Brevet FR2671904A1 — publié le 19920724

La présente invention concerne un doyen de constituer des batteries de condensateurs de puissance iMportantes destinées à fonctionner à des tensions comprises entre 200 et 2000 volts et capables de fournir des puissances de quelques centaines à quelques milliers de KVtR à des fréquences de quelques dizaines à quelques centaines de KHz. Les techniques d'assevblage de condensateurs de puissance se heurtent à deux difficultés. D' une part, lorsque lton a affaire à des appareils dont la puissance unitaire est élevée, le raccorderent de ces éléments à une plaque collectrice ne peut se faire sans introduire une inductance non souhaitée dont l'izpédance peut être gênante. Par esexple, un condensateur de 1 pF utilisé à 200 KHz, présentera une impédance de 0,8 ohms environ. Pour que l'impédance des connexions puisse être considérée coMMe négligeable, il faudra qu'elle soit inférieure à 5 % environ de la valeur ci-dessus soit 0,04 ohMs. L'inductance correspondante, à la fréquence de 200 KHz, serait Z O, 0 L = ------ = ------------ = 0,03 pL 2sF 2# x 200 000 Une valeur dtinductance aussi basse est difficile à réaliser. D'autre part, les courants circulants dans les condensateurs de grande puissance provoquent un chaMps Magnétique important capable de provoquer un échauffement par induction des condensateurs voisins. La présente invention se propose de remédier à ces difficultés. Elle sera décrite en se référant aux dessins annexés qui ne constituent que des exeMples possibles de réalisation de l'invention. Les figures I et 2 représentent un assemblage selon l'invention dans lequel les plaques collectrices de courant (1) et (2) sont situées à faible distance l'une de l'autre, dans la pratique, d'une fraction de millimètre à quelques millimètres au maximum. Chacun des condensateurs élézentaires (4) est disposé à l'extérieur de l'espace (6) coMpris entre les plaques collectrices. Chacune des bornes du condensateur est relié à l'aide de deux électrodes (8) et (9) aux plaques collectrices. Chacune de ces électrodes constituant à la fois un contact électrique et thermique avec les plaques collectrices (1) et (2). Une zone de contact importante et un serrage par boulons (10) sont prévus avec les dites plaques collectrices (1) et (2) de façon à refroidir par conduction les électrodes (8) et (9) et le condensateur (4). La figure 3 représente une autre façon d'assembler les condensateurs selon le même principe. Dans un tel Montage, les condensateurs (4) sont disposés symétriquement par rapport aux plaques collectrices (1) et (2). Ces plaques collectrices sont refroidies par circulation d'eau par l'intermédiaire des tubes (5) soudés sur les plaques (1) et (2) et parcourues par un liquide réfrigérant. La figure 4 représente un condensateur à structure coaxiale utilisant le même principe d'assemblage. De tels éléments peuvent être aisément assemblés en quantité quelconque entre deux plaques collectrices (i) et (2) refroidies par circulation d'eau par l'intermédiaire des tubes (5). Les contacts électriques et thermiques sont assurés, pour l'électrode (9) par vissage direct sur le boulon (10) sur la plaque collectrice (2), pour l'électrode (8) par l'intermédiaire de la bague métallique (7). Une deuxième bague isolante (6) est interposée entre les électrodes (8) et (9). La façon la plus pratique d'utiliser ce système d'assemblage est représenté par la figure 5. Dans cette réalisation, chaque condensateur est logé dans deux demi alvéoles coaxiales au condensateur. Les plaques collectrices (1) et (2) constituent à la fois les connexions de chacun des condensateurs de la batterie ainsi que le moyen d'assurer le refroidissement de la batterie grâce à un canal (5) percé dans chacune des plaques (1) et (2) et parcouru par un liquide réfrigérant. Le faible espace (6) existant entre les plaques collectrices (i) et (2) a pour effet de réduire l'inductance parasite de la batterie et de confiner le champs magnétique dans l'espace (6) compris entre les deux plaques. Le canal de refroidissement (5), pratiqué immédiatement au dessus du collecteur de courant, permet un refroidissement efficace à la fois de cette zone et des condensateurs individuels. I1 permet, grâce à un filetage qu'il est possible de pratiquer à chaque extrémités du canal (5), de raccorder un inducteur directement à la batterie. Chacun des condensateurs () constituants la batterie est raccordé électriquement et thermiquement au fond de chaque alvéole. Ce raccordement est avantageusement effectué par soudure et, à cet effet, des trous (3) sont pratiqués au fond de chacune des alvéoles afin de faciliter 1' opération de soudure. L'excellent refroidissement permis par ce mode de construction, la possibilité de raccorder chaque condensateur à la batterie par l'intermédiaire de connexions extrêmement courtes, permettent la réduction de la taille des batteries de condensateurs ainsi constituées à moins de la moitié des batteries fabriquées selon ltart antérieur. Sur le plan électrique, les mêmes raisons, c'est à dire la faible longueur des connexions a pour effet de réduire les pertes ohmiques provoquées par la circulation de courants intenses créés dans ce type de batterie. Le faible espace (6) entre les deux plaques collectrices (1) et (2), la quasi absence de connexions entre chaque condensateur et la batterie ont en conséquence d'amener l'inductance parasite d'une telle batterie à des valeurs négligeables. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'assemblage de condensateurs de puissance haute et moyenne fréquence en batterie caractérisé par l'utilisation de deux plaques collectrices (t) et (2) situées à faible distance l'une de l'autre, refroidies par circulation d'un liquide réfrigérant et raccordées à chacun des condensateurs (4) constituant la batterie par des connexions (8) et (9) réalisant un contact électrique et thermique. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation de conducteurs coaxiaux (8) et (9). 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la batterie de condensateurs est constituée de deux blocs (1) et (2) percés d'alvéoles dans lesquelles sont logés les condensateurs élémentaires (4) et un canal (5) parcouru par un liquide réfrigérant et destiné au refroidissement de ltensenble ainsi constitué. Chaque bornes de chaque condensateur élémentaire est relié électriquement et thermiquement au fond de chaque alvéoles.