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"Appareil à induction électromagnétique".
L'invention concerne des perfectionnements aux apparei à induction électromagnétique et vise aussi les appareils ainsi perfectionnes. Par appareils à induction électromagnétique, il faut comprendre les transformateurs, les bobines de réactance et similaires.
Le but essentiel de l'invention est de protéger les appareils à induction contre les surtensions. Il est bien connu que des surcharges peuvent être causées par la foudre et les phénomènes atmosphériques connexes, par le passage d'un arc sur i
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un isolateur, par des à-coups d'enclenchement ou de déclenche- ment, et , en général, par toute cause entraînant une destruc- tion soudaine de l'équilibre électrique du circuit en cause.
Il est avéré que des sollicitations électriques fort denses peuvent s'induire dans les enroulements des appareils à induction sous l'effet de surtensions, et diverses méthodes ont été pro- posées pour réduire l'effet néfaste de ces surtensions. Le but de l'invention est de procurer des moyens nouveaux et perfec- tionnés de protection par lesquels les appareils à induction sont immunisés ou mieux protégés que précédemment contre les surtensions.
Un autre but de l'invention est de procurer des moyens et procédés de protection économiquement applicables non seule- ment aux appareils comparativement grands et alimentés à tension relativement haute, mais aussi aux appareils de petite taille utilisant dès-tensions plutôt basses.
L'invention concerne en quelque sorte des moyens permettant, en cas de surtension , de distribuer également ou substantiellement de façon égale les sollicitations de tension entre les spires ,les couches ou les bobines des appareils à induction.
L'une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait que les moyens de protection sont partiellement ou com- plètement inclus dans les bobines mêmes, par exemple lors de leur enroulement, ces bobines étant de type connu; l'invention peut donc être aisément appliquée à tout appareil existant.
Il y a encore lieu de noter que la protection conforme à l'invention peut s'appliquer à tous les enroulements simulta- nément, qu'iils soient à haute tension, à basse tension, acces- sibles de l'extérieur ou non.
D'un autre point de vue l'invention consiste à réaliser des appareils à induction équipés de moyens de protection combi-
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nés avec l'isolation entre les couches des bobines, en sorte de former une chaîne relativement longue de condensateurs à tension individuelle relativement basse, ladite chaîne étant sandwichée entre les couches de chaque bobine de telle façon que chaque couche soit immédiatement adjacente ou voisine d'une surface, métallique formant l'une des plaques du condensateur en chaîne; chaque couche est donc soumise à un champ électrostatique per- pendiculaire à la couche, la valeur moyenne de ce champ étant adaptée de façon à être égale au potentiel moyen de la couche voisine, pour autant que la distribution de la surtension par spire soit uniforme.
En d'autres termes, la disposition est telle que la différence de voltage, a fréquence normale, entre une borne de l'enroulement et tout autre point de ce der- nier, exprimée comme une fraction du voltage total appliqué aux bornes de l'enroulement, soit égale à la chute de tension capa- citive entre la même borne de l'enroulement et la plaque du condensateur immédiatement voisine du point en question, ladite chute étant également exprimée comme une fraction du voltage total appliqué au circuit de capacités sandwichées.
Le terme "couche" utilisé dans la présente description doit se comprendre comme signifiant "un groupe comprenant le plus petit nombre de tours et formant une discontinuité se pro- duisant à intervalles réguliers dans un enroulement". Dans le cas où l'invention est appliquée à un enroulement consistant en un certain nombre de bobines du type "galette" à une spire par couche, ou à de semblables disques ou sections telles que le montre la figure 30, ce sont ces bobines ou disques, ou sections, qui constituent les couches de l'enroulement, et qui, dans le cas mentionné, sont juxtaposées axialement plutôt que, comme d'ha- bitude, superposées radialement.
Il peut donc être dit que dans les bobines enroulées ou préparées conformément à l'invention, l'enroulement se compose
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de deux circuits distincts : - premièrement, le circuit conven- tionnel propre du bobinage transportant les courants de charge normale, et appelé ci-après "circuit conducteur", et deuxièmement, une chaîne de condensateurs entrelacée dans le premier circuit pour guider les courahts de déplacement, appelés ci-après "circuits diélectriques" ou "capacitifs". La fonction de ces derniers est de guider les courants de déplacement engendrés par les variations très importantes de voltage à l'intérieur de l'enroulement, en sorte de produire une sollicitation uniforme sur toute la longueur du diélectrique.
Dans l'appareil à induction, objet de l'invention, chaque bobine possède une capacité pouvant être aisément défi- nie, calculée et modifiée, distribuée uniformément entre la première et la dernière des spires et cette capacité est d'ordre , beaucoup plus élevé que celle que l'on peut obtenir par les procédés connus. Par suite de la haute valeur de cette capacité distribuée en série entrelacée, les effets de la capacité parasite mutuelle entre les bobines et avec la terre sont, soit de valeur négligeable, soit tels qu'ils peuvent être très aisément pris en considération par le constructeur.
D'un autre point de vue', l'invention concerne un appareil à induction dans lequel sont interposées, à intervalles réguliers, dans les couches de ces bobines, deux ou plus de deux surfaces conductrices, en sorte de former pour chaque intervalle un condensateur à deux ou plus de deux plaques ; les intervalles peuvent être aussi nombreux que les couches ou aussi distants que la première couche l'est de la dernière.
Les surfaces conduc- trices peuvent par exemple être constituées par des feuilles métal -liques minces et isolées,l'isolant étant appliqué par peinture, ou comme revêtement ou dépôt sur film conducteur ou être parsemé de particules métalliques ou, plus généralement, consister en tout autre matériau approprié.Une armature ou un jeu d'armatures
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du condensateur ainsi forméést électriquement relié à une arma- ture ou jeu d'armatures d'un condensateur semblable de l'inter- valle suivant, en sorte de former une chaîne de capacités unifor- mément distribuée et entrelacée dans les circuits conducteurs de la bobine.
Les première- et dernière armatures du circuit di- électrique peuvent être électriquement reliées à la première et à la dernière des spires du circuit conducteur, et d'autres connexions quipotentielles peuvent être réalisées éventuellement par exemple à l'extrémité de certaines couches,d'autre part inter- également en des prises/médians le cas échéant.
Pour l'application pratique de l'invention, on part envisager deux procédés généraux: pour sandwicher ou entrelacer les circuits respectifs conducteur et di- électrique. Par le premièr procédé, l'armature ou jeu d'armatures de chaque élé- ment condensateur est connecté à l'armature ou jeu d'armatures immédiatement voisin de l'élément condensateur suivant. Par cette méthode, les couches conductrices de la bobine sont sandwichées entre les deux surfaces métalliques équipotentielles.et l'isola- tion extérieure des couples de condensateurs ne participe pas du circuit di= électrique.
Par la seconde méthode, généralement préférée, l'entre- lacement du circuit capacitif avec la bobine est réalisé en connectant une armature ou jeu d'armatures d'un élément de capa- cité à la plus éloignée des bornes de la paire d'armatures ou de jeux d'armatures formant l'élément de capacité voisin. Par cette méthode les couches conductrices du bobinage sont soumises à un champ di- électrique uniforme et l'entièreté de l'isolation du bobinage participe du circuit di électrique entrelacé.
Dans le but d'amortir les échanges oscillatoires d'énergie qui pourraient se faire entre la capacité de cette chaîne entrelacée et l'induction, du bobinage, les surfacesmétal- liques peuvent consister en un métal de résistivité relativement
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forte, ou bien, les languettes ou rubans de connexion entre les condensateurs successifs peuvent constituer une forte résistance.
Dans de tels cas, en plus de sa capacité uniformément distri- buée, le circuit diélectrique entrelacé présente aussi une ré- sistance d'amortissement uniformément distribuée.
Les armatures des condensateurs du circuit diélectrique entrelacé sont généralement disposées parallèlement au flux de fuite principal du transformateur, en sorte de réduire les pertes de courants de Foucault à un minimum. L'emploi d'un métal relativement résistant pour les armatures des condensateurs présente l'avantage de réduire également ces pertes par courants de Foucault. D'autres procédés visant au même but peuvent éven- tuellement être envisagés, et consister par exemple à entailler les feuilles du condensateur pour les diviser ainsi en bandes étroites, ou à les réaliser en fins fils.
Dans certains cas, notamment dans le cas où la couche extérieure d'un bobinage est peu éloignée d'un matériau magnétique, l'emploi de résistances faibles et d'écrans non découpés permet au contraire une certaine conductivité pour les pertes réduites causées par des courants vagabonds.
Les bobines munies conformément à l'invention d'un circuit diélectrique entrelacé, sont disposées en piles à la manière conventionnelle. Selon une méthode générale de disposition de ces bobines, celles-ci sont réalisées aussi identiques que possible entre elles et leur capacité uniformément répartie en séries entrelacées est choisie aussi forte que possible, aucun moyen correcteur externe n'étant adjoint.
Aux voltages rela-' tivement bas il est prévu que ce système assurera la répartition uniforme des sollicitations électriques en dépit de l'influence perturbatrice des courants dérivés capacitifs vers la terre. @ Les bobines de dérivation, s'il en existe, sont dans ce cas chacune munies de leur capacité entrelacée et chaque borne de dériva- tion en est connectée à sa plaque équipotentielle, en sorte
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que lorsqu'une partie du circuit conducteur est sectionnée, une partie correspondante du circuit capacitif l'est également.
Par une ------- alternative de disposition des bobi- nes dérivées, ou pour faire entrer en jeu n'importe quelle partie de l'enroulement, suffisamment éloignée de la ou des bornes de : ligne, de telles bobines ou parties de l'enroulement sont shuntées avec des condensateurs de dimensions convenables formant des éléments extérieurs à l'enroulement, ces condensateurs formant aussi des éléments servant à maintenir la continuité du diélectrique du circuit capacitif entrelacé, de part et d'au- tre de la section shuntée.
Dans les enroulements sans prise de terre le point médian de cette section shuntante du circuit capacitif peut être mis à la terre., Préférablement, les masses métalliques voisines mises à la terre, telles que les parois de la cuve ou le noyau,ou la bobiae â basse tension électrique -ment voisine du potentiel terrestre, peuvent constituer l'élec- trode médiane mise à la terre de ce condensateur de shuntage fortuit. Ce condensateur de shuntage peut également consister en une série d'écrans externes capables de diriger le courant de charge vers la portion du bobinage qui a été shuntée par le circuit diélectrique entrelaaé.
Pour des tensions relativement élevées, les courants parasite-s de fuite capacitive vers la terre peuvent empêcher la distribution égale des pointes de tension en dépit du nombre accru de condensateurs ou mieux, de l'accroissement de la capa-
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¯fi3w'/w/ citance de chaque bobine. Dans de tels cas, pax tite j}iobs.a4 ' conforme a l'invention consiste à faire diminuer la capacitance entrelacée distribuée uniformément de chaque bobine au fur et à mesure que l'enroulement progresse de la borne de ligne vers la borne neutre éventuelle ou vers la terre ou le point médian de l'enroulement. La diminution peut être telle qu'aucune capacité .
@ entrelacée ne subsiste après quelques bobines venant de la ou
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des bornes de ligne. Lorsque la capacité -- en séries entrelacées diminue en-dessous d'une certaine valeur, des concentrations de sollicitations électriques peuvent se produire dans la bobine en sorte qu'il y a lieu d'envisager également la variante de réalisation ci-dessous.
Selon cette variante du procédé de l'invention, convenant également aux tensions relativement fortes,les bobines sont encore réalisées aussi identiques l'une à l'autre qu'il est possiblaét une capacité.-- en séries entrelacées aussi forte que possible leur est conférée et est distribuée uniformément dans la pile de bobines. Les courants capacitifs dérivés vers la terre sont compensés en créant au moyen d'écrans extérieurs un courant égal de la ou des bornes de ligne vers le point corres- pondant de la pile de bobines, conformément aux méthodes couram-
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met utiiisss sens zus douze portiez 1?/d ment utilisées en ce sens.
Les bobine7dé.rivati.o1)OU toute portion f intermédiaire d-e l'enroulement, suffisamment éloignée: de la ou des bornes de ligne dans ce système, sont, comme précédemment décrit, ou bien pourvues de la même manière de connexions équi- potentielles à chaque dérivation, ou bien shuntées par un conden- sateur extérieur de dimensions appropriées.
Comme autre variante du procédé conforme à l'invention, on peut encore envisager l'application des mêmes principes à des bobines cylindriques de grande longueur à couches multiples, ain- si qu'à. des piles de bobines. à enroulement spiral du type "galette" Dans le premier cas, par suite de la grande longueur de la bobine, l'empilage de condensateurs formant le circuit capacitif entre- lacé n'intéresse qu'une fraction de chaque couche;des moyens sont également prévus pour compenser les courants capacitifs entre les couches.
Dans le deuxième cas, la réalisation rappelle fortement celle adoptée pour les bobines à couches multiples croisées, à la différence près qu'au lieu de suivre une direction radiale, le circuit capacitif entrelacé est dirigé axialement, l'élément
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d'enroulement soumis à un champ électrostatique étant un élé- ment radial ou partie de bobine au lieu d'être une couche axia- le ; comme précédemment.
Chaque élément de la capacité.--= de la série entre- lacée consiste dans ce cas en aumins deux condensateurs annu- laires métalliques ou métallisés formant des surfaces disposées à intervalles au lieu d'occuper deux ou plus de deux surfaces cylindriques comme ci-avant. Le même procédé convient pour les bobines abouches multiples croisées.
Dans les modes de réalisation décrits jusqu'à, présent, la capacité--- en séries à distribution sandwichée comprenait un seul jeu de condensateurs à une ou plusieurs armatures formant écran à chaque intervalle. Pour les tensions hautes, ceci requièrt un degré d'isolement relativement grand pour chaque élément formant le condensateur. Pour cela, pour les transfor- mateurs à haute tension de dimensions importantes, et plus particulièrement pour ceux à bobines discoïdes en ou galette, la disposition de l'entrelacement peut être adaptée en sorte que chaque jeu d'éléments de capacité-- annulaires intermédiaires
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aux sectionne forme pas un seul condensateur mais bien -4 une série de tels condensateurs intercalés l'un dans l'autre en direction circulaire,préférablement selon deux trajectoires parallèles.
La direction circulaire d'avancement de la chaîne de condensateurs ainsi formée est ---- opposée dans deux jeux annulaires consécutifs.
De tels éléments annulaires formant condensateurs peuvent également être constitués en formant au moins deux jeux de surfaces métallisées judicieusement isolées sur les parties de la bobine ou les spires elles-mêmes, particulièrement lorsque ces bobines sont du type discoïde ou du type cylindrique héli- coïdal. De telles surfaces métallisées peuvent consister par
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exemple en surfaces pointes;) recouvertes ou autrement enduites de peinture ou film conducteur ou parsemées de particules métal- liques, entourées de métal en feuilles ou de feuilles métallisées ou entourées de fins fils et trempées ensuite dans ou enduites de matériaux semblables à la soudure à l'étain, en sorte de consti -tuer une série de condensateurs intercalés circulairement l'un dans l'autre.
Une autre variante de réalisation de chaque élément annulaire des séries axialement entrelacées de condensateurs intermédiaires aux bobines consiste à prévoir des bobines en for- me de galettes possédant deux jeux de fils ou bandes, chaque jeu étant isolé électriquement de l'autre et entrelacé avec ce der- nier. De tels éléments capacitifs sont interposés dans la pile de bobines à intervalles réguliers et un jeu d'armatures en forme de fils ou bandes, d'un élément de condensateur est connecté à un jeu similaire de l'élément adjacent en sorte de constituer une chaîne de condensateurs métalliquement discontinue mais capaci- tivement continue.
Les autres extrémités de ces fils ou bandes sont li - ores et peuvent.être enroulées ou munies de petits boutons ou de pièces de prolongement à surface lisse en sorte de réduire l'ef- fet Corona.
Après avoir résumé les principes généraux de l'invention ceux-ci sont illustrés à la lumière des exemples ci-après décrits avec référence aux dessins annexés, donnés à simple titre d'exem- ple, et dans lesquels : les figures '1 et 2 schématisent les principes de l'in- vention.
Les figures 3 et illustrent schématiquement les deux principes fondamentaux des circuits capacitifs entrelacés confor- mes à l'invention.
Les figures 5 et 6 illustrent l'application des mêmes principes généraux à l'une des bobines d'un empilage, de. bobi- nes à couches multiples croisées
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Les figures 7 à 9 représentent les différentes capaci- tés obtenues en entrelaçant le circuit capacitif conformément à l'invention.
Les figures 10 à 12 illustrent des moyens accroissant les capacités de couplage dans le circuit diélectrique sandwiché conformément à la présente invention.
Les figures 13 à 19 représentent divers modes de réali- sation des écrans constituant le circuit capacitif sandwiché conformément à l'invention.
La figure 20 représente le symbole adopté dans les dessins ultérieurs pour indiquer une bobine munie d'un circuit capacitif sandwiché conformément à l'invention.
Les figures 21 à 24 représentent divers modes de dis- position des .piles de bobine à capacité entrelacée conformément à l'invention.
Les figures 25 à 29 illustrent l'application de l'in- vention.à un bobinage cylindrique de très grande longueur.
La figure 30 illustre l'application de l'invention à une pile de bobines du type galette.
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figure 3l'SCtffi8de d'exécution des anneaux capacitifs ir 1114-,4"W La figure 31/un mode d'exécution, des anneaux capacitifs interposés entre les bobines de la figure 30.
A titre complémentaire, d'autres modes de réalisation de l'objet de l'invention sont r eprésentés aux figures suivantes dans lesquelles:
La figure 32 représente une variante d'exécution de l'objet des figures 31 et 31a, dans laquelle chaque élément annu- laire de capacité est scindé en un certain nombre de capacités circulairement entrelacées connectées en série.
La figure 33 représente une variante de réalisation de l'objet de la figure 30, dans laquelle les capacités de couplage sont accrues de la manière illustrée aux figures 10 à 12.
La figure 34 représente en détail un mode de construc-
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tion des éléments annulaires de capacité utilisés à la figure 33-
Les figures 35 et 36 sont des coupes par la ligne A-A de la figure 34, suivantdeux variantes de réalisation..
La figure 37 est une variante de réalisation des objets des figures 32 et 34-.
La figure 38 représente une modification de la disposi- tion adoptée aux figures 30 et 33-
La figure 39 montre une variante de réalisation d'un élément de capacité du type annulaire, consistant en plaques de condensateur filiformes en couches superposées.
La figure 40 représente une coupe par la ligne A-A de la figure 39.
Les figures 41 à 43 représentent des variantes de réa- lisation de l'objet de la figure 39.
La figure 44 montre la représentation symbolique adop- tée pour les éléments annulaires de capacité du type illustré aux figures 39 à 43.
La figure 45 représente un bobinage pourvu des éléments annulaires de capacité du type décrit aux figures 39 à 44.
Dans ces dessins, les mêmes numéros de référence sont employés pour les parties équivalentes. Dans ces dessins également, seul un enroulement d'une partie ou section des appareils à induc- tion est représenté, mais évidemment, l'invention peut ê-tre appli- quée à. une pluralité d'enroulements, pour des appareils à induction polyphasés.
A la figure 1, la bobine 1 est une partie de l'enroule- ment développé en ligne droite . Un écran métallique discontinu- 2 est supposé être placé en tout point au voisinage immédiat du circuit conducteur 1 de la bobine. A ces deux extrémités, cet écran
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r/,1 2 est électriquement connecté à la première et/la dernière spire de l'enroulement, respectivement à l'entrée ± et à la sortie fez Soit ensuite que, par une disposition non décrite en ce moment,
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le potentiel au droit de l'écran varie uniformément de e = Eo en S,à e = E1 en F.
Pour cette raison, c'est-à-dire pour indi- quer symboliquement cette variation du potentiel au droit de l'écran, ce dernier est représenté en traits interrompus plutôt .qu'en traits pleins* En un point P à une distance x de S, le potentiel de l'écran serait donc Ec + x/I(E1 -Eo), 1 étant la longueur totale de l'écran. Si cette condition pouvait être main- tenue dans tous les cas, chaque spire de l'enroulement serait blindée par-un écran métallique disposé en son voisinage mmé- diat et soumis à un potentiel approprié pour assurer une varia- tion de tension uniforme au droit de l'enroulement. L'invention concerne plus particulièrement des moyens pour réaliser approxi- mativement cette condition idéale.
A la figure 2, purement schématique , l'écran 2 du cas idéal de la figure 1 est subdivisé en un certain nombre de sections 3 interconnectées mutuellement avec leuis voisines au moyen de condensateurs 1 de capacité suffisamment importante relativement aux capacités parasites formées par les masses avoisinantes de l'enroulement et par la terre. L'invention concer- ne ---- également des moyens pratiques d'incorporation des con- densateurs 5 de la figure 2 dans l'enroulement ou à son voisina- ge immédiat.
La figure 3, également schématique, représente la combinaison de lécran en sections .1 et des condensateurs 1 de la figure 2, obtenue en remplaçant les écrans 3 de la figure 2 par des paires d'écrans 3 et 4 à la figure 4, capacitivement connec- tés l'un à l'autre, l'écran 3. de chaque paire étant métallique- ment relié à 1'écran 4 de la paire suivante.
La figure 4 représente schématiquent une alternative généralement préférée du mode d'entrelacement d'un circuit capa- citif avec les couches d'un bobinage. Aux figures 3 et 4, l'entrée S des bobines est supposée être au.potentiel zéro et la sortie F
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au potentiel de 8 volts. Appelons, pour simplifier, 8V la valeur généralement quelconque de ce potentiel, et appelons V la chute de potentiel par couche, le bobinage comprenant donc huit couches dont les diverses sorties sont marquées par P1, P2, P , etc..., sur la longueur développée 1 de l'enroulement.Les potentiels obtenus en supposant une distribution uniforme au droit de l'en- roulement et au droit de l'écran ont été marqués dans les deux cas à l'extrémité de chaque couche et à chaque élément d'écran.
La comparaison des deux figures montre qu'à la figure 3, les sections de l'écran de part et d'autre de l'enroulement sont toujours au même potentiel voisin de celui de l'enroulement, tandis que dans le cas de la figure 4 il y a une différence de potentiel constante de IV entre les plaques correspondantes supé- rieure et inférieure. Dans ce dernier cas, l'enroulement est donc sujet à un champ électrostatique dont la valeur moyenne est en tout point égale au potentiel moyen que la partie d'enroule- ment sandwichée entre les plaques est supposée avoir idéalement.
La figure 5 représente à titre d'exemple une demi-coupe transversale par un bobinage 8 du type à couches croisées multi- ples et d'axe ZZ ,muni d'un circuit capacitif sandwiché du type schématiquement représenté à la figure 3. Selon cette figure 5, il appert que chaque couche d'enroulement 1 est associée à une paire d'écrans 3-4 formant des condensateurs 5. Dans le cas de cet exemple., un seul condensateur a été choisi pour une couche, bien que la portée des condensateurs puisse intéresser plus d'une couche et même l'entièreté de l'enroulement.Les plaques 3 et - de chaque paire de condensateurs sont électriquement connectées.
L'enroulement même 1 du bobinage est schématisé par des conduc- teurs de section circulaire, ceux-ci pouvant cependant être éga- lement rectangulaires.,
Contrairement à la figure 5, la figure 6 représente la disposition alternative généralement préférée d'entrelacement du
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circuit capacitif et du circuit conducteur conformément à la représentation schématique de la figure 4. A la figure 6, les plaques adjacentes n'étant jamais au même potentiel ,il se créé un champ électrostatique uniforme au travers du diélectrique des bobines. A la figure 5, la succession électrique des plaques est la même que leur disposition géométrique; au contraire, à la fi- gure 6, le circuit électrique des plaques suit un parcours en zig-zags .
Pour ces raisons, les dispositions des figures 3 et 5 seront désignées par la suite dans cette description comme étant du type à "entrelacement direct" , tandis que celles des figures 4 et 6 seront dites du type à "entrelacement en zig-zags" .
Lors de l'entrelacement en'zig-zags d'un circuit capa- citif dans une bobine, ainsi qu'à la figure 6, il faut considérer trois espéces de capacités Ceci est illustré plus en détail aux figures 7 à 9, dans lesquelles, pour plus de clarté, le circuit donducteur propre de la bobine est omis, la jonction du réseau capacitif avec les première et dernière spires se faisant respec- tivement en S et F. A la figure 7, des armatures de condensateur telles que 3 et 4 sont immédiatement couplées l'une àl'autre sans interposition de spires et forment les principaux éléments capacitifs 5 appelés par la suite "capacités de couplage".
En . plus de ces dernières, il se forme également des capacités telles que 6 entre la plaque d'une capacité de couplage et la plaque 4 de sa voisine et de telles capacités 6 englobent une partie de l'enroulement et se répètent à intervalles réguliers. Ces capaci- tés sont reprises par, la suite sous la dénomination "capacités d'intervalles". Enfin, entre les plaques des première et dernière capacités de couplage et les première et dernière plaques uniques de la bobine, il se forme des capacités 7 reprises par la suite sous le terme "capacité de demi-intervalle" pour des raisons qui apparaissent à la suite.
En résumé, le cas de la figure 7 intéresse donc n capa-
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cités de couplage, n-1 capacités d'intervalles et 2 capacités de demi-intervalle, n valant )+ unités dans le cas présent. L'étu- de du réseau formé entre l'entrée S et la sortie F montre que la tension appliquéeà chaque capacité de couplage est ( , qu'elle vaut 2E/n pour chaque capacité d'intervalle, et enfin E/n pour chaque capacité de demi-intervalle. Pour produireun champ diélectrique uniforme dans toutes les spires de la bobine, la valeur de la capacité de demi-intervalle doit être double de celle des capa- cités d'intervalle , puisque la tension appliquée passe respec- tivement du simple au double.
Ceci peut être aisément obtenu en intéressant seulement un nombre de spires moitié moindre dans une capacité de demi-intervalle , relativement au nombre de spi- res compris dans les capacités d'intervalle , et ceci explique pourquoi la figure 6 représente deux couches de spires dans chaque intervalle et seulement une couche dans les premier et dernier demi-intervalles. Soit C la capacité de chacune des n capacités de couplage, c et 2c celle de chaqune des n-1 capa- cités d'intervalle , et respectivement des deux capacités de demi-intervalle ; il peut être démontré que la capacité totale en série de l'entrée à la sortie du réseau capacitif sans sa bo- bine vaut,dans le cas de la figure 7, C/n + 4c/n.
La figure 8 illustre le cas de n capacités de couplage, n-1 capacités d'intervalle et seulement une seule capacité de demi-intervalle, n valant, dans le cas présent , 5. Les tensions appliquées aux diverses capacités de chaque espèce suivent exac- tement la même loi que dans le cas précécent. La capacité totale série du réseau capacitif complet vaut dans ce cas ci C/n + (4n-2)c/n2. n n
La figure 9 représente un montage comprenant n capacités de couplage et n-1 capacités d'intervalle, à l'exception de toute capacité de demi-intervalle, avec n valant 6. La capacité résul- tante de l'entrée à la sortie devient : + (4n-4)c/n2. n n2
Aux figures 5 à 9, chaque capacité de couplage consiste
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en un condensateur à deux armatures.
Des condensateurs à plus de deux armatures peuvent aussi être utilisés en sorte de multiplier ainsi leur capacité par 2, 3, etc...pourra même zône d'enroulement et le même diélectrique. Un exemple de cette disposition est représenté respectivement aux figures 10 à 12 ; à la figure 10, la capacité de chaque condensateur de couplage est doublée,tandis qu'elle est triplée aux figures 11 et 12. Bien entendu, les ar- matures 3-4 et les connexions 2 des figures 5 à 12 ne sont repré-
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sentées quesrhématiquement.
De telles armatures peuvent consister par exemple de fi- nes feuilles métalliques, éventuellement de haute résistivité, dans le double but d'introduire une résistance d'amortissement et de réduire les pertes par courants vagabonds à la fréquence nor- male. En ce qui concerne la réduction des pertes par courants vagabonds, l'emploi d'écrans à haute conductivité est, dans cer- tains cas, favorable à la conduction de ces pertes, par exemple lorsque les couches extérieures des bobines 'sont voisines d'un matériau magnétique. Ces armatures peuvent également consister en matériau isolant peint, recouvert ou électroplaqué, ou encore
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&*"/#<" aspergé d'un enduit conducteur, d'un film,/de particulesou o un tissu englobant des fils métalliques et des liens isolants.
Egale- ment, elles peuvent être en matériau isolant métallisé par doubla- ge à l'aide d'un métal ou de feuilles métalliques. Au contraire, ces armatures peuvent consister en feuilles métalliques recouver- tes d'une substance isolante. Dans les figures précédentes, l'iso- lant n'a pas été représenté, mais il est évident que toutes les plaques sont isolées des couches adjacentes et isolées aussi,des unes des autres lorsqu'elles ne sont pas soumises au même poten- tiel. Il y a lieu de noter que leur isolement ne devra pas résister à de fortes tensions, les divers condensateurs n'intéressant qu'un nombre relativement restreint de spires.
Les plaques 3. et 4 qui sont enroulées autour de la bobine entre les couches de fils ne
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doivent évidemment pas former des spires en court-circuit, et pour cela, leur longueur sera légèrement inférieure à un tour-,- complet ou bien, en cas de recouvrement de leurs extrémités, un isolant sera interposé entre ces dernières. Les connexions 2 reliant les condensateurs adjacents des figures 5 à 12 sont représentées pour plus de clarté aux extrémités opposées, ce qui n'est pas indispensable,et il est même avantageux de les disposer toutes du même côté dans le but de réduire la self-induction du circuit capacitif.
Les figures 13 à 19 représentent à titre d'exemple, des détails de l'arrangement des àilles métalliques constituant les armatures 3. et 4 des condensateurs de couplage. Ces armatures sont représentées développées à plat , des plaques 3. et étant donc ouvertes au lieu d'être placées les unes sur les autres après avoir été enroulées.
A la figure 13, les plaques 3. et de deux condensa- teurs consécutifs de couplage sont découpées dans une seule pièce, une languette de connexion 9 de dimensions appropriées étant formée par découpage de deux entailles 10. Il peut être avanta- geux de préparer des entailles 11 le long de la surface en sorte de diviser cette dernière en rubans .12 pour pouvoir réduire les pertes par courants vagabonds qui pourraient être causées par un flux de fuite transversal, éventuel- . Pour porter cette dispo- sition à la limite de possibilité, les rubans 12 peuvent devenir de fins fils disposés sur ou maintenus par un matériau isolant- Dans certains cas, par exemple au voisinage de matières magné- tique, des écrans non entaillés ou non subdivisés peuvent devenir conducteurs pour de faibles pertes par courants vagabonds.
La languette de connexion ¯2 de la figurel3 ne doit pas nécessairement être située au milieu de chaque feuille mais peut au contraire occuper toute position, y compris l'extrémité de chaque feuille. Dans ce cas, les deux surfaces conductrices 3 et 4;
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et leur languette de liaison peuvent consister en une simple pièce rectangulaire présentant aux environs de son milieu deux plis à angle droit.
A.la figure 14, les armatures 3. et 4 représentées ou- vertes sont formées. de deux pièces distinctes électriquement reliées par un où plusieurs éléments de connexion tels que la languette.2 laquelle peut être faite d'un matériau de grande résistivité en conférant dans ce cas au circuit diélectrique entrelacé une résistance uniformément répartie s'ajoutant à sa capacité uniformément répartie. La connexion.2 peut être une languette entrelacée avec.les armatures 3 et 4 par passage dans des entailles 17 de celles-ci: Le contact électrique de cette connexion 9 peut être assuré par la simple. pression de l'enroule-1 ment ou par soudure, brasage, etc...La figure 15 représente une bobine vue par le bout, en l'occurrence celle de la figure 6, montrant les positions des diverses connexions.
Celles-ci sont de préférence disposées du même côté de la bobine afin de réduire la self-induction du circuit capacitif, et elles sont disposées . de plus sur deux ou plus de deux lignes' par jeu de connexions, en sorte d'éviter leur recouvrement.
La figure 16 représente une variante d'exécution où aucun élément distinct de connexion n'est utilisé pour raccorder l'une feuille à l'autre. Une dentelune 13 est découpée au droit de l'un ou des deux bords de la feuille pour former en quelque sorte une série de languettes 14 qui sont ensuite repliées,ainsi que le montre la coupe à la figure 17.Cette disposition présente de plus l'avantage d'éviter l'effet Corona entre les arêtes vives ,de la feuille dans les bobines adjacenteso Dans le cas de feuilles peintes ou aspergées, la densité de la peinture ou enduit peut être diminuée dans la zône des languettes 14 de façon à accroître la résistivité.
, Suivant une autre variante d'exécution, au lieu d'en-
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tailler un bord de l'écran, une longueur distincte de ruban étroit conducteur ou semi-donducteur peut être employée et replie longitudinalement comme en 15 à la coupe transversale de la figue 18, de façon à assurer la jonction électrique des feuilles 3. et - formant les armatures des condensateurs adjacents.
La figure19 représente à titre d'exemple une feuille destinée à former des condensateurs à armatures multiples entre les couches, analogues à ceux de la figure 10. Les plaques 3. et 4 appartenant à deux condensateurs consécutifs sont ici encore développées pour montrer la languette de liaison.2 obtenue par découpage de deux bandes 10. La partie de la feuille forme un double élément d'armature obtenu par pliage au droit de la médiane 16. La valeur de la capacité de couplage peut être variée aisément en modifiant la surface de la feuille , par exemple en variant principalement sa longueur L.
Comme la feuille 3 est sandwichée entre les deux demi-feuilles 4 du condensateur sui- vant, on remarque que cette façon de régler la capacité de cou- plage est des plus utiles en ce sens qu'elle permet un tel réglage sans modifier la surface des armatures en contact avec la couche de fils de la bobine.
Jusqu'à présent, seul l'entrelacement d'un circuit capacitif avec des bobines individuelles a été décrit. Lorsque l'enroulement comprend un empilage des bobines ainsi préparées, chacune de celles-ci' peut être symboliquement représentée comme le montre la figure 20, où la bobine est figurepar son contour 8 d'une part de son axe ZZ et présente une entrée S et une sor- tie F. La capacité totale en série distribuée de son circuit diélectrique est schématisé par un condensateur C shuntant la première et la dernière armature en S et F. Cette représentation symbolique est employée aux figures 21 à 24 et les dimensions du condensateur y sont variables par le fait de la gradation posa
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sible des capacités en série.
La figure 21 montre une coupe schématique d'une part de l'axe ZZ d'une pile de bobines composée de bobines individuel- les 81, 82, etc..,. aussi identiques que possible, cette pile ayant A1 et A8 pour bornes terminales et A2, A3, etc... pour prises intermédiaires. La capacité entrelacée de chaque bobine est main- tenue uniforme au long de la pile et est rendue aussi grande que possible. L'effet pertubateur des courants capacitifs dérivés est négligé dans le cas présent, ce qui est justifié lorsqu'il s'agit de tensions relativement basses. Les prises intermédiaires A2, A3, etc... sont de préférence connectées à leur armature de condensateur entrelacée équipotentielle respective, ce qui fait
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qu'ainsi, des sections du circuitkapacitif entrelacé sontnl-mnect5es simultanément avec des sections de l'enroulement conducteur.
La figure 22 est une variante de la disposition adoptée
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' pour les bobinesdëri\a:S;# figurées ici par 84 et 85. Ces bobines >éÉ , sont préférablement plus étroites que les bobines ordinaires et aucune capacité entrelacée ne leur est"adjointe. Au lieu de cela, . elles peuvent être shuntées par des condensateurs schématiquement représentés 19. Le point médian 20 de ces condensateurs peut être réuni à la terre lorsque l'enroulement 1 est du type isolé de la terre. La capacité 19 est choisie en sorte que la chute de -tension qu'elle crée, relativement au nombre moyen de spires
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//1 des bobine,déri soit dans le même rapport que la chute de .01 V,41 tension dans la capacité entrelacée en série au nombre de tours du reste de l'enroulement.
Comme le montre 'la figure 22a les con- densateurs 19 peuvent être constitués en disposant comme il con- vient des armatures 21 au voisinage des armatures extrêmes du circuit capacitif entrelacé atteignant respectivement les bobines 83 et 86 ces condensateurs peuvent également, comme à la figure 22, être indépendants.de la pile de bobine, un condensateur unique pouvant également servir dans ce cas.
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Les bobines shuntées des figures 22 et 22a ne doivent pas nécessairement être des bobines comportant des prises inter- médiaires; leur nombre peut être quelconque ainsi que ces bobines mêmes lorsque ces dernières sont suffisamment éloignées de la ou des bornes de ligne. Dans ces modes de réalisation, il appert que le circuit capacitif est entrelacé avec le circuit conducteur au seul voisinage de la ou des bornes de ligne, et que ce circuit apacitif est dérivé sur les sections du bobinage suffisamment éloignées de ces bernes. Le condensateur shunt 19 peut,,dans certains cas, être réduit à deux éléments isolés mutuellement en sorte d'interrompre le circuit conducteur tout en maintenant dans le circuit diélectrique entrelacé la continuité de la capa- cité.
Dans le cas d'enroulement ne possédant pas de prise de terre, l'armature centrale mise à la terre du condensateur shunt peut éventuellement être formée par la paroi de la cuve, le noyau, ou même l'enroulement de potentiel minimum de l'appareil quand ce potentiel est voisin de celui de la terre.
Pour une tension relativement haute, les courants capa- citifs vers la terre peuvent acquérir une certaine importance par rapport au courant capacitif traversant le circuit diélec- trique entrelace et ce fait peut suffir à empê-cher l'égale répartition des pointes de surtension entre les diverses bobines.
La figure 23 illustre une disposition visant à éviter ces incon- vénients par le fait que les capacités entrelacées en série ad- jointes aux bobines ont des valeurs décroissant-- régulièrement depuis un maximum situé à la ou aux bornes de ligne. Les divers courants il ?i2, etc... traversant les capacités shuntées vers la terre 22 à laquelle peut par exemple être raccordée la surfa- ce extérieure de la bobine basse tension , peuvent être estimés parle fait que l'on connaît la différence de potentiel qu'il y a lieu d'établir entre l'armature interne de la capacité entrelacée avec chaque bobint la terre.
De plus, les courants capacitifs
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en série Il , I2, I3, etc... traversant îles capacités entrelacées peuvent être calculés par les formules élémentaires applicables aux circuits. Comme la chute de tension désirée dans les capaci-
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dl,m,e4 -/ tés entrelacées avec chaque bobine/connue, peut en tir . t? /.1 tés entrelacées avec chaque -' on peut en la valeur- de la capacité série de chaque bobine. La figuré 23 repré- sente un mode d'exécution où les deux extrémités de l'enroulement
1 sont à un potentiel supérieur à celui de la terre.
Lorsqu'une boitte est mise à la terre, la diminution graduelle de la capacité ne se fera évidemment qu'à partir de la borne de ligne ,opposée
Pour les bobines suffisamment éloignées des bornes de ligne, aucune capacité entrelacée n'est nécessaire, comme c'est le cas pour les bobines 84 et 85 de la figuré 23.
Ces bobines sont laissées en blanc dans cette figure mais elles peuvent,bien entendu,constïtuer éventuellement des bobines possédant des bornes intermédiaires. Une autre simplici- cation parfois possible, dans certaines conditions consiste à ne - pas.faire diminuer graduellement la capacité entrelacée en série et simultanément à n'employer une telle capacité que pour une ou quelques bobines situées près' de la ou des bornes de ligne.
La figure 24 représénte schématiquement une variante de
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Aj'/1 réalisation des moyeÉ#1òmpqràr la chute de tension inégale à . <-\7 travers chaque bobine; les courants capacitifs il, i , etc... dérivés vers la terre 22 proviennent directement des bornes de ligne par l'intermédiaire des deux écrans schématiquement repré- sentés 23 capacitivement reliés à la première armature du circuit capacitif entrelacé dé chaque bobine 81, 82, etc... La capacité entrelacée avec chaque bobine est rendue aussi grande que possible et est.uniformément répartie au long de la pile de bobines.
Les courants capacitifs ii1, ii2, etc... dirigés depuis l'écran de la ligne à la première armature des diverses bobines doivent être égaux aux courants capacitifs i1, i2, etc... passant de la même arma- ture ou d'une armature soumise au même potentiel vers la terre.
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Cette condition requièrt une diminution graduelle de la capacité, schématiquement représentée en 24 entre l'écran de ligne 23 et l'empilage des bobines. Cela ut être schématiquement présenté comme à la figure 24, en écartant graduellement l'écran 23 de la pile de bobines à partir de la borne de ligne. Pratiquement,il est préférable de maintenir uni-forme la distance entre l'écran et les bobines, et de varia? la surface de cet écran en sorte de varier sa capacité avec les diverses bobines. L'écran 23 schéma- tiquement représenté serait donc relativement large en son extré- mité supérieureetserait terminée en pointe à l'extrémité opposée.
Un tel écran peut également être constitué par un faisceau de tubes de longueurs étagées à la manière d'un jeu de tuyaux d'orgue, ces tubes ou tiges étant placées à distance uniforme de la pile de bobines et ayant leurs pieds réunis à la borne de ligne. Un tel jeu de tubes et de tiges électriquementreliées est particulière- ment indiqué pour pouvoir ampiriquement ajuster le ou les écrans externes, par le fait que toute forme appropriée peut aisément être donnée aux écrans en montant les tubes ou tiges de façon à pouvoir les faire coulisser et en modifiant alors la forme effec- tive de chaque écran de façon graduelle jusqu'au moment où le résultat désiré est obtenu.
Suivant une variante représentée à la figure 24a, chaque écran 23. peut être constitué de parties distinctes interconnectées électriquement en sorte que chà-cune des différentes sections 231, 2¯3¯, etc... soit associée avec une bobine comme il a déjà été proposé précédemment. A la figure 24a, les écrans 231, 232, etc... sont connectés conductivement. Ils pourraient aussi être couplés capacitivement ,par exemple comme les séries d'écrans 3-4 des figures 25 et 26.
Aux figures 24 et 24a, les écrans externes s'étendent en ligne droite à partir de la ou des bornes de ligne. Suivant une variante non représentée, les écrans externes peuvent s'étendre
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depuis un point situé à quelque distance de la ou des bornes de ligne et le reste de .l'enroulement peut être maintenu privé d'un circuit capacitif entrelacé. Dans un tel cas,les écrans externes 23 cumuleraient les fonctions d'armatures externes de condensa- teurs fournissant le' courant.de' charge aux,sections non protégées de l'enroulement, et celles de condensa teurs4.9de shuntage décrites
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aux figures 22 et 22a. Une telle dispositiôillustrée par la . suite à titre d'exemple à la figure 45.
Aux figures 21 à 24, les bobines sont interconnectées les unes avec les autres de l'intérieur vers l'extérieur, c'est- à-dire de l'entrée de l'une à la sortie de l'autre. L'invention peut cependant être appliquée à des empilages dé bobines dont les sorties et les entrées sont respectivement connectées deux à deux, comme c'est le cas à la figuré 29a.
L'invention peut également être appliquée indifféremment à des bobines à couche unique ou à couches multiples, ces bobines s'étendant au long ,de la totalité ou de la quasi totalité de la longueur de l'enroulement constituant le transformateur plutôt ' que de se composer de bobines individuelles empilées. Dans ce cas, l'entrelacement du circuit capacitif confrmément à l'invention n'est pas réalisé couche par couche , mais la portée d'un.conden- sateur ainsi formé ne s'étend que sur une fraction de couche d'en- foulement. La figure 25 illustre cette disposition et montre une bobinelcylindrique à' couche unique s'étendant toutàu long du noyau.
Dans le cas de l'exemple choisi, la bngueur bobinée est subdivisée en quatre tronçons qui sont chacun équipés de leur paire d'ar- matures de condensateurs 3-4, enroulées sur les deux faces de l'enroulement de la bobine sans évidement pouvoir constituer un tour complet. Ces armatures peuvent être enroulées directement en contact avec la bobine ou pavent, au lieu de cela, être enrou- lées sur au moins un cylindre distinct placé au voisinage immé- diat de la bobine, ou encore ces armatures et leur isolant peuvent
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ensemble constituer ces cylindres mêmes. Ces armatures sont inter- connectées conformément à ce qui a été décrit ci-avant, ce qui forme ainsi des condensateurs de couplage 5. A chaque solution de continuité du réseau de condensateur , une interruption corres- pondante 25 peut être ménagée dans l'enroulement.
Eventuellement, les extrémités des armatures peuvent être recourbées en sorte de
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réduire l'effet Corona .varnsi' qu''''es -6L et 2' .
La figuré 26 montre une variante de réalisation de l'entrelacement du circuit capacitif avec l'enroulement, cette disposition étant substantiellement la même qu'à la figure 25 à l'exception des ponts de réunion des armatures, lesquels sont ici supprimés.
Une variante facultative de réalisation, représentée à la figure 27, consiste à déplacer graduellement les bobines élé- mentaires de l'armature inférieure vers l'armature extérieure,
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et vice-versai au fur et à mesurvle potentiel de l'enroulement ,--4 varie depuis le ptentiel d'une armature jusqu'à ce-lui de l'autre armature. Seules deux sections du bobinage des figures 2 5 ou 26 sont représentées à la figure 2?montrant , à grande échelle, les armatures 3-4 de condensateur disposées de part et d'autre de l'enroulement 1. Le déplacement graduel de l'enroulement s'effec- tue, le cas échéant, en diminuant graduellement l'épaisseur du revêtement isolant ? 2 d'un côté de l'axe, et en augmentant cette épaisseur proportionnellement de l'autre côté.
La figure 28 illustre l'application de l'invention, sous sa forme décrite aux figures 25 et 26 à un bobinage à plusieurs couches, en l'occurrence à trois couches. Ce bobinage possède deux bornes de ligne A1-A2 et l'interconnection de deux couches est réalisée en sorte qu'une différence de potentiel constante existe entre tous les points des couches adjacentes. Cette dispo- sition procurera certains effets pertubateurs par suite des cou- rants capacitifs s'écoulant entre les couches. Si l'espacement
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des armatures de condensateur appartenant à des couches diffé- rentes est suffisamment plus grand que la distance des armatu- res formant les condensateurs de ces couches , ces effets sont négligeables et peuvent être combattus en appropriant les carac- téristiques de chacun des couplages 5.
La figure 29 illustre des moyens pour compenser les courants capacitifs entre les couchés par des écrans extérieurs additionnels. Cette figure représente également un bobinage à trois couches où l'entrelacement des condensateurs est du type direct réalisé conformément rau mode illustré par la figure 3.
A la figure 29, la différence de potentiel entre les écrans ad- jacents des couches adjacentes étant constante, le passage des courants capacitifs i d'une couche à l'autre sera également cons- tant. Ces courants capacitifs entre les couches seront empêchés de s'écouler par les capacités en série, s'ils proviennent d'une série d'écrans 23 connectés à une borne de ligne et s'ils sont collectés par uneautre série d'écrans 24 à l'autre borne de ligne ou à la borne neutre. La capacité entre les écrans 23 des bornes de ligne et les écrans 4 du réseau capacitif entrelacé devra croître graduellement au fur et à mesure qu'augmente la distance de la borne de ligne.
Ceci est symboliquement indiqué en représen- tant les écrans de ligne 231, 232, etc... sens des longueurs graduellement décroissantes Cette disposition s'applique également aux écrans 24 1, 242, etc... de 1'autre borne du bobinage. Il y a lieu de noter également de quelle manière le premier écran de li- gne peut constituer à la fois l'un des écrans du réseau capacitif entrelacé. A la borne A2, l'écran 241 connecté à la ligne d'alimen -tation constitue à la fois l'écran 4 du circuit entrelacé, ce dernier étant déjà précédemment raccordé à la ligne.
Les écrans soumis au même potentiel de chaque côté de chaque couche sont interconnectés au moyen de conducteur minces 32 traversant la couche, lesdits conducteurs servant à l'écoulement des courants
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capacitifs entre les couches adjacentes tout en empêchant que ces courants ne traversent les capacités en série entrelacées. Even- tuellement, la partie équipotentielle du bobinage correspondante peut aussi être connectée aux conducteurs 32, comme c'est le cas dans la première couche dh bobinage. Sauf l'entrée et la sortie, les autres points du bobinage n'ont pas été reliés à ces conducteurs pour bien montrer le caractère facultatif d'une telle liaison.
Aux figures.25' à 29, les condensateurs 2 formés par les armatures du circuit capacitif entrelacé sont du type à une plaque par pôle. Il est évident que quiconque peut adopter au contraire des condensateurs à multiples armatures par pôle, par exemple selon la disposition schématisée aux figures 10 à 12.
Dans les figures 25 à 29 encore, l'enroulement 1 sandwiché entre les armatures 3. et entrelacées est un enroulement à une seule couche ou une partie à une couche du bobinage. Ce dernier peut comprendre une pluralité de sectionsà plusieurs couches ou un certain nombre de bobines distinctes empilées,par exemple comme l'illustrera figure 29a, dans laquelle l'enroulement 1 comprend un empilage de bobines successives 81,82, etc'... Chacune de ces bobines individuelles peut comporter une capacité entrelacée additionnelle bien que cela ne soit pas nécessaire dans le cas de longues piles étroites.
La figure 29a illustre un cas limité où la portée des capacités entrelacées intéresse la largeur tota- le de la bobine ; la relation entre l'enroulement et le champ diélectrique étant d'autre part illustrée par le diagramme fon- damental.de la figure 4. La figure 30 montre schématiquement une variante de réalisation d'une bobine conforme à l'invention, com- prenant un empilage de bobines 1 du type en forme de galette disposées au droit d'un axe commun ZZ ; en l'occurrence, seules dix bobines sont représentées bien que ce nombre soit en pratique généralement bien plus élevé. L'entrelacement des plaques de condensateurs 3-4 est du type dit en zig-zags décrit avec réfé- rences aux figures 4 et 6 à 9.
A titre d'exemple, deux demi-inter-
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valles sont ménagés aux'extrémités, chaque intervalle comprenant deux bobines. Des connexions équipotentielles telles que celles réalisées en 32 peuvent être prévues.,Certains des conducteurs.2 de connexcion sont figurés à l'intérieur de la pile de bobines, pour plus de clarté, bien qu'en pratique ils soient de préfé- rence disposés à l'extérieur. Dans le cas de l'exemple choisi, les armatures entrelacées 3 et 4 sont d'accès facile, en sorte qu'il est aisé'de modifier leur capacité , éventuellemnt au moyen de condensateurs extérieurs additionnels 33, figurés en traits interrompus comme n'étant pas essentiels.
Les armatures 34, dans le cas de la figure 30, peuvent être des anneaux conducteurs illustrés à la figure 31/et interrompus en ± afin d'ouvrir leur circuit ; ces anneaux peuvent comporter une ou plusieurs languet- tes de connexion 9. Dans le cas de la figure 30, le flux de fuite principal est perpendiculaire aux anneaux 3-4 dont la résistivité devra être la plus grande possible, à moins que ces anneaux ne soient circonférentiellement entaillés en 11 comme à la figure 31, en sorte de diviser l'anneau en bandes étroites 12 , lesquelles,à la limite, peuvent se réduire à un faisceau' de fins fils conducteurs disposés en forme de galettes et soli- darisés par des fils ou rubans isolants, ou fixés sur un anneau de matière isolante.
Si l'effet Corona se manifeste , les péri- phéries interne et-externe de l'anneau peuvent être recourbées, éventuellement autour d'un fil ou'cerclage tel que 3? à la figure 31a. Ces bords roulés éventuels peuvent alors être adaptés pour dépasser de la pile de bobines 1. Dans.le cas d'anneaux formés de fils séparés,' les bords 35 peuvent être constitués par un fil de plus gros diamètre.
L'emploi de condensateurs à armatures multiples décrits ci-avant et illustrés aux figures 10 à 12 peut également s'ap- pliquer au mode de réalisation représenté à la figure 30, où d'autres modifications sont également possible, par exemple en ce
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qui concerne l'utilisation,pour les conducteurs de connexions à haute résistance.
En se référant à nouveau aux figures 30 à 31a, dans le cas d'une tension relativement élevée, la tension par élément de condensateur peut devenir telle qu'elle exige une quantité exces- sive d'isolant, tant entre les éléments annulaires 3 et 4 qu'entre ceux-ci et l'enroulement 1. Dans ce cas, il est préférable de réaliser une série d'éléments de condensateurs pour chaque anneau, chaque élément étant soumis à une tension plus basse que la tensior qu'il faudrait appliquer à un condensateur unique; cette variante se rapproche de celle décrite en ce qui concerne les figures 25 à 29, à la différant ce pré.s que la direction d'entrelacement suit une trajectoire circulaire plutôt qu'une trajectoire axiale.
Cette répartition de la tension dans des éléments de condensateurs, appliquée au cas présent, est illustrée à la figure 32 où les surfaces conductrices 3-4 des figures précédentes sont ici scin- dées en, par exemple, quatre jeux de segments 31, 32, etc... et 41, 42, etc..., une série d'intervalles 34 se trouvant ainsi formée entre les divers segments d'une même couche. Les jeux de segments 3-4 des différentes couches sont volontairement représentés- comme ayant des largeurs légèrement différentes, ceci n'étant le cas que pour ajouter à la clarté du dessin, mais n'étant pas vrai en pratique,du moins généralement.
En se dirigeant d'une borne 91 à l'autre 92, on constate qu'il n'y a pas de continuité métalli- que mais simplement un circuit capacitif qui consiste de préféren- ce, ainsi qu'il est illustré, en deux trajets circulaires en paral- lèle comprenant chacun quatre condensateurs en série 51, 52, etc.. formés par des surfaces voisines 3-4 juxtaposées dans des couches différentes et, bien entendu, isolées les unes des autres. Cette scission additionnelle de la capacité totale de chaque anneau est décrite ci-après comme constituant "l'entrelacement circulaire"
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Les armatures 3. et 4 de la figure 31a peuvent être con- sidérées comme étant une coupe par la ligne A-A de ces armatures à la figure 32.
Chacun des deux éléments annulaires 3-4 peut donc consister en deux anneaux complets, isolants, sur lesquels sont appliqués des segments 3-4 discontinus, métalliques ou métallisés ou peut être constitué au contraire par dés segments séparés, métalliques ou métallisés qui peuvent être solidarisés mutuel- lement, par exemple par un ruban enroulé autour d'peux ou par un assemblage à queues d'aronde intéressant certaines des bandes qui les composent, cet assemhlage n'étant pas représenté pour simplifier les dessins.
A la figure 31a, seules deux couches de surfaces con- ductrices sont représentées, mais à un nombre plus élevé que celui-ci peut être utilisé, par exemple en disposant,un segments conducteur isolé entre deux segments conducteurs 14.
La figure 33 est une variante du mode d'exécution illustré par la figure 30, où la capacité de couplage est accrue conformément àla façon décrite ci-avant et illustrée aux figu- res 1 0 à 12. Comparativement,à la figure 31a, pour toutes con- ditions égales, la capacité de couplage est doublée. Cette dis- position particulière est choisie par exemple parce qu'elle constitue une variante-fort utile du mode de réalisation des éléments de capacité décrits plus loin.
A la figure 33, dans 'le but de décrire une variante différant de celle de la figure 30, le circuit capacitif entre- lacé ne comporte pas de capacités de demi-intervalles aux extré- mités, c'est-à-dire du type illustré aux figures 9 et 10. Il y a lieu de noter que le circuit capacitif entrelacé.de la figure 33 correspond en tous points à celui de la figure 10 où ce demie! est figufé en position verticale. Les connexions équipotentiel- les 32 ne sont pas indispensables. La.portée des éléments du circuit capacitff entrelacé intéresse dans le cas présent deux
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bobines éléBntaires, mais ce nombre peut varier de façon quelcon- que et valoir par exemple l'unité.
Les condensateurs de couplage J,schématiquement représen- tés à la figure 33, sont constitués d'une surface conductrice 4: isolée et sandwichée entre deux autres surfaces conductrices 3 mutuellement en contact électrique. Les deux surfaces 3. étant même potentiel, elles peuvent être venues d'une pièce et entourer l'armature médiane 4 de la manière schématisée à la figure 35, où les bords de cette armature peuvent être arrondis comme en 35 à la figure 31a par exemple.
Conformément à la figure 36, l'armature médiane 4 peut être remplacée par un élément isolant 36 à surface conductrice 4: obtenue entre autres par peinture d'un enduit métallique, placa- ge, électro-déposition, par pulvérisation, etc ... , ou encore en entourant cet isolant d'un ruban métallique ou métallisé, ou en le recouvrant de finsfils métallique que l'on trempe ensuite ou autrement recouvre de soudure ou de tout autre matériau simi- laire. Une deuxième surface métallique ou métallisée 3. est formée autour de la surface conductrice de toute manière appropriée, ces deux surfaces étant isolées l'une de l'autre. Bien entendu, les surfaces conductrices 3. et 4 ne doivent pas former de cir- cuitsfermés autour du noyau et des solutions de continuité doi- vent être prévues à cet effet.
Le raccordement de la surface intérieure peut également émerger de l'ensemble au droit de l'interruption de la surface extérieure, ainsi que le montre la figure 34 où les armatures 3. et 4 présentent des parties inter- rompues 341 et 342 et des éléments de raccordement 9 traversant ces interruptions. Les conducteurs .2 pour le raccordement sont représentés disposés sur les coûtés opposée , de façon à corres- pondre à la disposition schématique de la figure 33, ces conduc- teurs pouvant cependant se trouver du même côté de l'anneau com- plexe et être distants d'un angle quelconque. Ces éléments
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annulaires formant les condensateurs 5 sont entrelacés avec l'en- roulement 1 et interconnectés électriquément comme le montre la figure 33.
Il est éventuellement possible de subdiviser la capacité totale 1 de la figure 34 en un certain nombre de plus petites capacités en série, de la même façon qu'il a été décrit relati- vement à la figure 32. En fait, la même figure 32 peut, à titre d'exemple, illustrer un tel cas en admettant alors que la figure 36 représente en coupe par la ligne A-A l'objet .de la figure 32.
Une autre variante de réalisation de l'entrelacement circulaire est illustrée par la figure 37montrant les divers éléments de capacité constituant chaque structure annulaire, la figure 36 étant encore supposée représentée en coupe par la ligne A-A l'objet de la figure 37. 'Cette dernière figure ne requièrt pas de détails particulier'pour sa compréhension, les références étant les mêmes que dans les cas précédents. Aux figures 31,32, 34 et 37, et dans les figures suivantes, les raccordements 9 ne sont représentés que schématiquement.
Ils peuvent être constitués par tous éléments de raccord appropriés indépendants, convenablement isolés et raccordés chacun à leur surface métallisée 3 ou 4, par exemple par soudure, brasage, enroulement, enrubannage, ou même par simple pression ou enche- vêtrement. Ils peuvent également faire partie intégrante et simultanément être la continuation de la surface conductrice ou armature. Dans les deux cas, les surfaces conductrices auxquelles sont connectés ces éléments de raccordement peuvent présenter une épaisseur légèrement accrue quant à leur revêtement ou enrobage et elles seront de préférence faites de cuivre.
Au contraire, les au'tres surfaces conductrices, auxquelles ne sont pas raccordés les conducteurs, peuvent être constituées de tout matériau appro- prié, sous,la forme d'une doublure ou d'un revêtement aussi mince
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que possible.
Aux figures 30 à 37 les modes d'exécution choisis compor- tent dans leur circuit capacitif entrelacé des éléments de con- densateurs formant des accessoires distincts du bobinage même de l'appareil à induction. Sans sortir du cadre de l'invention, et sans devoir modifier les formules électriques de calcul dé- crites ci-avant, il est cependant possible de réaliser les élément capacitifs annulaires sùsdécrits directement sur les éléments principaux de l'enroulement, par exemple sur une couche, une spire, une bobine élémentaire ou quelques bobines suivant le cas.
A titre d'exemple, la figure 38 représente une coupe schématique d'un'côté de l'axe ZZ d'un transformateur. Les con- nexions entre les divers éléments de l'enroulement 1 sont volon- tairement omises ,ces éléments pouvant représenter soit des spires simples d'un enroulement hélicoïdal, soit une ou plusieurs sections d'un empilage des bobines du type galette ou une ou plusieurs bobines d'une pile de bobines àcouches multiples , etc.
Semblablement, bien que la coupe représente des rubans rectan- gulaires, l'enroulement peut également être fait de fil rond.
Enfin, les dimensions transversales des éléments d'enroulement 1 sont représentées nettement plus grandes que leur dimension axiale, ceci ne devant pas nécessairement être le cas. Il est visible, à la figure 38, qu'une surface métallique .3. est appli- quée à une surface isolée de chaque élément d'enroulement. Une surface conductrice est, à son tour, appliquée autour de la première dont elle est convenablement isolée , ceci étant figu- ré par un espace blanc, cette convention valant pour les autres figures. Eventuellement, des bourrages protedteurs 39 à surface courbe peuvent être apposés au droit des bords des éléments d'en- roulement 1 avant l'application des armatures et . La figure 38'montre également deux variantes du mode d'interconnexion des éléments de capacité consécutifs.
Selon la première variante représentée à la nartie supérieure de la figure, l'élément interne
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de,chaque capacité élémentaire du circuit capacitif entrelacé est électriquement raccordé à l'élément externe du condensateur suivant, et ainsi de suite, à la seconde variante représentée à la partie inférieure de la figure , les connexions entre les ., .condensateurs successifs étant dites "interne-interne" et"exter- ne-externe". Par cette seconde variante, on notera que les écrans adjacents dans un intervalle sont au même potentiel et peuvent même se toucher'si nécessaire, mais la différence de potentiel dans l'intervalle suivant est double de la valeur moyenne.
Le genre de réalisation consistant à appliquer les surfaces conductrices directement sur les éléments de l'enroule- ment se fait exactement de la même façon pour l'application de ces surfacés sur les éléments annulaires susdécrits. Semblable- ment, le mode de réalisation de l'entrelacement d'un nombre sup- plérentaire d'éléments en direction circulaire s'applique également au cas de la figure 38,-où il suffit alors de substi- tuer l'élément d'enroulement 1 à l'élément annulaire 36 représenté encoupe à la figure 36.
Contrairement. à l'organe de support 36, l'élément d'enroulement 1 possède une entrée et une sortie qui doivent émerger des surfaces méta-lliques 3-4 et il suffit, dans ce but, de prévoir uhe solution de continuité de ces surfaces métalliques , à travers laquelle passeront les conducteurs de raccordement de l'élément d'enroulement 1. Cette solution de continuité peut, le cas échéant, être shuntée par un pont conduc- teur ne gênant pas l'entrée et la sortie de l'enroulement.Les éléments de capacité annulaires décrits à partir de la figure 31 ont été supposés être de forme circulaire. Toute autre forme peut évidemment convenir pour correspondre à celle des éléments d'enroulement, ceux-ci pouvant être rectangulaires par exemple.
Aux figures 31 à 38, deux surfaces conductrices seulement. sont représentées -en juxtaposition apte à créer une capacité appropriée, mais en cas de nécessité, un plus grand nombre de
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surfaces peut intervenir pour former ainsi des éléments de capa- cités dits "multiplaques".
Aux figures 31 à 38, les modes de réalisation peuvent aussi être équipés de capacité de couplage de valeur graduelle- ment décroissante et ceci peut se faire en modifiant l'épaisseur et/ou la qualité du diélectrique ou en modifiant la longueur commune des paires de surfaces 3. et 4 juxtaposées,en variant le nombre d'éléments circulairement entrelacés dans chaque unité annulaire ,en augmentant le nombre de condensateurs en sorte d'en former des couches au voisinage des bornes de ligne en fai- sant usage de condensateurs externes additionnels de.valeurs étagées, ou encore en'oombinant de façon quelconque deux ou plusieurs de ces moyens.
L'effet Corona au voisinage des bords des surfaces conductrices est réduit par suite du fait que deux surfaces ad- jacentes sont soumises à une différence de potentiel relativement faible. S'il fallait néanmoins prendre des mesures pour réduire l'effet Corona, les bords des surfaces métalliques peuvent être recouverts d'une peinture semi-conductrice d'emploi connu, ou peuvent être munis de garnitures latérales à bords arrondis, ou encore d'étroites bandes de ces mêmes surfaces conductrices peuvent en être détachées au droit des bords en pratiquant une ou plusieurs entailles formant des interruptinns non conductrices, de telles bandes étroites séparées pouvant aussi être utilisées et étant alors isolées du reste des surfaces conductrices.
Comme le montre la figure 30, et cornue cela a été adopté en suit jusqu'à la figure 38, les surfaces conductrices 3-4 dans chaque intervalle du circuit capacitif forment deux couches dis- tinctes constituant en quelque sorte une stratification en/couches de surfaces métalliques. Conformément à la disposition adoptée dans les-figures 39 à 45, les armatures 3-4 des condensateurs sont formées par des filaments métalliques isolée bobinés côte à côte ou alternés en couches successives suivant la même forme que les éléments du bobinage et entrelacés ensuite avec ces
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éléments.
Conformément à la figure 39 et à la;figure 40 qui repré- sentent l'objet de cette figure, en coupe par la ligne A-A, les armatures 3-4 d'un condensateur sont constituées par deux élé- ments métalliques en forme de filament. Ceux-ci sont par exemple des fils ou rubans convenablement isolés et faits en tout maté- riau conducteur approprié,et préférablement en un matériau à haute résistivité. Des rubans isolants recouverts d'une surface conductrice peuvent aussi être utilisés à cet effet. Une extré- mité de chaque armature 3-4 forme le raccord 3 du condensateur
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ainsi formé, son autre extrémité 40 étant 1-tb:,re,,,et'-.'conv-eriableie,nt @ isolée.
L'extrémité blibre peut être enroulée sur elle-même comme le représente la figure ou prolongée- par un organe en forme de bouton;.qui permette)-.-.-de diminuer la possibilité de décharge à effet Corona. Pour plus de clarté, une armature en 'forme de filamert est représentée en traits pleins tandis que l'armature 4 de .ce condensateur est représentée en traits inter- rompus. L'élément annulaire ainsi formé peut être convenablement isolé, par exemple en l'entourant d'un ruban, ceci n'étant pas figuré au même titre que les autres moyens d'isolation appliqués aux figures en annexe.
Dans le cas de la figure 39, une diffé- rence de potentiel relativement haute, peut être engendrée entre l'entrée et l'extrémité libre de la'bobine en forme de spirale ainsi réalisée. Dans ce cas également, les courants capacitifs de déplacement dirigés vers la terre devraient traverser une bobine de self-induction, ce qui, sans constituer nécessairement un in- convénient, présente le danger de créer une résonnance avec les éléments- capacitifs du circuit (il y a lieu de noter que la self-nduction de cet élément annulaire créée par les courants de déplacement qui le traverseraient est très faible, ces courant! dans les éléments adjacents, étant égaux et dirigés en sens oppo- sés).
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Dans le hut de réduire l'inconvénient cité ci-avant, un mode de réalisation est représenté à la figure 41 avec, pour ces divers éléments, les mêmes numéros de références'que ceux utilisés aux figures 39 et 40.
Dans les exemples illustrés aux figures 39 à 41, il a été supposé que chaque armature 3-4 en forme de filament com- prenait un seul fil ou ruban. Il est évidemment possible de former des condensateurs à multiples armatures en utilisant un certain nombre de fils ou rubans en paral léle Cette disposition est illustrée par la figure 42 où les bornes 91 et 92 sont sché- matiquement représentées comme connectant ensemble, respectivement les armatures paires et impaires en forme de filament .Ces bornes sont figurées opposées l'une à l'autre mais pourraient également ê-tre disposées l'une à côté de l'autre âme distance quelconque l'une de l'autre pour autant que l'une intéresse les armatures paires, et l'autre les armatures impaires du condensateur.
Les extrémités libres 40 de ces armatures sont également li-bres et isolées, et peuvent éventuellement être équipées de pièces d'extrémité dont la forme/est apte à réduire l'effet Corona.
Un mode intéressant de réalisation de ces pièces anti-Corona -consiste à sectionner une petite partie du filament en son extré- mité et de former ainsi une interruption entre le reste du fila- ment et ce tronçon terminal.
Le mode d'entrelacement circulaire décrit pour les élé- ments annulaires représentés aux figures 32 et 37 peut également être appliqué aux figures 39 à 42 et la figure 43 illustre le cas dans lequel deux jeux d'éléments 41 et 42 en forme de fila- ment sont intercalés entre deux jeux d'éléments semblables de polarité opposée , respectivement 31 et 32 formant ainsi deux condensateurs 51 et 52 en série entre les bornes 91 et 92 schématiquement connectées à leur jeu respectif d'armatures en forme de filament. Les extrémités libres 40 sont de préférence
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isolées et '.'libres ou munies de dispositifs anti-Corona , comme dans le cas précèdent.
Les éléments capacitifs annulaires en forme de filaments juxtaposés, décrits aux figures 39 à 43, ont été supposés ronds comme devant équiper des bobines rondes. Bien entendu, la forme de ces éléments sera toujours appropriée à celle du bobinage avec lequel ils sont entrelacés, en sorte que cette forme pourra être rectangulaire par exemple.
La figure 4 est une représentation symbolique des élé- ments capacitifs annulaires décrits aux figures 39 à 43, et la figure 45 représente schématiquement un bobinage 1 avec lequel de tels éléments sont entrelacés et symboliquement représentés comme il a été dit.
Une autre variante encore est illustrée à la figure 45 où l'entrelacement des éléments capacitifs 1 avec le circuit conducteur ¯1 n'est réalisé qu'aux bornes de ligne, le circuit capacitif émergeant du circuit conducteur 1 dans la partie média- ne de l'enroulement et étant complété par une série d'écrans externes 23 en liaison capacitive mutuelle. Ces écrans.2.3 sont destinés 9 fournir le courant de charge à la portion médiane de l'enroulement 1 de la façon ordinaire en cette manière.
Lorsqu'il est souhaitable de faire graduellement diminuer la capacité de chaque élément annulaire 5, cela peut être obtenu en variant l'épaisseur ou la nature de l'isolant séparant les armatures en forme de filament ou en variant la longueur totale de filaments en liaison capacitive, ou en variant le groupage de ces éléments, etc.. Lorsque les éléments annulaires 1 sont du ty- pe illustré à la figure 39, formant des spires autour du noyau, il est à conseiller de disposer la direction d'enroulement de ceux-ci en sens opposé dans les éléments consécutifs.
Les divers types d'armatures décrits ci-dessus pour les différents types de bpbines sont, la plupart du temps., interchan- geables. Les exemples relatifs aux figures 30 à 45 et décrits
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principalement pour le cas de bobines en forme de galette ou de disque, sont également applicables aux bobines à couches croi- sées multiples du type illustré aux figures 21 à 24. De plus, les divers modes d'entrelacement décrits pour ce qui concerne les bobines à couches croisées multiples des figures ? à 9 peuvent également,dans certains cas, être appliqués à la protec- tion des bobines du type galette.
Sans sortir du cadre de l'invention, certaines des carac- téristiques décrites pour l'un des exemples de réalisation donnés peuvent être en toute manière combinées avec l'une quelconque ou plusieurs des caractéristiques intéressant les autres exem- ples de réalisation. L'énumération de ces combinaisons serait fastidieuse par suite du grand nombre de celles-ci. Finalement, l'invention s'applique encore à des appareils à induction pro- tégés comme il a été décrit, la protection se limitant néanmoins à certaines caractéristiques seulement parmi celles décrites précédemment.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil à induction électro-magnétique, caractérisé en ce que le ou les enroulements (de potentiel supérieur ou de potentiel inférieur, au choix) sont équipés d'un circuit diélec- trique formant un réseau métalliquement discontinu mais capa- citiveinent continu distinct mais soigneusement entrelacé avec le ou les enroulements précités d'une manière telle qu'au moins la portion de l'enroulement voisine de la ou des bornes de ligne, mais préférablement la totalité de l'enroulement, soit aumise à un champ électrostatique dont le otertiel au droit de l'enrou- lement protégé est le même que celui qui serait appliqué audit enroulement si la répartition du potentiel par spire était uniforme.
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