Brevet FR2579367A1 — publié le 19860926

CONDENSATEUR DE PUISSANCE DE MOYENNE OU HAUTE TENSION. L'invention est relative à un condensateur de puissance de moyenne ou haute tension à cuve étanche contenant un empi- lage d'éléments bobinés aplatis, chaque élément comprenant deux armatures en forme de bandes métalliques et des films diélectriques intercalés entre les bandes métalliques lors de l'enroulement, les deux bandes métalliques étant décalées latéralement pour faire dépasser le bord de l'une des bandes sur l'une des faces frontales de l'élément et le bord de l'autre bande sur l'autre face frontale de l'élément, les bords dépassant sur la même face frontale étant connectés électriquement par une soudure pour former une connexion de l'armature. Des condensateurs du genre mentionnés sont réalisés à l'aide de bobinages composés de feuilles d'aluminium pour les arma- tures et une ou plusieurs feuilles de diélectrique solide en papier ou en matière synthétique. Les bobinages une fois aplatis constituent les éléments internes du condensateur, qui sont connectés en série et/ou en parallèle pour réaliser un condensateur d'une puissance déterminée pouvant supporter une certaine tension de service. Des éléments internes sont empilés dans une cuve étanche et imprégnés sous vide par un liquide diélectrique. Les éléments à armature débordante pré- sentent sur chacune de leurs faces frontales un dépôt métal- lique, notamment une soudure, mettant en parallèle les dif- férentes spires de l'armature et réalisant une connexion avec un élément adjazent et/ou un conducteur de liaison. La technique à armature débordante permet une bonne connexion électrique, mais elle nécessite une isolation entre deux élé- ments successifs de l'empilage susceptibles d'être à des potentiels différents, soit par leur appartenance à des groupes connectés en série, soit par la fusion de leur fusible interne. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un condensateur de puissance présentant une isolation appropriée entre les éLéments successifs évitant tout risque d'amorçage entre ces éléments. Le condensateur selon l'invention est caractérisé en ce qu'une feuille isolante est intercalée entre deux éléments adjacents, ladite feuille isolante ayant au moins un bord replié, qui recouvre la connexion de l'une des faces fron- tales pour l'isoler de la connexion de l'élément adjacent. La feuille isolante est avantageusement conformée en bac rectangulaire de dimensions légèrement plus grandes que celles du bobinage aplati placé à l'intérieur du bac. Pour une mise en parallèle de plusieurs éléments adjacents appar- tenant à un même groupe les armatures débordantes d'un même côté sont reliées par soudure sur une bande centrale déga- gée par une encoche ménagée dans le bord du bac isolant. Il est bien entendu inutile d'assurer une isolation entre ces armatures qui sont reliées électriquement. Les armatures opposées sont,dans le cas d'éléments à fusible interne, reliées individuellement aux fusibles qui sont eux-mêmes connectés en parallèle, par exemple par une barre de con- nexion. Le fusible est logé à l'intérieur du bac d'isola- tion qui assure un isolement entre les deux élements succes- sifs. La barre de connexion des fusibles est disposée à l'extérieur des bacs isolants, la liaison étant réalisée par une languette de connexion du fusible traversant un orifice ou une fente ménagé dans le bord du bac isolant. Le fusible interne est constitué d'un fil de métal fusible d'une longueur appropriée à la longueur de l'élément ment. Selon un développement de l'invention, ce fil fusible est monté sur un support isolant, notamment en carton ou tout autre matériau compatible avec les liquides diélec- triques d'imprégnation, des languettes de connexion étant fixées sur le support. Un ruban adhésif collé sur le fil métallique assure le maintien latéral de ce dernier. Le fusible est relié à l'armature correspondante par une sou- dure qui assure en même temps la mise en parallèle des différentes spires de l'enroulement, cette soudure étant de préférence disposée en bordure de La face frontale du côté de l'élément fusible. Cette disposition du fusible per- met de reporter la connexion sur la face latérale de l'élé- ment en une zone éloignée des faces frontales. Le bac iso- lant constitue un berceau de support de L'éLément condensa- teur et du fusible interne associé, laissant accès à la Lan- guette de connexion du fusible et à la face frontale de con- nexion à l'élément adjacent. Le bac entoure à faible jeu l'élément condensateur et il est utilisable pour des éléments de différentes épaisseurs. Le même bac est adapté à l'isola- tion de deux éléments adjacents appartenant à des groupes connectés en série si l'on prend soin de disposer ce bac en position inverse amenant l'encoche du côté des armatures con- nectées électriquement. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limi- tatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective par- tiellement arrachée, d'un condensateur selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique d'un bobinage du con- densateur selon la fig. 1, représenté partiellement déroulé; - la figure 3 montre le schéma interne d'un condensateur selDn l'invention; - les figuces 4 et 5 sont des vues schématiques en perspec- tive d'un bobinage du condensateur selon l'invention, mon- trant les deux faces frontales opposées; - la figure 6 est une vue en perspective d'un élément de con- densateur et du fusible associé, placé dans le bac isolant; - la figure 7 est une vue analogue à celle de la fig. 6, mon- trant le bac isolant avant la mise en place de l'élément con- densateur; - la figure 8 est une-vue en perspective du fusible interne; - la figure 9 est une vue en élévation d'un empilage d'élé- ments connectés en parallèle et en série; - la figure 10 est une vue de gauche de l'empilage selon la fig. 9. Sur les figures, une pluralité d'éléments de condensateur 10 sont empilés à l'intérieur d'une cuve étanche 12, remplie d'un liquide diélectrique d'imprégnation, et portant à sa partie supérieure deux traversées isolantes 14. Chaque élé- ment de condensateur 10 est constitué de deux armatures mé- talliques 16, 18 en forme de bande enroulée avec interposi- tion d'un film diélectrique constitué, dans l'exemple repré- senté à la figure 2, par une bande de papier 20 encadrée de deux bandes en matière synthétique 22, notamment en polypropy- Lène, le film diélectrique pouvant bien entendu être entière- ment synthétique et être constitué par un nombre différent de bandes. L'armdture 16 est décalée vers le haut sur la fig. 2, de manière à faire dépasser son bord 24 de la face frontale 26 de l'enroulement 10. D'une manière symétrique, l'armature 18 est décalée vers le bas pour faire dépasser son bord 28 de la face frontale 30 de l'élément 10. Les arma- tures débordantes 24, 28 permettent une connexion électrique entre les spires de L'enroulement et un conducteur de con- nexion décrit ci-dessous. Après enroulement sur une machine standard l'élément de condensateur 10 est aplati et muni des connexions électriques. Ces éléments de condensateur 10 sont empilés dans la cuve 12 et connectés électriquement en paral- lèle et en série, notamment de la manière indiquée à la fi- gure 3, pour répondre aux caractéristiques de tension et de capacité du condensateur. Apres mise sous vide et remplissage de la cuve 12 par un liquide diélectrique d'imprégnation, la cuve 12 est scellée. De tels condensateurs sont bien connus des spécialistes, et il est inutile de les décrire plus en détail. En se référant plus particulièrement aux figures 4 et 5, on voit que les armatures 28 sont reliées par une soudure 32 s'étendant sur la partie centrale de la face frontale 30, de manière à connecter en parallèle les spires de l'enroLle- ment. D'une manière analogue, les armatures débordantes 24 sont reliées par une soudure 34, disposée à l'un des bords de la face frontale 26 de l'élément 10. La soudure 34 per- met une connexion d'une languette 36 d'un élément fusible 38 associé à l'élément de condensateur 10. Le fusible 38 com- porte un fil fusible 40 porté par une plaquette de support 42 en forme de bande de carton ou de plastique, les deux extrémités du fil fusible 40 étant soudées respectivement à la languette 36 et à une languette opposée 44. Les languettes 36, 44 sont assujetties au support 42, jar exemple par agra- fage, et l'élément fusible est maintenu sur le support 42 par un ruban adhésif 46. Il est clair que le fusible 38 peut être réalisé d'une manière différente. Le fusible 38 en forme de réglette s'étend le long du bord étroit de l'élément de condensateur 10 aplati, et l'ensemble fusible 38, élément 10, est placé dans un bac 48, représenté ae'x figures 6 et 7. Le bac 48 est constitué d'une feuille en matié-re synthétique thermoformée, de façon à présenter quatre bords relevés 50, 52, 54 et 56, qui encadrent à faible jeu les bords étroits de l'élément de condensateur 10. La hauteur des bords 50 à 56 est inférieure ou égale à celle de l'élément de condensateur , cette hauteur étant néanmoins suffisante pour assurer l'isolation des armatures débordantes d'éléments 10 superpo- sés. Le fusible 38 est interposé entre le bord 50 du bac 48 et l'élément 10, la languette de connexion 44 traversant une fente 58 ménagée dans le bord 50. Le bord replié 56 présente une découpe ou encoche 60 en regard de la soudure 32 de l'ar- mature débordante 28. On voit sur les figures 9 et 10 que l'encoche 60 permet une liaison des soudures 32 d'éléments superposés 10 assurant une connexion en parallèLe des arma- tures 28. Les languettes 44 sont disposées à l'extérieur du bac 48, une connexion en parallèle étant réalisée par une barrette 62 soudée aux languettes 44. Dans l'empilage des éléments de condensateur 10 deux éléments superposés sont séparés par un bac isolant 48, une isolation accrue imposée par une différence de potentiel supérieure entre des arma- tures débordantes adjacentes pouvant être réalisée par un emboîtement de deux ou plusieurs bacs 48. Pour une mise en parallèle de plusieurs éléments de condensateur 10, par exemple de quatre, ces derniers sont empilés, les languettes de connexion 44 étant sur une même face, et les soudures de connexion 32 étant superposées. Pour une connexion en série, par exemple d'un deuxième groupe de quatre éléments 10 mis en parallèle, on dispose les éléments pour faire apparaître la soudure de connexion 32 sur la face frontale opposée de l'empilage. Les languettes 44 viennent bien entendu sur la face latérale opposée, ce qui évite tout risque de claquage entre les deux éléments 10 adjacents connectés en série. L'empiLage peut comprendre un nombre quelconque de groupes d'éléments dont la connexion en série est.assurée par des conducteurs (non représentés) reLiant les barrettes 62 aux soudures 32. eLe bac isolant 48 est particulièrement avantageux pour des - éléments de condensateur 10 à fusible interne 38, mais il est utilisable pour une isolation d'éléments superposés con- nectés en série. La forme de berceau du bac 48 permet de réaliser un module utilisable pour différents types de con- densateurs, ces modules pouvant être superposés ou juxta- posés verticalement. On ne sortirait pas du cadre de l'in- vention en logeant l'élément de condensateur 10 dans une boite constituée de deux bacs 48 dont l'un forme le fond et l'autre le couvercle. Le matériau du bac isolant 48 doit être compatible avec le liquide d'imprégnation et suffisam- ment rigide pour assurer également une protection mécanique -de l'élément 10. La mise en oeuvre est simple et économique tout en assurant une bonne isolation. REVENDICATIONS 1. Condensateur de puissance de moyenne ou haute tension à cuve étanche (12) contenant un empilage d'éléments (10) bobi- nés aplatis, chaque élément (10) comprenant deux armatures (16, 18) en forme de bandes métalliques et des films diélec- triques (20, 22) intercalés entre les bandes métalliques (16, 18) lors de l'enroulement, les deux bandes métalliques étant décalées latéralement pour faire dépasser le bord (24) de l'une (16) des bandes sur l'une (26) des faces frontales de l'élément (10) et le bord (28) de l'autre bande (18) sur l'autre face frontale (30) de l'élément, les bords dépassant sur la même. face frontale étant connectés électriquement par une soudure (32, 34) pour former une connexion de l'armature, caractérisé en ce qu'une feuille isolante (48) est interca- lée entre deux éléments (10) adjacents, ladite feuille (48) isolante ayant au moins un bord replié (52), qui recouvre la connexion (34) de l'une (26) des faces frontales pour l'iso- ler de la connexion de l'élément adjacent. 2. Condensateur selon lb revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille est agencée en forme de bac (48) dont les quatre bords (50-56) repliés encadrent le pourtour de l'élé- ment (10) aplati. 3. Condensateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bord (56) replié de recouvrement de l'un (30) des faces frontales présente une encoche (60), qui dégage la connexion (32) de cette face frontale pour permettre une liaison électrique, par soudage des connexions (32) des deux éléments (10) adjacents. 4. Condensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite liaison électrique par soudure (32) s'étend dans la zone centrale de la face frontale de l'élément. 5. Condensateur selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, carac- térisé en ce que ladite feuille isolante est une feuille en matière isolante thermoformée pour constituer un bac (48). 6. Condensateur selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, ca- ractérisé en ce qu'un conducteur (36,-40, 44) est relié à la connexion (34) de l'armature débordante (16) coiffée par le- dit bord (52) replié, ledit conducteur s'étendant entre la face latérale de l'élément (10) et le bord (50) replié cor- respondant pour sortir par une fente (58) ménagée dans la feuille isolante dans une zone de connexion du côté de la face latérale de l'élément. 7. Condensateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un tronçon dudit conducteur est constitué par un fil fu- sible (40) porté par un support isolant (42). 8. Condensateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit conducteur comprend un support isolant (42) allongé prolongé aux deux extrémités par des languettes (36, 44) de connexion fixées au support et un fil fusible (40) intercalé entre les deux languettes et maintenu par un ruban adhésif (46). 9. Condensateur selon la revendication 6, 7 ou 8, caracté- risé en ce que ledit conducteur est relié par soudage à la- connexion de l'armature disposée au bord de la face frontale du côté dudit conducteur.