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ISOLATEUR ELECTRIQUE, A CHAMP DIRIGE.
Les isolateurs de traversée à champ électrique dirigé par des écrans métalliques appelés condensateurs et encastrés dans l'isolant de la traversée sont connus depuis longtemps et il en existe plusieurs espèceso Deux types ont surtout retenu l'attention des constructeurs, à savoir :
1 ) l'isolateur de traversée à sollicitation électrique moyenne répartie uniformément sur les surfaces extérieures de l'isolant'.qui sépare le conducteur haute tension et le manchon mis à la terre, et
2 ) l'isolateur de traversée à sollicitation électrique non uni- forme, mais qui a le même degré de non uniformité dans les directions ra- diales et longitudinales.
Le dernier de ces deux types d'isolateur est intéressant surtout pour sa simplicité de conception et sa facilité de construction, les dis- tances radiales et longitudinales entre les écrans étant constantes. Cepen- dant ce type d'isolateur de traversée n'est pas très favorable au point de vue de la répartition des sollicitations électriques tant radiales que lon- gitudinales, celles-ci étant plus fortes aux environs des électrodes exté- rieures (conducteur haute tension et manchon mis à la terre) qu'au milieu de.l'isolant.
Mais si la répartition uniforme dés sollicitations superficielles donne apparemment au premier type d'isolateurs de traversée mentionné ci- dessus des qualités quasi idéales, en fait il n'en est pas ainsi. La prati- que ainsi que des considérations théoriques montrent que pour augmenter la tension de contournement une certaine non uniformité des sollicitations su- perficielles est favorable,
La présente invention concerne, au lieu de la répartition uni- forme des sollicitations superficielles, une répartition non uniforme dont les valeurs les plus faibles sont situées aux environs des électrodes ex- térieures et dont le maximum de sollicitation est sensiblement au milieu de la surface extérieure, ainsi que la fig.
1 des dessins annexés le montre à
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titre d'exemple, mais toute autre répartition des tensions et par consé- quent des sollicitations superficielles dont les valeurs les plus faibles sont aux environs des électrodes extérieures est dans l'esprit de la présen- te invention.
Sur la fig. l, l'axe h représente la distance relative entre le manchon mis à la terre et un point quelconque situé à la surface extérieure de l'isolateur de traversée, par rapport à la distance totale entre le con- ducteur haute tension et le manchon, u est la tension relative du point en question par rapport à la tension totale supportée par l'isolateur de tra- versée. La ligne droite 1 de cette figure représente une répartition uni- forme des dites tensions et, par conséquent, des sollicitations superficiel- les et la courbe 2, une répartition non uniforme des tensions le long de la surface extérieure et caractérisée, selon l'invention, par le fait que les sollicitations superficielles aux environs du conducteur haute tension (h= 1) et du manchon mis à la terre (h = o) sont plus faibles qu'au milieu de la surface isolante (h = 0,5 env. ).
Une particularité de la présente invention consiste dans le fait que la courbe de la répartition des tensions, ou tout au moins le degré de non uniformité c'est-à-dire le rapport entre les valeurs des sollicitations les plus fortes et les plus faibles, n'est pas due au hasard, mais est impo- sée préalablement par les exigences de nature physique, telle que par exem- ple la tension de contournement. La courbe de répartition des tensions peut avoir, par exemple une allure ou un degré de non uniformité favorisant spé- cialement la tension de contournement soit à sec soit sous pluie.
Conformément à la présente invention, la courbe de répartition des sollicitations peut être symétrique, c'est-à-dire que les sollicitations les plus faibles situées aux environs des électrodes extérieures sont égales entre elles, le maximum étant au milieu de la surface extérieure ou, non symétrique, les sollicitations les plus faibles n'étant pas égales et le maximum étant plus ou moins déplacé par rapport au milieu des surfaces exté- rieures isolantes.
La technique de confection des écrans en général ainsi que la nature du métal qui les constitue sont sans importance au point de vue de la présente invention. Ainsi les écrans peuvent être réalisés par des ru- bans métalliques plus ou moins larges et épais, rubannés en hélice avec ou sans recouvrement, formés chacun d'une seule ou de plusieurs feuilles de métal ou de papier métallisé, ou encore par une couche de métal pulvérisé ou déposé par des moyens chimiques ou physiques.
La position mutuelle des écrans, leur nombre ou le nombre de groupes d'écrans peuvent être quelconques. Ainsi la position mutuelle des écrans dans la section longitudinale de l'isolateur de traversée peut être plus ou moins symétrique, comme le montre la fig. 2, ou par contre tout à fait asymétrique, comme il est indiqué fig. 3. Enfin, les écrans peuvent constituer des groupes en série ou en parallèle, composés d'écrans plus ou moins symétriques ou asymétriques.
Ces fig. 2 et 3, données à titre d'exemples non limitatifs, re- présentent des terminales pour câbles, mais l'invention permet naturelle- ment toute autre réalisation et toute autre utilisation. Sur ces figures, 1 désigne le conducteur haute tension, 2 le manchon basse tension mis à la terre, 3 la gaine de plomb du câble, 4 les écrans métalliques plus ou moins symétriques (fig. 3) ou asymétriques (fig.4).
De même, la nature de la matière constituant l'isolant qui est placée principalement entre les écrans métalliques peut être quelconque sans modification à l'essence de l'invention. Les traversées peuvent donc être confectionnées en papier imprégné d'huile minéral ou synthétique ou en papier bakélisé ou enduit d'une autre résine synthétique thermoplastique
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ou termodurcissable ou enfin d'un mélange d'huiles et de résines naturelles et synthétiques, ou être en'porcelaine ou en n'importe quelle autre matière isolante naturelle ou synthétique de qualité diélectrique convenable.
On peut aussi employer à la fois plusieurs diélectriques différents, solides, liquides ou mêmes gazeux à pression atmosphérique ou sous pression plus élevée, comme par exemple le papier, la porcelaine, l'huile et l'air, soit pour des raisons purement électriques, en utilisant leurs constantes dié- lectriques différentes, soit pour des raisons de protection contre l'humi- dité ou contre les intempéries en général, contre les décharges électriques ou contre les-détériorations mécaniques.-
Le¯genre et la configuration du réseau capacitif'constitué par toutes les capacités partielles entre les écrans, entre les écrans et'la terre, entre les écrans et le conducteur haute tension ou encore entre les écrans et une électrode spéciale mise à la haute tension peuvent également être quelconques.
Selon cette invention on peut ainsi réaliser des traver- sées dont les capacités des écrans par rapport à la terre ou par rapport au conducteur haute tension sont très faibles, par exemple pour transformateurs, ou par contre dont ces mêmes capacités sont relativement fortes, comme par exemple pour les terminales de câbles à haute tension.
D'une manière générale, l'invention est applicable quels que soient le changement ou la déformation de la configuration du réseau capa- citif de la traversée, ou la construction mécanique découlant d'une appli- cation particulière. On peut ainsi réaliser, selon l'invention, des traver- sées pour transformateurs, disjoncteurs et tous genres d'appareils électri- ques, les traversées des murs des centrales électriques et des postes de distribution, les terminales des câbles à haute tension, que ces traversées soient du type intérieur ou extérieur, qu'elles soient simples, ou encore munies de transformateurs de courant, de relais, de thermocouples, etc.
Toujours selon l'invention en question, les traversées peuvent formée un bloc dont toutes les parties sont solidaires et non démontables sans destruction de la traversée, ou par contre être composées de plusieurs pièces démontables ou scellées au ciment ou réalisées de toute autre manière adéquate.
Une particularité de la présente invention consiste dans le fait que la traversée peut être prévue avec une gaine protectrice extérieure en porcelaine ou en toute autre matière diélectrique. Mais si pour augmenter la tensionde contournement sous pluie, cette gaine est munie de jupes ou pourvue d'ondulations appropriées, le champ électrique de la traversée peut être déformé défavorablement. Cette déformation peut être compensée par une répartition judicieusement choisie des tensions sur les écrans de la tra- versée.
Cette correction du champ, selon l'invention, peut être réalisée de façon à arriver soit à une répartition finale des tensions plus ou moins uniforme,soit à une répartition où les sollicitations les plus faibles sont situées à proximité des électrodes extérieures. Dans les termes de la pré- sente invention, la première correction donnera lieu à une traversée qu'on appellera compensée, la deuxième, une traversée surcompensée.
Tout ce qui a été dit ci-dessus au sujet des isolateurs de tra- versée est applicable également aux supports électriques. La différence principale entre une traversée et un support électrique consiste dans le fait que le manchon mis à la terre et situé plus ou moins au milieu de la traversée sera déplacé à une des extrémités de l'isolateur constituant ain- si la base par laquelle l'isolateur sera fixé sur la partie mécanique et que le conducteur central mis à la haute tension sera remplacé par une plaque ou capot métallique formant l'électrode haute tension et servant à la fixation des conducteurs ou des appareils qui doivent être isolés par rapport à la terre.
La Fig. 4 donnée à-titre d'exemple non limitatif, représente un support isolant ; cette figure :
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1 désigne la plaque ou capot mis à la haute tension, 2 l'électrode mise à la terre, 3 les écrans métalliques, 4 la matière isolante.
Il est naturellement loisible de réaliser, sans sortir du cadre de l'invention, des variantes se comportant pratiquement de la même façon que les exemples de réalisation sus-visés.