Brevet FR2785083A1 — publié le 20000428

L'invention concerne les condensateurs de répartition constitués d'une superposition de lames métalliques et de lames en matière isolante, destinés en particulier à être associés à une chambre de coupure haute tension ou à être 5 utilisés dans un diviseur de potentiel entre la tension et la mise à la terre. Un condensateur connu du type indiqué ci-dessus est montré sur la figure 1 en coupe longitudinale. Chaque lame métallique 1 est formée par un disque métallique 1A avec une bague métallique périphérique lB et une succession de tubes métalliques lC,lC' coaxiaux entre eux et s'étendant perpendiculairement au disque métallique. Les tubes métalliques 1C successifs sont répartis alternativement sur une face et sur l'autre du disque. Plus15 particulièrement, ils forment en coupe transversale à l'axe de révolution A sur les faces du disque, des cercles concentriques. Les cercles concentriques sur une face du disque sont intercalés entre les cercles concentriques sur l'autre face du disque. En coupe longitudinale suivant l'axe20 A, ils forment deux peignes ayant une arrête commune. Chaque lame en matière isolante 2 est formée par une succession de tubes 2A en matière isolante coaxiaux entre eux et raccordés deux à deux alternativement à l'une et à l'autre de leurs extrémités. Plus particulièrement, en coupe25 longitudinale, les tubes en matière isolante forment une ondulation qui, lorsque cette lame en matière isolante est superposée à une lame métallique, vient recouvrir les dents d'un des peignes formés par les tubes métalliques s'étendant depuis une des deux faces du disque. En pratique, chaque30 lame en matière isolante est obtenue en fraisant un cylindre plein en matière isolante à l'une et l'autre de ses deux extrémités pour former des alésages concentriques dont les parois constituent les tubes en matière isolante indiqués ci-dessus.35 Comme visible sur la figure 1, chaque lame en matière isolante 2 comportant également une bague périphérique 2B en matière isolante, formant un crochet 2C, dans laquelle vient se fixer la bague périphérique lB d'une lame métallique qui est superposée à ladite lame en matière isolante. Le crochet 2C formé par la bague périphérique de la lame en matière isolante comporte une tige 2D qui s'étend, à partir du disque de ladite lame métallique qui lui est superposée, sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une pointe 2E qui prolonge la tige et qui est recourbée vers le disque de ladite lame métallique.10 Des essais réalisés sur un tel condensateur ont montré que les gradients de potentiel et par suite les contraintes diélectriques peuvent être trop importantes dans certaines zones des lames en matière isolante et tout particulièrement à l'interface de la bague d'une lame métallique et de la bague d'une lame en matière isolante, c'est à dire au niveau du crochet formé par la bague d'une lame en matière isolante. Ces gradients de potentiel trop importants, formés par des lignes de champ électrique s'étendant de façon mal répartie dans l'air (à l'extérieur du condensateur), 20 peuvent entraîner des amorçages d'un arc électrique entre deux lames métalliques adjacentes, cet arc contournant la bague de la lame en matière isolante intercalée entre ces deux lames adjacentes métalliques. Le but de l'invention est de déterminer une forme de condensateur qui ne présente pas cet inconvénient d'un fort gradient de potentiel à l'interface entre une bague d'une lame métallique et une bague d'une lame en matière isolante. L'idée à la base de l'invention est de répartir convenablement, par une forme appropriée de la bague de chaque lame en matière isolante, les lignes de champ électrique qui sortent de cette bague. Le problème est résolu en combinant les trois mesures ci-après: - la tige du crochet a, en section dans un plan perpendiculaire au disque, une forme qui est inscrite géométriquement dans un cône dont la base est parallèle au disque de la lame métallique et dont le demi- angle au sommet est compris entre 10 et 30 ; - la pointe recourbée du crochet a, en section dans ledit plan perpendiculaire audit disque, une forme qui est inscrite géométriquement dans un cône dont la base est perpendiculaire audit disque et dont le demi-angle au sommet est compris entre 45 et 60 ; - le rapport entre le plus grand diamètre extérieur ($2) de la bague de la lame en matière isolante et le plus petit diamètre intérieur (41)de celle-ci est compris entre 1,1 et 1,3. L'invention sera encore mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple de condensateur illustré sur les dessins.15 La figure 1 montre en coupe longitudinale un condensateur de l'art antérieur constitué d'une superposition de lames métalliques et de lames en matière isolante. La figure 2 montre en demi coupe longitudinale, la forme d'une lame en matière isolante selon l'invention. La figure 3 représente les lignes de champ électrique dans la lame en matière isolante de la figure 2. Le condensateur de la figure 1 a déjà été décrit et on a signalé les inconvénients de la forme des lames en matière isolante. La figure 2 montre en détail la forme particulière de la bague 2B d'une lame en matière isolante 2, vue en coupe longitudinale suivant l'axe de révolution A. Sur cette figure, une lame métallique 1 est superposée à la lame en30 matière isolante 2. On a représenté partiellement le disque métallique 1A de cette lame métallique avec des tubes métalliques lC qui s'étendent depuis la face supérieure du disque métallique 1A et des tubes métalliques 1C qui s'étendent depuis la face inférieure du disque métallique35 1A. Le disque 1A s'étend sur les extrémités supérieures des tubes en matière isolante 2A de la lame isolante 2. La bague périphérique lB de la lame métallique vient se fixer dans la bague périphérique 2B de la lame en matière isolante qui présente la forme d'un crochet 2C avec une tige 2D qui s'étend à partir du disque lA sensiblement 5 perpendiculairement au plan de ce disque et qui se prolonge par une pointe 2E qui est recourbée dans l'air (à l'extérieur du condensateur) vers le plan du disque 1A. Selon une première caractéristique de l'invention, la tige 2D du crochet 2C a, en section dans un plan perpendiculaire au disque lA, une forme qui est inscrite géométriquement dans un cône dont la base est parallèle au disque 1A et dont le demi-angle a au sommet est compris entre 10 et 30 . Selon une seconde caractéristique de l'invention, la pointe recourbée 2E du crochet 2C a, en section dans ledit plan perpendiculaire au disque, une forme qui est inscrite géométriquement dans un cône dont la base est perpendiculaire au disque 1A et dont le demi-angle au sommet 3 est compris entre 45 et 60 . On voit sur la figure 2 que la partie inférieure de la pointe recourbée 2E, en partant de l'intérieur vers l'extérieur de la lame en matière isolante, est d'abord arrondie puis rectiligne et enfin arrondie. Enfin selon une troisième caractéristique de l'invention, le rapport entre le plus grand diamètre extérieur 42 de la bague 2B et le plus petit diamètre intérieur *1 de celle-ci est compris entre 1,1 et 1,3. Cette forme particulière de la bague 2B permet d'obtenir une répartition uniforme des lignes de champs électriques qui sortent de celle-ci qui est illustrée sur la figure 3, cette répartition diminuant fortement les gradients de potentiel dans cette zone du condensateur. Si on souhaite encore diminuer ce gradient de potentiel, le condensateur peut être placé dans une enveloppe isolante 3, par exemple cylindrique, contenant de 2785083 l'air parfaitement sec, sans humidité, ou un gaz naturel et sans danger pour l'environnement comme l'azote. REVENDICATION Condensateur constitué d'une superposition de lames métalliques (1) et de lames en matière isolante (2) dans lequel chaque lame métallique (1) est formée par un disque (1A) métallique avec une bague métallique périphérique (1B) et une succession de tubes métalliques (1C) coaxiaux entre eux raccordés au disque métallique, les tubes métalliques successifs étant répartis alternativement sur une face et sur l'autre du disque, et dans lequel chaque lame en matière isolante (2) est formée par une succession de tubes en matière isolante (2A) coaxiaux entre eux et raccordés deux à deux alternativement à l'une et à l'autre de leurs extrémités, chaque lame en matière isolante comportant15 également une bague périphérique (2B)en matière isolante, formant un crochet (2C), dans laquelle vient se fixer la bague périphérique (lB) d'une lame métallique qui est superposée à ladite lame en matière isolante, le crochet formé par la bague périphérique de la lame en matière20 isolante ayant une tige (2D) qui s'étend, à partir du disque de ladite lame métallique, sensiblement perpendiculairement à celui-ci et une pointe (2E) qui prolonge la tige et qui est recourbée vers le disque de ladite lame métallique, caractérisé en ce que:25 - la tige du crochet a, en section dans un plan perpendiculaire au disque, une forme qui est inscrite géométriquement dans un cône dont la base est parallèle au disque et dont le demi-angle (a) au sommet est compris entre 10 et 30 ; - la pointe recourbée du crochet a, en section dans ledit plan perpendiculaire au disque, une forme qui est inscrite géométriquement dans un cône dont la base est perpendiculaire au disque et dont le demi-angle au sommet (P) est compris entre 45 et 60 ; - le rapport entre le plus grand diamètre extérieur (42) de la bague de la lame en matière isolante et le plus petit diamètre intérieur (1l)de celle-ci est compris entre 1,1 et 1,3.