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La présente invention se rapporte aux condensateurs, spécialement ceux constitués par des feuilles métalliques enroulées en spirale avec couche intermédiaire isolante formant un ólómont en forma de rouleau. Cet oignant de condensateur est lia- bituellement renfermé dans une cuve contenant une matière isomante, généralement de l'huile; les pertes de chaleur du condensateur étant dissipées dans ltatmosphère ambiante par l'in-
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termédiaire de l'huile et des parois de la cuve.
Four augmenter la. rigidité diélectrique du condensateur, lthuile contenue dans la cuve est souvent mise à une pression supérieure à celle de l'air ambiant, ce qui provoque une augmentation de la rigidité diélectrique beaucoup plus importante que celle de la conductivité -thermique de l'huile. Sans intensifier le refroidissement, l'augmentation de la rigidité diélectrique ne peut être totalement utilisée pour les grandes puissances étant donné que la capacité du condensateur dépend, en grande partie, de sa dissipation thermique. Un refroidissement très effectif est donc de le, plus haute importance.
L'objet de la présente invention est d'obtenir un meilleur moyen que ceux employés jusqu'ici pour l'évacuation des pertes de chaleur de ltintérieur du condensateur, et consiste dans le fait que, au moins une électrode du condensateur est en contact métallique direct avec une plaque de tôle formant paroi dans la cuve contenant le condensateur, cette cuve étant soit remplie d'un milieu.' sous pression, soit insérée dans une cuve remplie dtun milieu sous pression. Pour le refroidissement de la plaqué métallique ou paroi, plusieurs moyens sont employés, ils sont décrits ci-après, au moyen d'exemples, avec quelques dispositions illustrées par le dessin ci-annexé.
Les figures 1-7 et 9-11 montrent des condensateurs pourvus d'une cuve extensible entièrement remplie du fluide, destiné, à la protection du fluide isolant. Les figures 8, 12a et b montrent un condensateur qui n'est pas pourvu d'une telle cuve extensible.
La figure 1 montre les éléments l du condensateur maintenus contre la plaque métallique de refroidissement 2 au moyen de boulons. Sur le côté de l'élément du condensateur Qui repose sur la plaque métallique 2, l'une des électrodes dépasse
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de l'isolation et forme contact avec la plaque. Les condensateurs sont placés dans une cuve 3 remplie d'huile, dont les parois sont suffisamment extensibles pour absorber les efforts survenant par suite des variations de température de l'huile.
Les parois transmettant également la pression du milieu sous pression contenu, dans la cuve extérieure '5 à l'huile contenue dans la cuve 3. L'une des bornes de connexion du condensateur est formée par la plaque 2 connectée à l'une desélectrodes du. condensateur, tandis que l'autre borne est sortie de la cuve au moyen des traversées isolantes 5 et 6. Comme la plaque 2 est sous tension, la cuve 4 tout entière est montée sur isolateurs 7, On peut voir, d'après la figure, que la plaque métallique 2 forme paroi extérieure pour la cuve extensible intérieure 3 ainsi que pour la cuve extérieure 4. Comme l'une des électrodes métalliques reste en contact métallique direct avec la paroi extérieure 2, la chaleur est très facilement évacuée dans l'atmosphère ambiante.
La plus grande partie des portes thermiques passe par ce chemin.
Les autres figures montrent, en principe, la même disposition que ci-descus, avec les mêmes repères pour les pièce correspondahtes.
Dans les arrangements illustrés par les figures 2 et 3, la plaque 2 est pourvue de nervures pour augmenter sa surface de refroidissement.
Il semble que certains avantages puissent être obtenus par le fait de remplir entièrement le condensateur avec un milieu. sous pression, mais, dans ce cas, un amortisseur quelconque est nécessaire pour équilibrerles variations de pression. Cornue milieu sous pression, on emploie, dans la cuve 4a,de l'huile visqueuse, du bitume ou autre qui sont plus aptes à supporter la pression que l'huile isolante, car ils offrent beaucoup. mons de difficultés en ce qui coneerne 1'étanchéité. On peut
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également utiliser de la poudre de quartz, si nécessaire mélangée à un plastifiant. La pression est, dans ce cas, rendue plus efface, tive au moyen d'un ou plusieurs pistons chargés.
Cette disposi-
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tiçii illerit pan ìzL1rÔa aur la dcooin. Dans 10 Tri(Iline but, on peut se servir d'une couche de gaz contenue dans-tlacenxe 4-proprement dite, ou dans un réservoir séparé 10, comme indiqué par la figure 2. Pour éviter de trop grandes variations de pression dans le r6servoir, la liaison entre la cuve 4 et le réservoir 10 est assuré par un tube fin et long, si nécessaire, rempli du fluide sous pression.
Une augmentation de la pression dans la cuve du condensateur par suite d'un courte-circuit est naturellement transmise au réservoir à gaz, mais, tenant compte des frottements très importants dans' celui-ci, la pression ne monte pas plus rapidement que celle d'une vanne de,,sécurité normale destinée à protéger un appareil rempli de gaz contre de trop grandes augmentations de pression et leurs conséquences.
La figure 3 montre un ventil-ateur destiné à souffler de l'air sur la plaque 2 pour augmenter encore le refroidissement.
La figure 4 montre un autre dispositif pour augmenter le refroidissement de la plaque mâtallique. Dans ce dispositif, de l'eau de refroidissement est conduite, d'une part, dans la plaque 2 au travers de canaux et, d'autre part,dans un tube de refroidissement en spirale 9 placé dans le milieu sous pression. Un tube de refroidissement peut également être placé dans le fluide isolant proprement dit. Pour isoler la plaque qui est sous tension, des tubes isolants, par exemple des tubes de coutchouc, de longueur convenable,sont insérés dans les entrées et sorties du fluide de refroidissement.
La figure 5'montre une batterie de condensateurs disposée de telle façon que les plaques de refroidissement se supportent mutuellement. Les plaques sont maintenues par les flasques 12 dans la cuve extérieure 4 et refroidies au moyen d'un milieu réfrigérant circulant dans desrcanaux disposés entre les
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plaques. @es canaux sont formés de pièces de forme appropriée 11, séparant les plaques*
Les figures 6 et 7 montrent, en deux élévations, une dis- position dans laquelle les éléments du condensateur sont mon- tés de chaque côté de, la plaque métallique 2 dont l'intérieur est refroidi par un tube réfrigérant 9 'enroulé en spirale.
Lorsqu'une batterie de condensateurs est montée de chaque côté de la plaque métallique 2, les cuves de pression qui l'entourent communiquent entre elles de façon à éviter toute pression sur la plaque. Celle-ci peut dono être très mince, même pour un condensateur de grandes dimensions.
Dans la figure 8, le fluide isolant constitué également le milieu sous pression. La pression du fluide est, dans ce cas, maintenue de la même façon que dans la cuve extérieure (voir les exemples donnés))par exemple, au moyen de la couche de gaz disponible dans la cave ou dans un réservair séparé communiquant avec la cuve par l'intermédiaire d'une tuyauterie.
Dans la figure 9, les éléments du condensateur 1 sont con- tenus dans une cuve cylindrique 3 à base circulaire 31. La partie supérieure ou couvercle est formé par la plaque de refroi- dissement 2. La cuve 3 est remplie d'huile sous pression et la paroi flexible 31 est ondulée de façon à mieux supporter les efforts provenant do la surpression.. Une autre cuve 30, ayant la même paroi flexible 32 que la précédente 31, mais ne ren- fermant aucun Elément de condensateur est placée de ltautre coté de la plaque de refroidissement 2. Les deux cuves communi- quent entre elles.
La plaque réfrigérante 2 est fo@mée de 2 tôles 21 et 32 avec des pièces intercalaires constituées par des bossages 23 tout pratiqués dans les tôles, ou/autre dispositif,si nécessaire, pour renforcer les tôles. Les bossages des deux tôles sont tournés l'un contre l'autre et soudés à l'autogène, à 1'étain
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ou par d'autres moyens. Une paroi double et rigide est ainsi formée, a l'intérieur de laquelle un fluide réfrigérant, tel que de l'eau., peut circuler.
La plaque de refroidissement 2 devrait, de préférence, être placée horizontalement avec les éléments du condensateur au- dessous d'elle, de façon à ce que la chaleur transmise des élé- ? monts du. condensateur au fluide environneant et montant avec celui-ci, puisse être recueillie sur la plaque réfrigérante 2 et évacuée de celle-ci par l'intermédiaire de l'eau de refroi- dissement.
Dans la figure 10, les deux tôles 21 et 23 sont incurvées, et l'oau de refroidissement circule entre elles dans l'espace 24.
La double paroi ainsi formée par les tôles est; suffisamment forte pour supporter la surpression intérieure de la cuve 3. La tôle incurvée 21 est aplanie, à l'endroit où les éléments du conden- sateur sont fixés, soit an tour, soit à la presse ou par tout autre moyen. Les figures 10a et lOb montrent quelques exemples de cette disposition sur une plus grande échelle.
Dans la figure 11, une tôle 21 est plane, et l'autre,33,est incurvée, et l'eau de refroidissement circule entre elles. La double paroi formée par ces tôles est renforée par des pièces intercalaires 25.
Les figures 12a et 12b montrent en élévation et en plan une disposition avec cuve cylindrique 3 sans paroi extensible. La plaque de refroidissement est constituée de deux tôles 21 et 22 qui forment une double paroi cylindrique. Les éléments de conden- sateur 1 sont figé$ de chaque coté de la paroi et l'eau, de re- froidissement circule dans l'espace intermédiaire entre les deux tôles.
R E S U H E.
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The present invention relates to capacitors, especially those constituted by metal foils wound in a spiral with an insulating intermediate layer forming an ólómont in the form of a roll. This condenser cap is usually enclosed in a vessel containing an isomeric material, usually oil; the heat losses of the condenser being dissipated in the ambient atmosphere by the
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intermediary of the oil and the walls of the tank.
Oven increase the. dielectric strength of the capacitor, the oil in the tank is often put at a pressure greater than that of the ambient air, which causes an increase in the dielectric strength much greater than that of the thermal conductivity of the oil. Without intensifying the cooling, the increase in dielectric strength cannot be fully utilized for high powers since the capacitance of the capacitor depends, to a large extent, on its heat dissipation. Very efficient cooling is therefore of the utmost importance.
The object of the present invention is to obtain a better means than those employed heretofore for the removal of heat losses from the interior of the capacitor, and consists in the fact that at least one electrode of the capacitor is in metallic contact. direct with a sheet metal plate forming a wall in the tank containing the condenser, this tank being either filled with a medium. under pressure, or inserted into a tank filled with a pressurized medium. For the cooling of the metal cladding or wall, several means are used, they are described below, by means of examples, with some arrangements illustrated by the accompanying drawing.
Figures 1-7 and 9-11 show capacitors provided with an expandable vessel fully filled with fluid, intended, to protect the insulating fluid. Figures 8, 12a and b show a capacitor which is not provided with such an expandable tank.
Figure 1 shows the elements 1 of the condenser held against the metal cooling plate 2 by means of bolts. On the side of the capacitor element which rests on the metal plate 2, one of the electrodes protrudes
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insulation and forms contact with the plate. The capacitors are placed in a tank 3 filled with oil, the walls of which are sufficiently extensible to absorb the forces arising as a result of variations in temperature of the oil.
The walls also transmitting the pressure of the pressurized medium contained in the outer tank '5 to the oil contained in the tank 3. One of the connection terminals of the capacitor is formed by the plate 2 connected to one of the electrodes of the capacitor. . capacitor, while the other terminal is taken out of the tank by means of the insulating bushings 5 and 6. As the plate 2 is under tension, the whole tank 4 is mounted on insulators 7, One can see, from the figure , that the metal plate 2 forms the outer wall for the inner expandable tank 3 as well as for the outer tank 4. As one of the metal electrodes remains in direct metal contact with the outer wall 2, the heat is very easily dissipated in the ambient atmosphere.
Most of the thermal doors go through this path.
The other figures show, in principle, the same arrangement as above, with the same references for the corresponding parts.
In the arrangements illustrated in Figures 2 and 3, the plate 2 is provided with ribs to increase its cooling surface.
It seems that some advantages can be obtained by filling the capacitor entirely with medium. under pressure, but in this case some damper is needed to balance the pressure variations. Retort medium under pressure, is used in the tank 4a, viscous oil, bitumen or other which are more able to withstand the pressure than insulating oil, because they offer a lot. We have no difficulties with regard to sealing. We can
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also use quartz powder, if necessary mixed with a plasticizer. The pressure is, in this case, made more efficient, tive by means of one or more loaded pistons.
This provision
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tiçii illerit pan ìzL1rÔa at the dcooin. In 10 Tri (Iline goal, one can use a layer of gas contained in-tlacenxe 4-proper, or in a separate tank 10, as shown in figure 2. To avoid too large variations in pressure in the tank. reservoir, the connection between tank 4 and reservoir 10 is provided by a thin and long tube, if necessary, filled with pressurized fluid.
An increase in the pressure in the tank of the condenser as a result of a short circuit is naturally transmitted to the gas tank, but, taking into account the very high friction in the latter, the pressure does not rise more rapidly than that of 'a normal safety valve intended to protect a gas-filled apparatus against excessive pressure increases and their consequences.
Figure 3 shows a fan for blowing air on the plate 2 to further increase cooling.
Figure 4 shows another device for increasing the cooling of the metal plate. In this device, cooling water is conducted, on the one hand, in the plate 2 through channels and, on the other hand, in a spiral cooling tube 9 placed in the pressurized medium. A cooling tube can also be placed in the insulating fluid itself. To insulate the plate which is under tension, insulating tubes, for example rubber tubes, of suitable length, are inserted in the inlets and outlets of the cooling fluid.
Figure 5 'shows a capacitor bank arranged so that the cooling plates support each other. The plates are held by the flanges 12 in the outer tank 4 and cooled by means of a refrigerant medium circulating in channels arranged between the plates.
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plates. @the channels are formed of appropriately shaped pieces 11, separating the plates *
Figures 6 and 7 show, in two elevations, an arrangement in which the elements of the condenser are mounted on either side of the metal plate 2, the interior of which is cooled by a refrigerant tube 9 'wound in a spiral.
When a capacitor bank is mounted on each side of the metal plate 2, the pressure tanks which surround it communicate with each other so as to avoid any pressure on the plate. This can therefore be very thin, even for a capacitor of large dimensions.
In FIG. 8, the insulating fluid also constitutes the pressurized medium. The fluid pressure is, in this case, maintained in the same way as in the external tank (see the examples given)) for example, by means of the gas layer available in the cellar or in a separate reservoir communicating with the tank. through a pipe.
In figure 9, the elements of the condenser 1 are contained in a cylindrical tank 3 with a circular base 31. The upper part or cover is formed by the cooling plate 2. The tank 3 is filled with pressurized oil. and the flexible wall 31 is corrugated so as to better withstand the forces coming from the overpressure. Another tank 30, having the same flexible wall 32 as the previous one 31, but not containing any condenser element is placed on the other side. of the cooling plate 2. The two tanks communicate with each other.
The cooling plate 2 is formed from 2 sheets 21 and 32 with intermediate pieces constituted by bosses 23 all made in the sheets, or / other device, if necessary, to reinforce the sheets. The bosses of the two sheets are turned against each other and welded with autogenous, tin
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or by other means. A double and rigid wall is thus formed, inside which a refrigerant fluid, such as water, can circulate.
The cooling plate 2 should preferably be placed horizontally with the condenser elements below it, so that the heat transmitted from the elements. mountains of. condenser to the surrounding fluid and rising therewith, can be collected on the cooling plate 2 and discharged therefrom by means of the cooling water.
In Figure 10, the two sheets 21 and 23 are curved, and the cooling water circulates between them in the space 24.
The double wall thus formed by the sheets is; sufficiently strong to withstand the internal overpressure of the tank 3. The curved sheet 21 is flattened at the point where the elements of the condenser are fixed, either by turn, by press or by any other means. Figures 10a and 10b show some examples of this arrangement on a larger scale.
In Figure 11, one sheet 21 is flat, and the other, 33, is curved, and cooling water circulates between them. The double wall formed by these sheets is reinforced by intermediate pieces 25.
Figures 12a and 12b show in elevation and in plan an arrangement with cylindrical tank 3 without an extendable wall. The cooling plate consists of two sheets 21 and 22 which form a cylindrical double wall. The condenser elements 1 are fixed on each side of the wall and the cooling water circulates in the intermediate space between the two sheets.
R E S U H E.
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