Brevet FR2673760A1 — publié le 19920911

Condensateur pour générateur haute énergie. La présente invention concerne les générateurs à haute énergie, de tension en général supérieure à 500 kilovolts, et porte plus particulièrement sur de tels générateurs constitués par des condensateurs à eau. Ces générateurs haute énergie sont utilisés essentiellement pour des tests de charges dans lesquelles ils sont déchargés. Un tel générateur haute énergie est constitué par un générateur de MARX conventionnel ou de préférence par un condensateur à eau chargé par un générateur de MARX puis déchargé rapidement dans la charge à tester. Ce type de générateur formé par un condensateur à eau a l'avantage de présenter une inductance interne très faible et alors un temps de montée de l'impulsion de décharge plus rapide que celui d'un générateur de MARX, de l'ordre d'une dizaine de nanosecondes. Dans le cas où sa capacité doit être variable, la variation de capacité est obtenue par remplacement du condensateur et/ou association en parallèle de plusieurs condensateurs. Ceci nécessite des interventions manuelles peu aisées et longues et conduit à un ensemble très encombrant avec en outre une modification des caractéristiques de l'étage de sortie et donc du temps de montée de l'impulsion de décharge. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, en minimisant la durée d'intervention et conservant la structure de l'étage de sortie afin de ne pas altérer le temps de montée de l'impulsion de décharge du condensateur variable. Selon la présente invention, le condensateur comportant une cuve métallique étanche contenant un milieu diélectrique et enfermant une âme centrale également métallique, et une sortie coaxiale à conducteur intérieur raccordé à ladite âme à travers une traversée étanche sur la cuve et conducteur extérieur raccordé à ladite cuve, est caractérisé en ce que ladite âme est constituée par une pluralité d'éléments individuels montés mobiles le long d'un axe central de ladite cuve, à l'exception de l'un d'entre eux terminal sur ledit axe et dit élément terminal fixe constituant un étage fixe de sortie relié audit conducteur intérieur de la sortie coaxiale. Ce condensateur présente, en outre, l'une et/ou l'autre des particularités suivantes - ladite âme est divisée en au moins deux ensembles d'éléments, séparés le long dudit axe et dits premier ensemble pour l'un d'eux auquel appartient ledit élément terminal fixe et deuxième ensemble pour celui opposé audit élément terminal fixe et en contact avec ladite cuve, ledit deuxième ensemble pouvoir ne comporter aucun desdits éléments et alors constituer un ensemble vide de séparation avec la cuve, - il comporte des moyens de mise en contact mécanique et électrique des éléments entre eux dans chacun lesdits ensembles, - il est à commandes individuelles des éléments, extérieures à la cuve et de préférence pneumatiques, qui sont couplées aux éléments mobiles par des tiges individuelles de commande, - les éléments mobiles sont montés coulissants sur au moins un arbre support par des paliers à faible coefficient de frottement. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation illustré dans la figure unique du dessin ci-annexé. Cette figure représente schématiquement en coupe horizontale avec arrachement partiel un condensateur à eau, selon la présente invention. Ce condensateur à eau est constitué par une cuve métallique 1 enfermant une âme 2 également métallique. L'âme 2 est creuse. Elle est elle-même constituée par plusieurs sous-ensembles ou éléments individuels, ici au nombre de six et notés 21 à 26. La cuve 1 est fermée de manière étanche. Elle est remplie d'eau pure constituant le milieu diélectrique intérieur 3 et remplissant librement les éléments 21 à 26 non étanches. En variante le milieu diélectrique peut être de l'air. Les éléments 21 à 26 sont mobiles le long d'un axe central horizontal 4 de la cuve 1, à l'exception de l'un des deux éléments terminaux, 21. Ils sont montrés portés par deux arbres support isolants 4A, 4B, symétriques par rapport à l'axe 4 qu'ils définissent entre eux. Des paliers isolants 5 à faible coefficient de frottement permettent le coulissement des éléments mobiles 22 à 26 sur les arbres. Ces paliers sont fixés sur des entretoises 6, intérieures aux éléments 22 à 26 et transversales à l'axe 4. Les éléments 21 à 26 sont ainsi divisés en deux ensembles séparés d'éléments, le long de l'axe 4, l'un noté 2A auquel appartient l'élément terminal fixe 21 et l'autre noté 2B à l'opposé de l'élément terminal fixe 21. On note que l'ensemble 2B peut ne comporter aucun élément et est alors un ensemble vide. Ce condensateur est à sortie coaxiale 7, du côté de l'élément terminal fixe 21, à conducteur intérieur 7A et conducteur extérieur 7B. Le conducteur intérieur 7A est raccordé à l'élément terminal 21 définissant l'étage de sortie du condensateur, à travers une traversée isolante et étanche 8 sur la cuve, en bout de l'axe 4. Le conducteur extérieur 7B est raccordé à la cuve 1 et mis à la masse avec la cuve. Dans chacun des deux ensembles 2A et 2B, les éléments sont en contact franc les uns avec les autres, mécaniquement et électriquement. Il en est ainsi pour les quatre éléments 21 à 24 de l'ensemble 2A, comme pour les deux éléments de l'ensemble 2B, pour l'exemple illustré. L'élément mobile terminal 26 en bout de l'axe 4 est lui-même en contact avec la cuve et il est alors à la masse, ainsi que l'élément 25. En l'absence de tout élément dans l'ensemble 2B alors vide, un espace vide sépare la cuve de l'ensemble 2A, à l'opposé de l'élément terminal fixe 21. Chacun des éléments mobiles 22 à 26, coulissant selon la flèche 12A, peut ainsi être raccordé, avec les éléments qui le précèdent, au vu des références adoptées, et avec l'élément terminal fixe 21, au conducteur intérieur de la sortie coaxiale 7, pour augmenter la capacité du condensateur. Chacun d'eux, coulissant selon la flèche 12B opposée, peut avec les éléments suivants être raccordé à la cuve, pour diminuer la capacité du condensateur. Cette capacité du condensateur est définie essentiellement par les capacités en parallèle que présentent les éléments 21 à 24 par rapport à la cuve 1, avec le diélectrique 3 dans l'espace entre ces éléments et la cuve, indiqué par la flèche double 13. I1 s'y ajoute la capacité parasite en parallèle définie entre les deux ensembles 2A et 2B, ou l'ensemble 2A et la cuve 1, pour l'ensemble 2B alors vide, séparés par le diélectrique dans l'espace entre eux indiqué par la flèche double 14. Chacun de ces éléments et la cuve, conçus pour tenir à la haute tension existant entre eux, de 500 kilovolts et plus, sont de forme globale parallélépipédique et à bords arrondis non référencés, pour éviter l'effet Corona qui résulterait d'un renforcement de champ à leur surface. Pour les mêmes raisons, les passages sur les éléments 21 à 26 pour les arbres support et les commandes sont également à bords arrondis, fuyant vers l'intérieur comme illustré en 26C sur le seul élément 26. Dans cette figure on a également illustré à titre d'exemple un mode de commande des éléments mobiles 22 à 26 assurant le contact mécanique et électrique des éléments de chaque ensemble. Ce mode de commande est de type pneumatique. I1 est assuré par cinq vérins identiques 32 à 36, affectés individuellement aux éléments mobiles 22 à 26. Ces vérins sont à l'extérieur de la cuve 1, à l'opposé de la sortie coaxiale 7. Ils sont répartis en ligne pour des facilités de représentation, mais sont en pratique regroupés autour de l'axe central 4. Ils sont couplés à chacun des différents éléments 22 à 26 par des tiges isolantes d'actionnement 42 à 46, fixées sur leur entretoise intérieure 6. La cuve 1 est équipée en correspondance d'une fenêtre étanche ou de fenêtres individuelles étanches, de traversée de ces tiges de commande, telles que la fenêtre 9. En variante ce mode de commande peut être manuel ou d'un autre type. Des contacts montés dans chaque élément peuvent être rétractés dans l'élément concerné ou rendus saillants pour insérer dans celui adjacent, en même temps que la commande des tiges d'actionnement, pour assurer un bon contact électrique simultanément avec le contact mécanique entre les éléments de chaque ensemble, et éviter la présence d'une quelconque partie saillante entre les éléments terminaux en regard des deux ensembles séparés. Bien que de réalisation légèrement plus complexe mais surtout d'encombrement plus important, dans le condensateur à eau de capacité variable, ladite âme peut être divisée en plus de deux ensembles séparés d'éléments, sans pour autant sortir du cadre de cette invention. REVENDICATIONS 1 - Condensateur pour générateur haute énergie comportant une cuve métallique étanche contenant un milieu diélectrique et enfermant une âme centrale également métallique, et une sortie coaxiale à conducteur intérieur raccordé à ladite âme à travers une traversée étanche sur la cuve et conducteur extérieur raccordé à ladite cuve, caractérisé en ce que ladite âme (1) est constituée par une pluralité d'éléments individuels (21-26) montés mobiles le long d'un axe central (4) de ladite cuve (1), à l'exception de l'un d'entre eux terminal sur ledit axe et dit élément terminal fixe (21) constituant un étage fixe de sortie relié audit conducteur intérieur (7A) de la sortie coaxiale (7). 2 - Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite âme (2) est divisée en au moins deux ensembles séparés d'éléments le long dudit axe (4), dits premier ensemble (2A) pour l'un d'eux auquel appartient ledit élément terminal fixe (21) et deuxième ensemble (2B) pour celui opposé audit élément terminal fixe et en contact avec ladite cuve (I), ledit deuxième ensemble pouvant ne comporter aucun desdits éléments mobiles et alors constituer un ensemble vide de séparation avec la cuve. 3 - Condensateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (32-36, 42-46) de mise en contact mécanique et électrique des éléments (21-26) entre eux dans chacun lesdits ensembles (2A, 2B). 4 - Condensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en contact mécanique et électrique comportent des commandes (32-36) extérieures à ladite cuve (1) et affectées individuellement auxdits éléments mobiles (22-26), et des tiges isolantes d'actionnement (42-46) couplant lesdites commandes à chacun des différents éléments mobiles. 5 - Condensateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites commandes (32-36) sont pneumatiques. 6 - Condensateur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lesdites tiges d'actionnement (42-46) sont couplées aux éléments mobiles à travers une fenêtre d'étanchéité (9) montée sur ladite cuve (1), à l'opposé de ladite sortie coaxiale (7). 7 - Condensateur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que lesdits éléments (21-26) sont portés par au moins un arbre support isolant (4A- 4B) monté dans la cuve et définissant ledit axe central (4), par des paliers isolants (5) à faible coefficient de frottement pour le coulissement lesdits éléments mobiles (22-26). 8 - Condensateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits paliers isolants (5) sont montés sur une entretoise transversale audit axe (4) dans chaque élément mobile (22-26). 9 - Condensateur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdits éléments (21-26) sont de forme globale parallélépipédique et à bords arrondis et présentent des passages à bords arrondis (26C) fuyant vers l'intérieur de chacun d'eux, pour les arbres support et les moyens de mise en contact mécanique et électrique, et en ce que ladite cuve est également à bords arrondis.