jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
aux tensions électriques élevées. Une simple bande de papier de Manille pur et bien sec, du poids de 70 grammes par mètre carré et de 0,07 mm, environ d’épaisseur résiste à 1.000 volts au maximum, pendant des semaines et probablement indéfiniment, quand elle est bien fermement enroulée sur une certaine longueur de fil mince et bien serrée dans une enveloppe de plomb. Quatre épaisseurs de ce papier imprégné de résine et d'huile de résine résisteront parfois à une tension allant jusqu’à 12.000 volts en courants alternatifs sur une certaine longueur de câble; et cependant 20 bandes de ce même papier formant une épaisseur de 1,2 m / m, épaisseur radiale courante pour basse tension, ne sauraient en aucune façon résister, sur de grandes longueurs, à 50.000 volts, alors qu’elles y résistent très bien sur une longueur de 0,50 m. La possibilité d’une petite traînée de poussière, d’humidité, de particules métalliques ou de bulles d’air croît en effet avec la longueur. Aussi, sauf pour la vérification de l’action mécanique d’un fort pliage, toute épreuve sous haute tension sur une faible longueur de câble est-elle de nulle valeur quant à l’ensemble de ce câble. Il en est de même en ce qui concerne l’action disruptive sur de faibles épaisseurs; elle ne prouve rien pour une forte épaisseur de la même substance, la diminution relative de l’effet diélectrique pour une augmentation d’épaisseur paraissant inhérente à la plupart des isolants. Un des points capitaux dans la fabrication des câbles est d'éviter la formation mécanique de la plus petite bulle d’air et de se prémunir également contre la production électrique ultérieure du même défaut. Les bulles d’air modifient l’homogénéité du diélectrique, ainsi que sa capacité spécifique. L’isolement d’un câble entre conducteurs concentriques ou sous plomb diffère notablement de celui d’une même substance sous forme de lames ou de plaques, et les épreuves ordinaires entre deux plateaux métalliques sous différence de potentiel élevée sont ici sans valeur. La superficie de l’isolant soumis à l’effort est bien autrement grande pour une certaine longueur de câble que dans le cas d’une plaque, de même que son contact avec
concerne l’action disruptive sur de faibles épaisseurs; elle ne prouve rien pour une forte épaisseur de la même substance, la diminution relative de l’effet diélectrique pour une augmentation d’épaisseur paraissant inhérente à la plupart des isolants. Un des points capitaux dans la fabrication des câbles est d'éviter la formation mécanique de la plus petite bulle d’air et de se prémunir également contre la production électrique ultérieure du même défaut. Les bulles d’air modifient l’homogénéité du diélectrique, ainsi que sa capacité spécifique. L’isolement d’un câble entre conducteurs concentriques ou sous plomb diffère notablement de celui d’une même substance sous forme de lames ou de plaques, et les épreuves ordinaires entre deux plateaux métalliques sous différence de potentiel élevée sont ici sans valeur. La superficie de l’isolant soumis à l’effort est bien autrement grande pour une certaine longueur de câble que dans le cas d’une plaque, de même que son contact avec le métal, beaucoup plus intime. L’épreuve de laboratoire n’indique d’ailleurs rien au point de vue de la ténacité de l’isolant à la traction et à la flexion. On peut faire l’expérience suivante qui aura son application ultérieure : Soient deux conducteurs A B, fig. 1, disposés à telle distance l’un de l’autre que l’air suffise exactement à résister indéfiniment à une tension élevée, 10,000 volts, par exemple, maintenue entre eux par un transformateur. Introduisons alors entre eux une ou deux lames de verre ou d’ébonite I) C; l’isolement entre ces deux conducteurs est rompu, bien que le verre présente à la tension une résistivité supérieure à celle d’une égale couche d’air. En faisant cette expérience, Tesla, à qui elle est due, avait pour objectif de montrer que la résistivité de l’ébonite était inférieure à ce qu’on croit ordinairement. L’explication en est cependant toute différente et bien simple : la distance entre les deux conducteurs reste constante et la chute de potentiel par centimètre d’air est, par hypothèse, le maximum de ce qu’il peut supporter; mais, le verre ayant une capacité spécifique plus élevée, la chute de potentiel dans ce verre est inférieure à ce qu’elle est dans l’air et la
de l’autre que l’air suffise exactement à résister indéfiniment à une tension élevée, 10,000 volts, par exemple, maintenue entre eux par un transformateur. Introduisons alors entre eux une ou deux lames de verre ou d’ébonite I) C; l’isolement entre ces deux conducteurs est rompu, bien que le verre présente à la tension une résistivité supérieure à celle d’une égale couche d’air. En faisant cette expérience, Tesla, à qui elle est due, avait pour objectif de montrer que la résistivité de l’ébonite était inférieure à ce qu’on croit ordinairement. L’explication en est cependant toute différente et bien simple : la distance entre les deux conducteurs reste constante et la chute de potentiel par centimètre d’air est, par hypothèse, le maximum de ce qu’il peut supporter; mais, le verre ayant une capacité spécifique plus élevée, la chute de potentiel dans ce verre est inférieure à ce qu’elle est dans l’air et la chute plus rapide qui en résulte dans l’épaisseur d’air réduite entre D et B perce cette couche. En même temps le verre s’échauffe rapidement et se brise finalement sous des différences de potentiel alternés. Cette expérience conduit à l’idée d’une contexture uniforme pour toutes les matières isolantes disposées en couches minces successives, notamment quand ces couches, comme dans les câbles isolés au papier, ne peuvent pas être serrées les unes sur les autres de façon très compacte qui nuirait à la souplesse, ou lorsque ces couches doivent être, comme dans les câbles isolés au caoutchouc, soit pour économiser les isolants les plus coûteux, soit pour séparer le cuivre du soufre, formées de mélanges dissemblables. En l'état actuel des modes de fabrication, on peut penser obtenir toute sécurité en ayant soin, dans le premier cas, de donner à l'huile dont est imprégné le papier, une capacité spécifique à peu près égale à celle du papier et d'éviter tout plissement de celui-ci, ce qui n'est pas difficile; et, dans l'autre cas, en évitant de too grandes différences dans la composition des diverses couches d'isolant. Il s'agit, en conséquence, de trouver un moyen de combiner la capacité spécifique, les qualités diélectriques et la
minces successives, notamment quand ces couches, comme dans les câbles isolés au papier, ne peuvent pas être serrées les unes sur les autres de façon très compacte qui nuirait à la souplesse, ou lorsque ces couches doivent être, comme dans les câbles isolés au caoutchouc, soit pour économiser les isolants les plus coûteux, soit pour séparer le cuivre du soufre, formées de mélanges dissemblables. En l'état actuel des modes de fabrication, on peut penser obtenir toute sécurité en ayant soin, dans le premier cas, de donner à l'huile dont est imprégné le papier, une capacité spécifique à peu près égale à celle du papier et d'éviter tout plissement de celui-ci, ce qui n'est pas difficile; et, dans l'autre cas, en évitant de too grandes différences dans la composition des diverses couches d'isolant. Il s'agit, en conséquence, de trouver un moyen de combiner la capacité spécifique, les qualités diélectriques et la conductibilité du revêtement d'un câble de telle sorte que les matières entrant dans sa composition occupent l'ordre relatif le mieux approprié à la ténacité contre le percement et à la diminution des pertes d'énergie dans l'isolant. On y arrive en se départant de la stricte homogénéité précédemment recommandée pour les câbles suivant leur mode actuel de fabrication. Considérons ce qui arrive dans le diélectrique d'un câble, entre son âme et sa couverture extérieure en plomb. On peut supposer l'isolant et le conducteur formés de couches d'égale épaisseur comme dans un câble isolé au papier, et ce câble développé comme dans la fig. 2 où l'échelle verticale a été intentionnellement augmentée de manière à donner une idée de l'épaisseur des couches. Soient la ligne horizontale A B de longueur égale à la circonférence du conducteur de rayon r, la ligne x y égale à celle de l'isolant de rayon R, et la distance normale entre A B et x y égale à l'épaisseur de l'isolant, celle entre O et A B étant le rayon r du conducteur. Supposons qu'on porte le conducteur à la tension de 14.140 volts, la couverture en plomb restant au potentiel zéro; il y aura de A
câbles suivant leur mode actuel de fabrication. Considérons ce qui arrive dans le diélectrique d'un câble, entre son âme et sa couverture extérieure en plomb. On peut supposer l'isolant et le conducteur formés de couches d'égale épaisseur comme dans un câble isolé au papier, et ce câble développé comme dans la fig. 2 où l'échelle verticale a été intentionnellement augmentée de manière à donner une idée de l'épaisseur des couches. Soient la ligne horizontale A B de longueur égale à la circonférence du conducteur de rayon r, la ligne x y égale à celle de l'isolant de rayon R, et la distance normale entre A B et x y égale à l'épaisseur de l'isolant, celle entre O et A B étant le rayon r du conducteur. Supposons qu'on porte le conducteur à la tension de 14.140 volts, la couverture en plomb restant au potentiel zéro; il y aura de A B en x y une chute totale de potentiel de 14.140 volts qui sera, dans chaque couche, proportionnelle à sa résistance, c'est-à-dire inversement proportionnelle à la longueur des lignes AB, CD, etc., jusqu'à x y, et proportionnelle à p, p étant la distance d'une couche quelconque à O. Le tracé de la courbe de chute de potentiel dans le diélectrique pour un câble de 37/14 avec isolement de 0,5 pouce ou 1.27 cm d'épaisseur, donne la courbe 1 de la fig. 3. L'inclinaison de cette courbe ou la chute de potentiel en chacun de ses points, c'est-à-dire à une distance quelconque de l'âme, est mesurée par l'angle que fait avec l'horizontale sa tangente en ce point, et représentée sur la fig. 3 par la longueur de chacune de ses ordonnées. Cette différence de potentiel et l'effort disruptif qui en résulte sont maxima au voisinage du conducteur et diminuent de celui-ci à la périphérie. Si l'on veut alors augmenter la tension de fonctionnement d'un câble sans accroître cet effort, il faut ajouter encore quelques couches d'isolant extérieurement à x y. Mais il en résulte une très grande augmentation de prix, comme on le voit par la courbe de la chute de
de la courbe de chute de potentiel dans le diélectrique pour un câble de 37/14 avec isolement de 0,5 pouce ou 1.27 cm d'épaisseur, donne la courbe 1 de la fig. 3. L'inclinaison de cette courbe ou la chute de potentiel en chacun de ses points, c'est-à-dire à une distance quelconque de l'âme, est mesurée par l'angle que fait avec l'horizontale sa tangente en ce point, et représentée sur la fig. 3 par la longueur de chacune de ses ordonnées. Cette différence de potentiel et l'effort disruptif qui en résulte sont maxima au voisinage du conducteur et diminuent de celui-ci à la périphérie. Si l'on veut alors augmenter la tension de fonctionnement d'un câble sans accroître cet effort, il faut ajouter encore quelques couches d'isolant extérieurement à x y. Mais il en résulte une très grande augmentation de prix, comme on le voit par la courbe de la chute de potentiel qui montre que l'épaisseur et le prix de l'isolant croissent beaucoup plus rapidement que la tension; ainsi, pour le câble ici considéré, il faudrait avec une tension de 10.000 volts une épaisseur de diélectrique de 1,37 cm avec 20.000 volts, 4,8 cm; et avec 30.000 volts, 13,6 cm. Il se présente alors trois moyens d'éviter une chute de potentiel très rapide, sans obliger à augmenter l'isolement relativement plus que la tension. On peut d'abord proportionner l'action diélectrique de chaque couche à la chute de potentiel dans cette couche; on y arrivera en multipliant le nombre de ces couches de manière à constituer les couches intérieures par une matière douée d'une plus grande résistivité, puisque la chute de potentiel y est plus élevée. Ce mode de procéder est cependant coûteux et présente des difficultés notamment pour les câbles isolés au caoutchouc. Les deux autres moyens de réduire l'épaisseur de l'isolant consistent à utiliser ces inconvénients apparents de conductibilité et de capacité inductive spécifique, et de les approprier, par gradation, à chaque couche d'isolant du câble. Si l'on donne en effet aux couches internes de l'isolant une conductibilité supérieure à la moyenne, on réduit la chute de potentiel entre les deux
se présente alors trois moyens d'éviter une chute de potentiel très rapide, sans obliger à augmenter l'isolement relativement plus que la tension. On peut d'abord proportionner l'action diélectrique de chaque couche à la chute de potentiel dans cette couche; on y arrivera en multipliant le nombre de ces couches de manière à constituer les couches intérieures par une matière douée d'une plus grande résistivité, puisque la chute de potentiel y est plus élevée. Ce mode de procéder est cependant coûteux et présente des difficultés notamment pour les câbles isolés au caoutchouc. Les deux autres moyens de réduire l'épaisseur de l'isolant consistent à utiliser ces inconvénients apparents de conductibilité et de capacité inductive spécifique, et de les approprier, par gradation, à chaque couche d'isolant du câble. Si l'on donne en effet aux couches internes de l'isolant une conductibilité supérieure à la moyenne, on réduit la chute de potentiel entre les deux faces de ces couches. On peut en réalité ajuster cette conductibilité de toutes les couches de manière à rendre minimum et uniforme la chute de potentiel dans chacune d'elles. On obtiendra ainsi pour la courbe 1 de la fig. 3 une droite et pour la courbe II une horizontale; et, dans le cas de l'exemple précédent, câble 37/14, l'épaisseur de l'isolant deviendra 0,7 cm. pour 14.140 volts, 1,4 cm. pour 28.280 volts; et 2,1 cm. pour 42.420 volts. S'il s'agit de papier imprégné d'huile de résine, on modifiera progressivement à volonté la conductibilité de cette huile en y ajoutant des proportions variables d'huile de lin qui est sans effet appréciable sur les actions disruptives et est en trop faible quantité pour altérer pratiquement en quoi que ce soit la capacité spécifique des différentes couches. Cette méthode perd cependant une grande partie de sa valeur par suite de l'influence considérable des moindres impuretés et des coefficients de température des huiles. La méthode de gradation de la capacité spécifique semble plus pratique. Considérons une masse isolante homogène formée d'éléments de condensateurs (analogues à la fig. 2) en série et laissons de côté pour l'instant la conductibilité du diélectrique. Comme tous les condensateurs
dans le cas de l'exemple précédent, câble 37/14, l'épaisseur de l'isolant deviendra 0,7 cm. pour 14.140 volts, 1,4 cm. pour 28.280 volts; et 2,1 cm. pour 42.420 volts. S'il s'agit de papier imprégné d'huile de résine, on modifiera progressivement à volonté la conductibilité de cette huile en y ajoutant des proportions variables d'huile de lin qui est sans effet appréciable sur les actions disruptives et est en trop faible quantité pour altérer pratiquement en quoi que ce soit la capacité spécifique des différentes couches. Cette méthode perd cependant une grande partie de sa valeur par suite de l'influence considérable des moindres impuretés et des coefficients de température des huiles. La méthode de gradation de la capacité spécifique semble plus pratique. Considérons une masse isolante homogène formée d'éléments de condensateurs (analogues à la fig. 2) en série et laissons de côté pour l'instant la conductibilité du diélectrique. Comme tous les condensateurs reçoivent la même charge et sont faits des mêmes matières en égales épaisseurs, la différence de potentiel entre les faces de chacun des éléments condensateurs est d'autant moindre que sa surface est plus grande; autrement dit, la chute de potentiel d'un élément à l'autre est inversement proportionnelle à sa surface, c'est-à-dire inversement proportionnelle à sa distance du centre. C'est ce que donne encore la courbe I de potentiel de la fig. 3, pour le câble 37/14. Si l’on s’arrange alors pour que la capacité spécifique de chaque couche d’isolant des condensateurs élémentaires ait la même capacité, malgré la différence de surface de ces couches, elles supporteront toutes entre leurs deux faces la même différence de tension; autrement dit, l'effort exercé sur chaque partie du diélectrique sera uniforme, ainsi que la chute de potentiel en chacune d’elles. Cette gradation doit d’ailleurs se calculer non pas sur la tension maximum de fonctionnement, mais sur le maximum probable de tension. Une étude rapide des isolants utilisables montre qu’il est en apparence plus facile, sans détriment au point de vue disruptif, d’ajuster des conductibilités que des capacités par addition de petites quantités de matière moins isolante ; mais, même avec des courants continus, il
c'est-à-dire inversement proportionnelle à sa distance du centre. C'est ce que donne encore la courbe I de potentiel de la fig. 3, pour le câble 37/14. Si l’on s’arrange alors pour que la capacité spécifique de chaque couche d’isolant des condensateurs élémentaires ait la même capacité, malgré la différence de surface de ces couches, elles supporteront toutes entre leurs deux faces la même différence de tension; autrement dit, l'effort exercé sur chaque partie du diélectrique sera uniforme, ainsi que la chute de potentiel en chacune d’elles. Cette gradation doit d’ailleurs se calculer non pas sur la tension maximum de fonctionnement, mais sur le maximum probable de tension. Une étude rapide des isolants utilisables montre qu’il est en apparence plus facile, sans détriment au point de vue disruptif, d’ajuster des conductibilités que des capacités par addition de petites quantités de matière moins isolante ; mais, même avec des courants continus, il y a théoriquement avantage à choisir pour cette substance une capacité spécifique supérieure à celle de l’isolant proprement dit. Les matières d’une capacité spécifique quelconque mélangées à un diélectrique de moindre capacité tendent à se déplacer insensiblement vers le point de chute de potentiel la plus rapide. Il y a, par suite, tendance, pour les câbles concentriques, par exemple, à s’opposer à la diffusion et à maintenir ou bien améliorer la disposition première si l'ordre des conductibilités et des capacités a été convenablement choisi. Quand la périphérie d’un conducteur isolé n’est pas circulaire, mais formée, par exemple, d’un certain nombre de petits arcs, comme dans un tore de fils ronds, ou, par suite de juxtaposition de secteurs, composés de parties droites et d’angles, généralement arrondis, le courant qui se fraie passage à travers l’isolant est maximum dans la portion de celui-ci voisine du point le plus saillant des petites incurvations de la surface, et la chute de potentiel qui y est proportionnellement plus rapide tend à percer l’isolant, à moins qu’on ne pare à cette tendance soit en augmentant l’épaisseur de l’isolant total, ou d’une portion de celui-ci, soit en augmentant corrélativement la capacité inductive. Pour obtenir cette gradation des
par suite, tendance, pour les câbles concentriques, par exemple, à s’opposer à la diffusion et à maintenir ou bien améliorer la disposition première si l'ordre des conductibilités et des capacités a été convenablement choisi. Quand la périphérie d’un conducteur isolé n’est pas circulaire, mais formée, par exemple, d’un certain nombre de petits arcs, comme dans un tore de fils ronds, ou, par suite de juxtaposition de secteurs, composés de parties droites et d’angles, généralement arrondis, le courant qui se fraie passage à travers l’isolant est maximum dans la portion de celui-ci voisine du point le plus saillant des petites incurvations de la surface, et la chute de potentiel qui y est proportionnellement plus rapide tend à percer l’isolant, à moins qu’on ne pare à cette tendance soit en augmentant l’épaisseur de l’isolant total, ou d’une portion de celui-ci, soit en augmentant corrélativement la capacité inductive. Pour obtenir cette gradation des diélectriques des câbles isolés à la cellulose, on finit généralement par les imprégner en les immergeant, complètement terminés, dans des cuves contenant des dissolutions d’hydrocarbures solides dans des huiles, ces hydrocarbures ayant souvent, comme dans le cas de l’huile de résine, une capacité spécifique ainsi qu’une ténacité à la disruption supérieures à celles de l’huile et du papier. Dans cette opération les couches externes de papier filtrent la solution en retenant la résine et ne laissent parvenir que l’huile dans les pores des couches internes, de sorte que les couches extérieures ont une puissance diélectrique et une capacité plus grandes, contrairement à ce qui devrait être. Cette moindre capacité des couches internes est particulièrement dangereuse pour les motifs précédemment développés et il serait intéressant de chercher à utiliser ce fait pour graduer la conductivité ou la capacité en choisissant l’huile et la matière solide d’une viscosité appropriée à la température d’immersion. On se heurte à un inconvénient du même genre avec les câbles courants isolés au caoutchouc vulcanisé. Le caoutchouc pur, appliqué sur le conducteur, a une capacité spécifique de 2,3 environ, par rapport à l’air. Les meilleures compositions qui viennent ensuite peuvent avoir une capacité voisine de 2,6 pour
supérieures à celles de l’huile et du papier. Dans cette opération les couches externes de papier filtrent la solution en retenant la résine et ne laissent parvenir que l’huile dans les pores des couches internes, de sorte que les couches extérieures ont une puissance diélectrique et une capacité plus grandes, contrairement à ce qui devrait être. Cette moindre capacité des couches internes est particulièrement dangereuse pour les motifs précédemment développés et il serait intéressant de chercher à utiliser ce fait pour graduer la conductivité ou la capacité en choisissant l’huile et la matière solide d’une viscosité appropriée à la température d’immersion. On se heurte à un inconvénient du même genre avec les câbles courants isolés au caoutchouc vulcanisé. Le caoutchouc pur, appliqué sur le conducteur, a une capacité spécifique de 2,3 environ, par rapport à l’air. Les meilleures compositions qui viennent ensuite peuvent avoir une capacité voisine de 2,6 pour une résistivité de 50 p. 100 plus élevée, et les couches extérieures qui sont presque invariablement faites de matières inférieures ont souvent des capacités allant jusqu’à 3, avec une faible résistance d’isolement qui double ou triple pour certains échantillons les chances de percement. Les couches isolentes dans ces câbles sont appliquées en ordre de capacité inverse de ce qui devrait être, et ils ne résistent que grâce à la contexture suffisamment uniforme et aux qualités diélectriques élevées du caoutchouc vulcanisé. Le meilleur caoutchouc vulcanisé est sans aucun doute supérieur en lui-même au meilleur papier imprégné et on s’en aperçoit quand on met en œuvre de hautes tensions; mais il a besoin jusqu’ici de toute sa résistivité pour pouvoir lutter, comme prix, avec le papier. Il serait peut-être possible de dégrader les câbles isolés au papier en chargeant celui-ci avec de la baryte, de l’argile, du gypse, etc. ; mais on n’a encore aucune donnée sur les qualités diélectriques de ces matières appliquées, comme on le ferait, sous forme de poudre, ni sur les avantages qu’on en pourrait tirer. On reconnaît actuellement aux câbles de haute tension isolés au caoutchouc une capacité de beaucoup supérieure à celle des câbles isolés à