huile minérale. 3 - Condensateur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que lesdits rubans de matière plastique sont réalisés en polypropylène ou en une autre matière plastique. 4 - Condensateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban de métal est constitué par une feuille d'aluminium. 5 - Condensateur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le ruban de papier est métallisé sur ses deux faces. 6 - Condensateur suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comprend un film plastique métallisé en remplacement du ruban de papier métallisé et un ruban de papier en remplacement du premier ruban de matière plastique.