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Condensateur muni d'une protection interne
L'invention concerne un condensateur de puissance réalisé à partir d'un film en plastique métallisé et muni d'une protection interne, comprenant au moins deux films en plastique métallisé enroulés en un cylindre de condensateur, une première et une seconde surface métallique de contact formée aux extrémités du cylindre du condensateur, un premier conducteur connecté électriquement à la première surface de contact, et un conducteur de protection s'étendant autour du cylindre du condensateur et dont l'une des extrémités est connectée à un second conducteur de condensateur, l'autre extrémité étant connectée à la seconde surface de contact du cylindre du condensateur, de sorte que lorsque le cylindre du condensateur se dilate,
le conducteur de protection se rompt, ce qui déconnecte électriquement le second conducteur et la seconde surface de contact.
Les condensateurs de puissance sont fabriqués en enroulant des films de plastique métallisé en enroulement cylindrique et en aspergeant les extrémités des cylindres avec du zinc ou tout autre matériau approprié, en vue de former des surfaces de contact et de fixation, de telle manière que deux ou plusieurs surfaces de condensateur spiralé se recouvrant l'une l'autre sont formées. Certaines de ces surfaces sont connectées à la surface de contact d'une extrémité du cylindre, et les autres à la surface de contact de l'extrémité opposée. Lorsque le condensateur est endommagé, il peut être nécessaire de déconnecter ce condensateur du réseau ou de le débrancher.
Un condensateur endommagé se répare de lui-même par'auto-guérison', mais si cela ne se produit pas, le cylindre de condensateur commence à s'échauffer et la pression de gaz augmente. L'augmentation de la pression du gaz, à son tour, dilate le condensateur et provoque son explosion lorsque les dégradations se poursuivent. Si dans ce cas le condensateur n'est pas
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débranché de l'alimentation en tension, cela peut entraîner des défauts de mise à la terre ou la destruction des autres éléments du condensateur.
Dans une tentative d'empêcher les pannes, on a développé des solutions dans lesquelles un conducteur spiralé enroulé autour du bobinage du condensateur est disposé de telle manière à être rompu par le gonflement de l'enroulement, de manière à déconnecter le second conducteur du condensateur.
Le brevet US 4 633 365 divulgue une solution dans laquelle une fine bande de cuivre électriquement conducteur est emballée une fois autour du condensateur, essentiellement au milieu de celui-ci, une extrémité de la bande étant connectée à une extrémité du condensateur formant une surface de contact, et l'autre extrémité étant connectée à la borne du condensateur.
L'objectif de la disposition de la publication est de faire se rompre la bande lorsque le condensateur se dilate mais, en pratique, le condensateur doit se dilater dans une très grande mesure avant que la bande de cuivre mou soit rompue. Le brevet US 4 747 013, quant à lui, divulgue une solution dans laquelle un fin fil de cuivre étamé est emballé plusieurs fois autour du condensateur. Lorsque le condensateur se dilate, ce fil devrait se rompre. Bien que l'on dise que le fil comprenne des points faibles, le condensateur doit se dilater de manière très considérable avant que le fin fil de cuivre mou se rompe.
Un désavantage de ces deux arrangements de la technique connue réside en ce que la protection n'est effective que lorsque le condensateur se dilate dans une mesure importante, de sorte que des pannes éventuelles et d'autres dommages électriques peuvent faire un tort considérable et provoquer d'importantes dégradations dans le condensateur et à son environnement. En outre, ils sont tous les deux difficiles à fabriquer, suite au fait que des bandes mises en forme d'une certaine manière doivent être enroulées séparément autour des condensateurs et fixées à ceux-ci par soudure. De plus, ces bandes sont très susceptibles d'être endommagées avant d'être recouvertes par la coquille du condensateur.
L'objet de la présente invention est de munir un condensateur d'une protection qui fonctionne de manière fiable et uniquement lorsque requis, et qui soit également facile à fabriquer. Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de la protection du condensateur.
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Le condensateur selon l'invention est caractérisé en ce que le conducteur de protection est un conducteur large réalisé en un métal ou en un mélange de métaux fragiles faisant une fois le tour du cylindre du condensateur, la largeur du conducteur elle protection suivant la direction axiale du cylindre du condensateur valant au moins la moitié de la hauteur du cylindre du condensateur, le conducteur de protection étant positionné de telle sorte qu'il s'étend sur les deux côtés d'une ligne centrale du cylindre du condensateur.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'une couche de conducteur s'étendant essentiellement une fois autour d'un cylindre de condensateur et possédant dans la direction de l'axe du cylindre du condensateur une largeur qui vaut au moins la moitié de la hauteur du cylindre du condensateur est formée sur la surface du cylindre du condensateur, une extrémité de la couche conductrice étant connectée à un second conducteur du condensateur, l'autre l'étant à une seconde surface de contact du cylindre du condensateur.
L'idée à la base du condensateur de l'invention réside en ce qu'un conducteur de protection réalisé en un métal ou un mélange de métaux relativement fragiles et possédant une hauteur de préférence valant au moins la moitié de celle du condensateur s'étend une fois autour du condensateur, essentiellement en son milieu. Une extrémité du conducteur de protection est connectée à la surface de contact d'une extrémité du condensateur et l'autre extrémité est connectée au conducteur du condensateur. Par conséquent, même une petite expansion du condensateur provoque la rupture du conducteur de protection suite à la fragilité du métal qui le constitue, et le conducteur ne peut s'étendre ou se fléchir.
L'idée à la base du procédé consiste en ce que le conducteur de protection est réalisé par aspersion du matériau conducteur sur la surface du condensateur. de manière similaire que pour les extrémités des condensateurs, et en utilisant de préférence le même matériau de zinc et en aspergeant les extrémités et le conducteur de protection simultanément. Un avantage du procédé de l'invention consiste en ce que l'aspersion des extrémités du condensateur et celle du conducteur de protection peuvent être effectuées simultanément, ce qui évite des étapes de travail supplémentaires.
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L'invention sera décrite plus en détail dans le dessin annexé, dans lequel : la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un condensateur selon -. l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en perspective du condensateur de l'invention avant qu'il soit encapsuié ; et la figure 3 représente la forme cylindrique du conducteur de protection du condensateur selon l'invention, après ouverture et aplanissement du condensateur.
La figure 1 est une coupe transversale d'un condensateur 1 dans lequel est placé un cylindre de condensateur 2 fabriqué à partir de film en plastique métallisé. Un premier conducteur de condensateur 3 est connecté à l'extrémité supérieure du cylindre de condensateur 2. Un second conducteur de condensateur 4 est relié par soudure ou une autre manière appropriée à un conducteur de protection 5 qui s'étend au moins sur la moitié de la hauteur du cylindre de condensateur 2 et une fois autour du cylindre de condensateur 2. Les extrémités supérieures et inférieures du cylindre de condensateur 2 sont respectivement munies d'une première et d'une seconde surface de contact 6a et 6b, qui sont habituellement formées par aspersion des extrémités du condensateur au moyen d'un métal, typiquement du zinc ou un alliage de zinc.
Le premier conducteur 3 est fixé à la première surface de contact 6a par soudure ou une autre manière appropriée. L'extrémité inférieure du conducteur de protection 5 est connectée électriquement à la seconde surface de contact 6b. Un condensateur 1 comprend une coquille la qui entoure la partie primaire du condensateur. Un matériau d'isolation et de remplissage, qui selon les exigences de chaque cas particulier peut consister en n'importe quel matériau connu, est coulé entre la coquille la a et le cylindre de condensateur 2 et le conducteur de protection 5.
La figure 2 est une vue schématique en perspective du cylindre de condensateur. Le conducteur de protection 5 formé autour du cylindre de condensateur 2 est constitué d'un métal ou d'un mélange de métaux fragiles se rompant facilement tel que du zinc ou un alliage de zinc. Le conducteur de
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protection 5 est de préférence réalisé par aspersion du même matériau que la seconde surface de contact 6b du condensateur de sorte qu'ils puissent être fabriqués tous deux au moyen d'une seule aspersion. Une bande fusible 7 électriquement conductrice et beaucoup plus étroite que le conducteur de protection dans la direction du courant est prévue entre le conducteur de protection 5 et la seconde surface de contact 6b.
La bande fusible 7 sert dans le condensateur de protection contre les surcharges, c'est-à-dire que lorsque le condensateur est soumis à une charge en courant excessive, la bande de fusible 7 fond, ce qui déconnecte la seconde surface de contact 6b du condensateur du seconde conducteur 4 du condensateur de sorte que le condensateur est mis hors service. Une bande de protection 8 est laissée entre le conducteur de protection 5 et la première surface de contact 6a du condensateur. La bande est telle que requis par le potentiel de tension des conducteurs et du capaciteur.
La figure 3 représente la surface du cylindre du condensateur 2 après découpe et étalement de sorte que la forme et la position du conducteur de protection 5 et du fusible 7 qui lui est adjacent sont clairement visibles. Dans la figure 3, le conducteur de protection 5 s'étend une fois autour du cylindre de condensateur 2, et les extrémités du conducteur 5 sont obliques et maintenus entre eux de sorte que l'extrémité du conducteur 5 connectée à la seconde surface de contact 6b et l'extrémité du conducteur de protection 5 connectée au second conducteur de condensateur 4 sont pratiquement ou essentiellement sur le même point dans la direction périphérique.
La largeur du conducteur de protection 5 dans la direction axiale du cylindre du condensateur 2. c'est-à-dire une hauteur hl vaut au moins la moitié de la hauteur H du cylindre du condensateur 2. et le conducteur est positionné de telle sorte qu'il s'étend de part et d'autre d'une ligne centrale k du condensateur dans la direction de la longueur du cylindre de condensateur 2. Le conducteur de protection est de préférence positionné de telle sorte qu'au moins un quart de sa hauteur, c'est-à-dire h2. se trouve au dessus de la ligne centrale du cylindre du condensateur 2, c'est-à-dire à proximité de l'extrémité opposée à la seconde surface de contact 6b connectée au conducteur de protection.
La partie fusible 7 est de préférence formée de manière similaire au conducteur de protection 5. La partie fusible 7 est en dimension telle qu'elle fond
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lorsque la voleur du courant excède une valeur prédéterminée, de sorte que le conducteur de protection 5 et la seconde surface de contact 6b sont déconnectés l'un de l'autre. Le conducteur de protection 5 et le fusible 7 peuvent évidemment être fabriqués en matériaux différents et de différentes manières. Ils sont de préférence fabriqués en même temps que la seconde surface de contact 6b et du même mélange de matériaux ou du même matériau, par aspersion de celui-ci sur la surface du cylindre de condensateur terminé.
Il est essentiel que le conducteur de protection 5 selon l'invention soit formé de telle manière qu'un interstice soit défini entre celui-ci, et la seconde surface de contact 6b, et que le conducteur de protection 5 soit connecté par une extrémité à la seconde surface de contact 6b soit au moyen de la portion fusible 7, ou par une bande plus large qui ne joue pas le rôle d'un fusible. La portion de fusible 7 peut être formée entre le conducteur de protection 5 et la seconde surface de contact 6b ou entre le conducteur de protection 5 et le second conducteur 4.
La largeur du conducteur de protection peut être modifiée de telle sorte que sa hauteur hl dans la direction de la hauteur du cylindre vaille au moins 50% de la hauteur totale du cylindre, et au plus de telle sorte que les interstices de protection entre la seconde surface d'extrémité et le conducteur de protection et la surface de contact qui lui est reliée soit suffisante après la rupture du conducteur de protection. Le conducteur de protection 5 peut être positionné symétriquement ou asymétriquement par rapport à la ligne centrale k qui s'étend dans la direction axiale du condensateur, pour autant que le conducteur de protection soit positionné de manière à s'étendre des deux côtés de la ligne centrale.
L'invention a été décrite et illustrée ci-dessus et dans les dessins à titre d'exemple et n'est en aucun cas restreinte à cet exemple. A la place d'un matériau de conducteur de protection à base de zinc, il est possible d'utiliser tout métal ou mélange de métaux fragiles, convenables, qui peuvent être facilement rompus.
Le conducteur de protection peut être fixé ou relié à la seconde extrémité de contact soit par soudure ou d'une autre manière, porexemple, en formant d'abord le conducteur de protection, la surface de contact et la borne conductrice reliant la surface de contact au conducteur de protection étant ensuite projetée au même moment.
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Capacitor with internal protection
The invention relates to a power capacitor produced from a metallized plastic film and provided with an internal protection, comprising at least two metallized plastic films wound in a capacitor cylinder, a first and a second metallic contact surface. formed at the ends of the capacitor cylinder, a first conductor electrically connected to the first contact surface, and a protective conductor extending around the capacitor cylinder and one end of which is connected to a second capacitor conductor, l the other end being connected to the second contact surface of the capacitor cylinder, so that when the capacitor cylinder expands,
the protective conductor breaks, which electrically disconnects the second conductor and the second contact surface.
Power capacitors are made by wrapping metallized plastic films in a cylindrical winding and spraying the ends of the cylinders with zinc or any other suitable material, in order to form contact and fixing surfaces, so that two or several surfaces of spiral capacitor overlapping each other are formed. Some of these surfaces are connected to the contact surface of one end of the cylinder, and the others to the contact surface of the opposite end. When the capacitor is damaged, it may be necessary to disconnect this capacitor from the network or disconnect it.
A damaged capacitor repairs itself by 'self-healing', but if this does not happen, the capacitor cylinder begins to heat up and the gas pressure increases. The increase in gas pressure, in turn, expands the capacitor and causes it to explode when degradation continues. If in this case the capacitor is not
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disconnected from the voltage supply, this can lead to earth faults or the destruction of other elements of the capacitor.
In an attempt to prevent breakdowns, solutions have been developed in which a spiral conductor wound around the winding of the capacitor is arranged so as to be broken by the swelling of the winding, so as to disconnect the second conductor from the capacitor .
US Patent 4,633,365 discloses a solution in which a thin strip of electrically conductive copper is wrapped once around the capacitor, essentially in the middle thereof, one end of the strip being connected to one end of the capacitor forming a surface of contact, and the other end being connected to the terminal of the capacitor.
The purpose of the publication layout is to cause the strip to rupture when the capacitor expands, but, in practice, the capacitor must expand to a very large extent before the soft copper strip is broken. US Pat. No. 4,747,013, for its part, discloses a solution in which a thin tinned copper wire is wrapped several times around the capacitor. When the capacitor expands, this wire should break. Although the wire is said to have weak points, the capacitor must expand very considerably before the thin, soft copper wire breaks.
A disadvantage of these two prior art arrangements is that the protection is only effective when the capacitor expands to a large extent, so that possible failures and other electrical damage can cause considerable harm and cause significant damage to the capacitor and its environment. In addition, they are both difficult to manufacture, due to the fact that strips shaped in a certain way must be wound separately around the capacitors and fixed to them by welding. In addition, these bands are very likely to be damaged before being covered by the shell of the capacitor.
The object of the present invention is to provide a capacitor with a protection which functions reliably and only when required, and which is also easy to manufacture. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing the protection of the capacitor.
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The capacitor according to the invention is characterized in that the protective conductor is a wide conductor made of a metal or of a mixture of fragile metals once around the cylinder of the capacitor, the width of the conductor it protects in the axial direction of the capacitor cylinder being at least half the height of the capacitor cylinder, the protective conductor being positioned so that it extends on both sides of a central line of the capacitor cylinder.
The method according to the invention is characterized in that a conductor layer extending essentially once around a capacitor cylinder and having in the direction of the axis of the capacitor cylinder a width which is at least half from the height of the capacitor cylinder is formed on the surface of the capacitor cylinder, one end of the conductive layer being connected to a second capacitor conductor, the other being to a second contact surface of the capacitor cylinder.
The idea behind the capacitor of the invention lies in the fact that a protective conductor made of a metal or a mixture of relatively fragile metals and having a height preferably equal to at least half that of the capacitor extends once around the capacitor, essentially in the middle. One end of the protective conductor is connected to the contact surface of one end of the capacitor and the other end is connected to the conductor of the capacitor. Consequently, even a small expansion of the capacitor causes the protective conductor to break due to the brittleness of the metal which constitutes it, and the conductor cannot extend or bend.
The idea behind the process is that the protective conductor is made by spraying the conductive material on the surface of the capacitor. similarly as for the ends of the capacitors, and preferably using the same zinc material and spraying the ends and the protective conductor simultaneously. An advantage of the method of the invention consists in that the spraying of the ends of the capacitor and that of the protective conductor can be carried out simultaneously, which avoids additional working steps.
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The invention will be described in more detail in the accompanying drawing, in which: Figure 1 is a cross-sectional view of a capacitor according to -. the invention; Figure 2 is a schematic perspective view of the capacitor of the invention before it is encapsulated; and FIG. 3 represents the cylindrical shape of the protective conductor of the capacitor according to the invention, after opening and leveling of the capacitor.
Figure 1 is a cross section of a capacitor 1 in which is placed a capacitor cylinder 2 made from metallized plastic film. A first capacitor conductor 3 is connected to the upper end of the capacitor cylinder 2. A second capacitor conductor 4 is connected by soldering or another suitable way to a protective conductor 5 which extends at least over half of the height of the capacitor cylinder 2 and once around the capacitor cylinder 2. The upper and lower ends of the capacitor cylinder 2 are respectively provided with a first and a second contact surface 6a and 6b, which are usually formed by spraying the ends of the capacitor with a metal, typically zinc or a zinc alloy.
The first conductor 3 is fixed to the first contact surface 6a by welding or another suitable way. The lower end of the protective conductor 5 is electrically connected to the second contact surface 6b. A capacitor 1 comprises a shell 1a which surrounds the primary part of the capacitor. An insulation and filling material, which according to the requirements of each particular case can consist of any known material, is poured between the shell a and the capacitor cylinder 2 and the protective conductor 5.
Figure 2 is a schematic perspective view of the capacitor cylinder. The protective conductor 5 formed around the capacitor cylinder 2 is made of a metal or a mixture of brittle metals which break easily such as zinc or a zinc alloy. The driver of
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protection 5 is preferably made by spraying the same material as the second contact surface 6b of the capacitor so that they can both be manufactured by means of a single spray. A fusible strip 7 electrically conductive and much narrower than the protective conductor in the direction of the current is provided between the protective conductor 5 and the second contact surface 6b.
The fuse strip 7 is used in the overload protection capacitor, that is to say that when the capacitor is subjected to an excessive current load, the fuse strip 7 blows, which disconnects the second contact surface 6b. of the capacitor of the second conductor 4 of the capacitor so that the capacitor is put out of service. A protective strip 8 is left between the protective conductor 5 and the first contact surface 6a of the capacitor. The strip is as required by the voltage potential of the conductors and the capacitor.
FIG. 3 represents the surface of the cylinder of the capacitor 2 after cutting and spreading so that the shape and the position of the protective conductor 5 and of the fuse 7 which is adjacent to it are clearly visible. In FIG. 3, the protective conductor 5 extends once around the capacitor cylinder 2, and the ends of the conductor 5 are oblique and held together so that the end of the conductor 5 connected to the second contact surface 6b and the end of the protective conductor 5 connected to the second capacitor conductor 4 are practically or essentially at the same point in the peripheral direction.
The width of the protective conductor 5 in the axial direction of the cylinder of the capacitor 2. that is to say a height hl is at least half the height H of the cylinder of the capacitor 2. and the conductor is positioned in such a way that it extends on either side of a central line k of the capacitor in the direction of the length of the capacitor cylinder 2. The protective conductor is preferably positioned so that at least a quarter of its height, that is to say h2. is located above the central line of the cylinder of the capacitor 2, that is to say near the end opposite to the second contact surface 6b connected to the protective conductor.
The fuse part 7 is preferably formed similarly to the protective conductor 5. The fuse part 7 is of such size that it melts
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when the current thief exceeds a predetermined value, so that the protective conductor 5 and the second contact surface 6b are disconnected from each other. The protective conductor 5 and the fuse 7 can obviously be made of different materials and in different ways. They are preferably manufactured at the same time as the second contact surface 6b and of the same mixture of materials or of the same material, by spraying the latter onto the surface of the finished capacitor cylinder.
It is essential that the protective conductor 5 according to the invention is formed in such a way that a gap is defined between it and the second contact surface 6b, and that the protective conductor 5 is connected by one end to the second contact surface 6b either by means of the fuse portion 7, or by a wider strip which does not act as a fuse. The fuse portion 7 can be formed between the protective conductor 5 and the second contact surface 6b or between the protective conductor 5 and the second conductor 4.
The width of the protective conductor can be changed so that its height hl in the direction of the cylinder height is worth at least 50% of the total height of the cylinder, and at most so that the protective gaps between the second end surface and the protective conductor and the contact surface connected to it is sufficient after the protective conductor has broken. The protective conductor 5 can be positioned symmetrically or asymmetrically with respect to the central line k which extends in the axial direction of the capacitor, provided that the protective conductor is positioned so as to extend on both sides of the line central.
The invention has been described and illustrated above and in the drawings by way of example and is in no way limited to this example. Instead of a zinc-based protective conductor material, it is possible to use any suitable metal or mixture of brittle metals which can be easily broken.
The protective conductor can be fixed or connected to the second contact end either by soldering or in another way, for example, by first forming the protective conductor, the contact surface and the conductive terminal connecting the contact surface. to the protective conductor then being projected at the same time.