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CONDENSATEUR POUR COURANTS DE DECHARGE ELEVES.
La présente invention concerne les condensateurs et plus spécia- lement un condensateur à résistance interne faible et spécialement conçu pour la décharge répétée de courants très intenses.
Les condensateurs de puissance ordinaires consistent en plusieurs éléments de condensateur séparés connectés entre eux de façon convenable à l'intérieur d'un boîtier. Chaque élément de condensateur est constitué par deux rubans métalliques séparés par une matière diélectrique, habituellement du papier, et enroulés en une bobine à couches multiples. La liaison élec- trique avec le condensateur est réalisée au moyen de pattes ou de lamelles métalliques insérées, durant le bobinage, en contact avec les feuilles de métal.
La résistance de contact entre ces pattes ou lamelles formant bornes et les rubans métalliques est nécessairement relativement élevée et comme ces pattes ne sont en contact avec les rubans qu'en un point de la longueur de ceux-ci, le courant circule longitudinalement dans le ruban et le grand développement de celui-ci introduit une résistance considérable dans le cir- cuit. Il est donc clair qu'un condensateur de ce genre a une résistance in- terne relativement élevée.
Dans de nombreuses applications, le condensateur sert à emmaga- siner de l'énergie et à la décharger ensuite rapidement, de sorte qu'il se charge et se décharge de façon répétée. Dans un grand nombre de ces applica- tions, les courants de décharge sont-relativement élevés; de l'ordre de plu- sieurs milliers d'ampères, et la fréquence de décharge peut aussi être assez grande, par exemple une fois par seconde. Des condensateurs construits de la façon classique décrite ci-dessus ne conviennent pas pour de,telles applica- tions, à cause de leur résistance interne élevée. La résistance série équi- valente d'un condensateur ordinaire lors de décharges oscillantes à fort cou- rant peut être égale ou même supérieure à la résistance du circuit extérieur dans lequel il se décharge.
Si la résistance équivalente du condensateur est
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égale à la résistance du circuit extérieur, la moitié de l'énergie de chaque décharge est convertie en chaleur à l'intérieur du condensateur, et si la ca- dence des décharges répétées est élevée, il est clair que la chaleur produite ainsi dans le condensateur ne peut pas être dissipée assez rapidement et le condensateur sera surchauffé. C'est pourquoi le rendement des appareils de ce genre utilisant des condensateurs ordinaires est faible et leur prix est éle- vé parce qu'il faut utiliser un grand nombre de condensateurs, afin de pou- voir réduire suffisamment la fréquence de décharge de chaque condensateur pour que la chaleur se dissipe entre les décharges de manière à éviter que la température du condensateur ne dépasse les limites admissibles.
La présente invention a principalement pour but de procurer un condensateur à faible résistance interne convenant spécialement pour la dé- charge répétée de courants intenses, ainsi qu'un condensateur constitué par plusieurs éléments consistant en condensateurs non-inductifs à faible résis- tance interne reliés entre eux par des connexions de faible résistance, de manière que le condensateur composé, formé par ces éléments, ait une faible résistance interne.
Suivant l'invention, les rubans métalliques de chaque condensa- teur élémentaire dépassent la matière diélectrique de chaque côté et sont pincés dans des pinces formant bornes qui ont une résistance de contact fai- ble et qui font circuler le courant dans le sens transversal du ruban au lieu du sens longitudinal, de sorte que la résistance du condensateur est très faible.
On réunit plusieurs condensateurs élémentaires de ce genre dans un bottier et les connexions intérieures sont réalisées au moyen de bandes con- ductrices à faible résistance, de façon que la résistance interne du conden- sateur entier soit très faible; ce genre de condensateur convient très bien pour des fortes décharges répétées sans échauffement sérieux, ce qui permet de déterminer le nombre de condensateurs nécessaires à une application dé- terminée en tenant compte des besoins d'emmagasinage d'énergie et non pas des limites d'échauffement.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée, à titre d'exemple,aux dessins annexés.
La Fig. 1 est une vue perspective à grande échelle, quelque peu schématique, d'un condensateur élémentaire partiellement enroulé.
La Fig. 2 est une vue de face d'un condensateur élémentaire ter- miné.
La Fig. 3 est une vue en bout d'un condensateur élémentaire.
La Fig. 4 est une vue en plan, en coupe approximativement sui- vant la ligne IV-IV de la Fig. 5, d'un condensateur composé; et
La Fig. 5 est une coupe verticale d'un condensateur composé, ap- proximativement suivant la ligne V-V de la Fig. 4.
L'invention est représentée dans son application à un condensateur composé, formé de plusieurs condensateurs élémentaires 1. Comme le montrent les Figs. 1, 2 et 3, chaque condensateur élémentaire 1 est constitué par deux rubans métalliques 2 et 3 séparés par des couches de matière diélectrique 4, chaque couche étant composée de préférence de plusieurs épaisseurs de papier mince de haute qualité. Les rubans 2 et 3 et la matière diélectrique 4 sont intercalés et enroulés de la manière habituelle sur un mandrin, et.le cylindre obtenu est aplati après bobinage en un condensateur élémentaire aplati, à spi- res multiples, de forme générale rectangulaire semblable aux condensateurs ha- bituels.
Les condensateurs élémentaires 1 diffèrent des condensateurs ordinai- res en ce que les rubans 2 et 3 sont décalés dans le sens transversal par rap- port à la matière diélectrique 4, de façon que le bord du ruban 2 dépasse la matière diélectrique d'un côté, et le bord du ruban 3 dépasse la matière diélec- trique de l'autre côté du condensateur, comme la Fig. 1 le montre-clairement.
L'élément 1 diffère aussi du condensateur ordinaire, en ce qu'il ne comporte pas les pattes habituelles formant bornes.
La liaison électrique de l'élément 1 est réalisée au moyen de pin-
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ces en cuivre 5 l'ormant bornes. Ces pilucs sent failes d'une pièce de tôle de cuivre repliée sur elle-même dont les bords sont replies une,seconde fois, comme le montre la Fig. 3, de façon à constituer' une pince-borne à faible résistance. Les bords dépassant de chaque côté du condensateur des rubans 2 et 3 sont comprimés et insérés dans les pinces-bornes qui sont attachées aux rubans au moyen d'agrafes métalliques 6, ou par tout autre moyen approprié, de manière à pincer les bords des rubans qui dépassent.
Quand les pinces-5 sont attachées, les coins de ces bords dépassants peuvent être découpés ou échan- crés, comme indiqué en 7, de façon que les pinces 5 s'étendent sensiblement sur toute la longueur de la partie dépassante de'rubans, afin d'obtenir une faible résistance de contact. Il faut remarquer qu'avec cette construction, le courant circule dans le sens transversal des rubans 2 et 3, plutôt que dans le sens longitudinal comme dans les condensateurs ordinaires, de sorte que la résistance du condensateur élémentaire est beaucoup plus faible que celle d' un condensateur ordinaire, et, de plus l'élément est non-inductif à cause du sens du courant.
Le condensateur composé représenté aux Figs. 4 et 5 est consti- tué par un nombre voulu d'éléments 1 réunis dans un boîtier métallique 8, en acier de préférence, dont le fond 9 et le couvercle 10 sont soudés au boî- tier ou fixés d'une autre manière pour le rendre étanche. Des passages conve- nables en porcelaine 11 sont soudés, ou scellés d'une autre manière dans le couvercle 10. Le condensateur représenté aux dessins à titre d'exemple, com- prend seize éléments 1, en huit groupes de deux condensateurs en parallèle, connectés en série.
Comme la Fig. 5 le montre clairement, les pinces-bornes 5 et les bords dépassants des rubans dechaque condensateur élémentaire sont rabattus de chaque côté sur la pince-borne du côté correspondant d'un élément voisin, et les pinces d'éléments voisins mis ainsi en contact sont soudées, comme en 12, de manière à établir des connexions électriques définitives. Dans - l'exemple donné, les éléments sont donc réunis par paires, ces paires étant placées côte à côte dans le bottier 8, séparées par des intercalaires isolants 13 en carton ou une autre matière isolante. On place de préférence aussi des bandes isolantes 14 sous les pinces réunies des éléments voisins.
Les paires d'éléments 1 sont réunies par des bandes conductrices en cuivre 15 qui ont la largeur des pinces-borne des éléments et qui sont soudées à ces dernières de manière à connecter les paires de condensateurs en série, comme la Fig. 5 le montre clairement. Il est évident que les éléments peuvent être connectés de toute autre façon désirée. Par exemple tous les éléments 1 peuvent être connectés en série en soudant les pinces-bornes de chaque élément aux pinces des éléments voisins, de chaque côté. De même, les éléments peuvent être réunis de toute autre manière, en série ou en série-pa- rallèle, en connectant les pinces-bornes des éléments voisins et en dispo- sant convenablement les bandes de connexion 15 pour obtenir le circuit voulu.
Les éléments assemblés sont disposés dans un cadre isolant en U rigide 16 à l'intérieur du boîtier 8, et des pièces isolantes convenables 17 sont prévues pour obturer les extrémités du cadre. Des plaques isolantes 18 de tout type convenable peuvent être prévues pour fermer le dessus du cadre 16. Le condensateur est pourvu de tiges-bornes 19 qui traversent les passages 11 pour être connectées à l'extérieur et qui sont soudées à l'intérieur du boîtier à des lames de connexion en cuivre 20 qui sont soudées à leur tour aux pinces-bornes 5 des éléments 1 situés aux extrémités, comme indiqué en 21, de manière à connecter les éléments aux tiges-bornes 19. Des isolants convenables 22 sont placés entre les connexions 20 et le dessus des éléments 1, et les ti- ges 19 traversent des ouvertures désirées dans les plaques isolantes 18.
Quand le condensateur est entièrement monté, il est séché sous vide de la manière ha- bituelle, et rempli ensuite avec un liquide diélectrique convenable 23 qui im- prègne les éléments 1 et remplit le boîtier 8.
La description ci-dessus montre que l'invention procure un conden- sateur dont la résistance interne est très faible, puisque les pinces-bornes 5 des éléments 1 ont une résistance de contact très faible et font circuler le courant dans les rubans dans le sens transversal, plutôt que dans le sens longitudinal, de sorte que la résistance de l'élément est extrêmement faible.
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Les connexions internes entre les divers éléments sont réalisées par des sou- dures entre pinces-bornes 5 de grande surface qui ont ainsi une résistance faible, et les bandes de connexion 15 en cuivre ont aussi une faible résis- tance. Ainsi, la résistance interne du condensateur est très faible et même si le condensateur est utilisé dans un circuit à faible résistance, la résis- tance du condensateur sera beaucoup plus faible que celle du circuit exté- rieur, de sorte que la plus grande partie de l'énergie emmagasinée qui se dé- charge sera dissipée dans le circuit extérieur et non dans le condensateur qui ne s'échauffe donc pas excessivement.
Le nouveau condensateur a aussi de faibles pertes, non seulement à 60 périodes, mais aussi lors de décharges à front raide, et il y a ainsi peu d'échauffement interne. Ce condensateur convient donc parfaitement dans les applications d'emmagasinage d'énergie avec décharges répétées de courant 'très intenses, puisque le condensateur ne subit pas de surchauffe même avec des courants de décharge de plusieurs milliers d'ampères à une fréquence de déchar- ge d'une fois par seconde ou même plus. Dans une application donnée, le nombre de condensateurs sera donc déterminé uniquement par la quantité d'énergie à emmagasiner, et non par les limites d'échauffement qui limitent la fréquence de décharge avec les condensateurs ordinaires et font qu'il était souvent né- cessaire, dans le cas de ces derniers, d'utiliser un nombre de condensateurs relativement élevé.
L'emploi du nouveau condensateur permet donc de réaliser des installations de prix inférieur et de meilleur rendement qu'auparavant.
REVENDICATIONS
1. - Condensateur convenant pour la décharge répétée de courants de décharge intenses, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier, plusieurs condensateurs élémentaires placés dans le bottier, chacun de ces éléments étant formé de deux rubans métalliques séparés par une matière diélectrique et façonnés en un condensateur de forme générale rectangulaire, aplatie, à spi- res multiples, un des rubans dépassant la matière diélectrique d'un côté de l'élément et l'autre ruban dépassant la matière diélectrique de l'autre côté de l'élément, des bornes conductrices à faible résistance pinçant ensemble les bords des rubans de chaque côté de chaque condensateur élémentaire,
et des dispositifs à faible résistance connectant électriquement les bornes des éléments à l'intérieur du boîtier.