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La présente invention est relative à des ballasts de lampe fluorescente et concerne plus particulièrement des condensateurs électriques propres à être utilisés dans ces appareils. Dans un as- semblage ordinaire de ballast de lampe fluorescente, un condensateur de ballast logé dans un boîtier métallique est normalement encastré avec les autres organes du ballast dans le boîtier de celui-ci à l'aide d'un composé d'enrobage .contenant de l'asphalte.
Il est apparu qu'en cas de panne de ces condensateurs lors du fonctionnement du ballast la panne est souvent causée par un " emballement ther- Nique ", condition dans laquelle la température s'élève, des prou.* nions se développent à l'intérieur du condensateur et peuvent en- tratner la rupture éventuelle du boîtier métallique du condensateur.
Par suite de cette rupture, le liquide imprégnant diélectrique contenu normalement dans ces condensateurs peut s'échapper et venir en contact avec le composé d'enrobage en asphalte. Le mélange liquide ainsi formé peut alors s'échapper de la partie fixe de la lampe fluorescente et endommager celle-ci, les accessoires et d'autres objets placés à proximité.
Dans les condensateurs à fusibles présentement connut, la protection contre les effets de températures excessives créées dans le condensateur est fournie par une pièce en alliage métallique thermiquement fusible, associée fonctionnellement à l'une des élec- trodes conductrices d'un ensemble enroulé comportant des électrodes conductrices en forme de bandes, séparées par une matière diélec- trique
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Dans ce genre d'appareil, l'alliage fusible pendant qu'il est soumis à des efforts ou tensions diélectriques au sein du conden- sateur,
tend à migrer graduellement dans la matière de séparation diélectrique et il se produit dès lors un chauffage localisé qui carbonise le diélectrique en papier et peut causer des ruptures dié- lectriques locales.
La présente invention a pour objet un condensateur perfection- né à élément thermiquement fusible surmontant les désavantages susdite par réduction ou élimination de la tension ou fatigue diélectrique dans la région de l'élément fusible, afin d'éviter d'endommager pré- maturément la feuille en papier diélectrique ou isolant.
En bref, la présente invention est relative à un condensateur électrique constitué par un assemblage d'électrodes conductrices coopérant entre elles et d'une matière diélectrique de séparation intercalée entre les électrodes, de la matière thermiquement fusible associée fonctionnellement à l'une des électrodes conductrices, la matière conductrice de l'élément fusible étant sujette à migration sous fatigue ou tension électrique ainsi qu'un moyen permettant de réduire la fatigue électrique de la matière conductrice de cet élé- ment.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante en référence aux dessins ci-annexés dans les- quels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un rouleau condensateur partiellement déroulé appartenant à un type propre à constituer une forme d'exécution appropriée de la présente invention! - la figure 2 est une vue partiellement en coupe montrant le condensateur de la figure 1 enroulé et enfermé dans un bottier;
- la figure 3 est une vue en perspective et fragmentaire d'un élément ballast de lampe fluorescente, partiellement découpé
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propre à constituer une forme d'exécution de la présente invention; - la figure 4 est une vue en perspective fragmentaire d'une forme d'exécution de l'arrangement thermiquement fusible du conden- sateur à laquelle la présente invention est applicable; - la figure 4a est une vue de l'arrangement de la figure 4 constituant une forme de réalisation de la présente invention;
- la figure 4b est une vue en coupe transversale quelque peu schématique de l'arrangement de la figure 4a et - les figures 5 et 6 sont des vues semblables à celle de la figure 4b, illustrant d'autres formes de réalisation de la présente invention.
En référence aux dessins et en particulier à la figure 1, on y voit une section 1 de condensateur enroulé comprenant une paire d'électrodes 2 et 3 constituées par des feuilles de matière conduc- trice de l'électricité, telle qu'aluminium ou une autre matière appro priée pour électrode, ainsi qu'une paire de bandes diélectriques 4 et 5 composées d'une matière isolante appropriée telle que du papier kraft, les feuilles et les bandes diélectriques étant disposées alternativement et enroulées sur elles-mêmes pour former un rouleau compact qui peut tire quelque peu aplati comme représenté* Chaque bande diélectrique peut tire constituée d'une ou plusieurs feuilles isolantes et les bandes diélectriques ont, comme représenté, un plus grand diamètre que les feuilles des électrodes 2 et 3,
de manière à empêcher un court-circuit entre les feuilles de polarité opposée. La connexion électrique aux feuilles électrodes se fait à l'aide de bandes d'amenée et de branchement 6 et 7, la bande étant connectée à la feuille 2 à l'aide d'un arrangement décrit plus en détail dans la suite du présent mémoire.
La figure 2 montre une section 1 de rouleau condensateur, section assemblée dans un boîtier 8 d'habitude en métal, tel que
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de l'acier, et plongé à l'intérieur du boîtier, dans un liquide imprégnant diélectrique 9 de composition ordinaire telque du diphé- nyle chloré ou de l'huile minérale* Le bottier 8 ont ferme herméti- quement à l'aide du couvercle 10 qui est muni de bgues Isolantes 11 et 12 et de bornes extérieures 13 et 14 connectées respectivement aux bandes de branchement 6 et 7.
Conformément à la présente intention, un fuselé thermique est placé au centre de la feuille 1 du condensateur ou à proximité de cet endroit, afin de produire une fusion rapide lorsque des températures excessives apparaissent dans le condensateur pendant son fonctionnement. Il s'est révélé que pendant l'emballement ther- mique, la température est la plus élevée dans la région interne du condensateur enroulé et décroît vers l'extérieur.
Des Mesures de température faites pendant l'emballement thermique ont confirmé l'existence d'un gradient sensible de la température, depuis le commencement du condensateur enroulé au bottier de celui-ci, la température étant par exemple d'environ 400 C au centre du rouleau et d'environ 100*0 à l'endroit du boîtier, au moment où le conden- sateur tombe en panne.
Pour empêcher le chauffage progressif de causer la panne du condensateur, il s'est révélé essentiel de faire en sorte que l'élément fusible thermique fonctionne immédiatement après le commencement de l'emballement thermique* L'expérience a montré que si l'élément fusible est trop éloigné vers l'extérieur du rouleau, le boîtier peut se briser avant qu'une quantité suffi- sante de chaleur n'atteigne le fusible pour l'actionner.
' La figure 3 montre le condensateur 15 du montage décrit plus haut, monté en combinaison opératoire avec un ensemble ballast de lampe fluorescente comprenant un transformateur 16, les organes du ballast étant contenus dans un bottier fermé par un couvercle 17 et enrobés dans une matière d'enrobage 18 conformément à la pratique courante.
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La connection électrique des bornes 13*14 du condensateur au transformateur 16 ainsi que d'autres détails du circuit du ballast sont ordinaires et bien connus; dès lors une description du circuit
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du ballast ou de la connection réciproque des ewgaaea de ce oireutt ne faisant pas partie de la présente invention st'4st pas jugée a4"-- aire dans cet expose-ci, La difficulté que prêtentatent les ensemble* ballasta tluerdge cents de la technique antérieure représentés sur la figure '1 pro"- naît d'une fuite de- l'imprégnant liquide hors du bottier du c6nde&e< teur, versé vers 1 asphalte environnant cette fuite étant due A d1 pressions engendrées par des changements activés thermiquement au soin de la matière du condensateur:
dès lors le liquide noir et vilain contenant de l'asphalte s'égouttait hors du boîtier par l'ou* verture d'amende 17a ou entre le boîtier et son couvercle*
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La figure 4 montre en détail 1* extrémité 1nt'rieure,(o'e.t- di.re le COllllenC81Ient) d'un rouleau du condensateur qui constitue une force de réalisation de l'invention et comprend dea fouilles d'électrodes 19 et 20 entre lesquelles sont intercalées des bandes isolantes ou diélectriques 21 et 22.
L'électrode 19 comprend une partie intérieure 19a séparée par un intervalle ou vide, de la partie extérieure ou principale 19b, l'intervalle libre étant ponté par une bande 23 conductrice de l'électricité et thermiquement fusible- munie d'une bande 24 d'amenée et de branchement qui y est fixée à l'aide d'une soudure par pointe ou par n'importe quel autre moyen approprié. Bien que représenté en association avec la feuille 19, le fusible thermique pourrait être appliqué sur la feuille 20, la-. quelle présenterait alors l'intervalle nécessaire.
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L'élément fusible 23 doit se trouver à une distance de l'e3t" trémité intérieure de l'enroulement, ou rouleau qui ne dépasse pas
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environ 1/3 de la longueur totale du rouleau du condensateur. En d'autres nota, l'élément fusible 23 doit se trouver dans la région centrale du rouleau du condensateur, cette région étant définie par le le plus intérieur de la longueur de l'électrode 19.
Dans un montage typique de condensateur de ballast, la lon- gueur des bandes de feuilles est d'environ 18,28m (les bandes diélec- triques étant un peu plus longues); dès lors, l'élément fusible ther- mique 23 se trouve à une distance de 0 à 6,09m de l'extrémité inté- rieure de la feuille d'électrode 19 sur laquelle il est placé.
La distance réelle comprise entre ces valeurs peut varier d'après le point de fusion spécifique de l'élément fusible thermique; ainsi plus bas est le point de fusion, plus loin on peut placer l'élément fusible vers l'extérieur. Un emplacement particulier qui s'est révélé entiè- rement satisfaisant se situe à environ 30cm de l'extrémité intérieure dans le montage typique mentionné plus haut.
Cet arrangement est sou- haitable du point de vue de la commodité de former convenablement l'intervalle dans la feuille d'électrode et d'insérer l'ensemble fusible de branchement à l'aide de machines ordinaires servant A enrouler des condensateurs; d'autre part, il semble que la région où le niveau de température est le plus élevé durant les premières phases de l'emballement thermique, se situe dans l'enroulement à proximité du centre sans être vraiment au centre du rouleau.
Apparemment, la présence d'imprégnant liquide dans l'ouver- ture axiale du rouleau de condensateur a quelque effet dissipateur de chaleur sur la partie de l'enroulement du condensateur qui est immédiatement adjacente à l'ouverture,
Dans une formé de réalisation typique représentée à la figure 4, décrite dans ce mémoire à titre purement illustratif,l'épaisseur de l'élément fusible 23 en forme de feuille peut être d'environ
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0,00076 à 0,00127cm, les autres dimensions étant de 11,11cm et 3,17cm, tandis que la longueur de l'intervalle entre les parties 19a et 19b de la feuille est d'environ 2,85cm.
La forme de l'ensemble de branchement 23,24 à fusible permet de l'insérer facilement et automatiquement entre la feuille 19 et la bande diélectrique 22 par des moyens mécaniques. Ainsi une bande continue de matière thermiquement fusible peut être préparée à l'aide de plusieurs bandes de branchement 24 fixées de manière appro- priée à des intervalles séparés, et la bande ainsi préparée peut être enroulée pour former un rouleau propre à tire monté sur une broche d'une machine à enrouler des condensateurs.
Après cela, la bande fusible continue peut être découpée automatiquement en ensem- bles de branchement fusibles et séparés qui sont amenés à inter- valles dans le rouleau de condensateur occupé à s'enrouler. Si on réalise le condensateur conformément à la présente invention, la bande de feuille d'électrode contre laquelle l'ensemble fusible d'embranchement est amené, présente un vide de longueur appropriée qui y est produit par n'importe quel moyen approprié.
L'invention peut non seulement s'appliquer à des condensa- tours du type représenté sur la figure 1, où chaque feuille princi- pale comporte une borne, mais aussi à un condensateur à trois bornes de type connu. Dans de tels condensateurs, la feuille principale autre que celle qui est connectée en série à Isolément fusible, est composée de deux bandelettes séparées longitudinalement à chacune desquelles est fixée une bande de branchement.
Il est apparu que quand la bande 23 en alliage fusible se trouve sous fatigue diélectrique lors du fonctionnement du condensa- teur, le métal de l'alliage migre graduellement dans le séparateur diélectrique 22 qui y est adjacent. Cette migration produit un in- tense chauffage fortement localisé; qui brûle le papier diélectrique
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et créa des monte bruts carbonisées causant, dans certains cas, la rupture locale du diélectrique.
Ces effets de migration se remar- quant nous fatigue électrique quand on utilise des métaux tels que cuivre, étain, plomb, argent et leurs alliages, contrairement aux métaux tels que aluminium, acier inoxydable, qui ne sablent pas affectés semblablement. Conformément à la présente invention, le problème mentionné plus haut est résolu (1) en réduisant la tension ou fatigue diélectrique exercée sur la bande d'alliage fusible 23, en la protégeant à l'aide d'une matière diélectrique supplémentaire de séparation ou (2) en éliminant la tension diélectrique entièrement, en enlevant eu moins la partie de l'électrode 20 qui est opposée à l'élément 23 en alliage fusible ou (3) en utilisant une combinaison des deux procédés (1) et (2).
Donc, selon une forme de réalisation de la présente invention, telle que représentée sur la figure 4a, on recouvre la bande 23a en alliage fusible d'une feuille isolante 25 qui peut 4tre semblable à la matière de séparation 21a ou 22a, en aorte que la feuille 25 vient se mettre entre la feuille diélectrique 22a et la bande 23a.
Pour Atre efficace, la bande diélectrique doit être au moins de même étendue que la bande 23a en alliage fusible; cette bande diélectrique ajoutée d'un cet' de l'élément fusible réduit la fatigue ou tension diélectrique dans cette région critique et retarde donc la vitesse de migration du métal à partir de l'alliage fusible tout en augmen- tant, en même temps, l'épaisseur du diélectrique à travers lequel la migration doit se faire.
La bande diélectrique 25 doit normalement avoir environ la même épaisseur que celle des bandes principales de séparations soit environ 0,02mm et peut être composée de matière isolante telle que papier kraft, Mylar, polyéthylène; acétate de cel- lulose, Teflon ou n'importe quellautre matière diélectrique approprier chimiquement'compatible avec l'imprégnant liquide utilisé dans le condensateur*
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La figure 4b est une coupe transversale schématique de l'ar- rangement de la figure 4*, les organes étant représentés en relation espacée pour la clarté de l'illustration.
Comme représenté, les électrodes principales 19 et 20a sont séparées par des fouilles dié- lectriques 21a et 22a, l'électrode 19 présentant des parties séparées 19c et 19d laissant un intervalle ponté par une bande plate fusible 23a à laquelle est fixée une bande de branchement 24a. La feuille diélectrique 25 de renforcement est intercalée, comme on peut le voir$ entre l'élément 23a en alliage fusible et la feuille diélectri- que 22a de la façon décrite plus haut.
Si on veut, on peut augmenter la protection en ajoutant une autre feuille diélectrique 25b (repré- sentée en traita interrompus) qui est intercalée entre la surface opposée et exposée de la feuille 23a en alliage et la feuille diélec- trique 21a. Il suffit que cette feuille 25b soit au moins de mise étendue que la surface exposée de l'élément 23a qui lui fait face.
On fournit ainsi une protection contre la migration de la matière de l'alliage fusible dans les fouilles diélectriquea sur des côtés opposée de l'élément 23a en alliage fusible.
Il est clair que les moyens fournis par la présente invention en vue d'éviter cette migration peuvent s'appliquer à d'autre. fontes de condensateurs fondus.
La figure 5 représente une forme d'exécution de l'invention dans laquelle la fatigue diélectrique exercée sur l'élément fusible est entièrement éliminée et dans laquelle une feuille diélectrique de renforcement n'est pas nécessaire. Comme représenté, la bande 23b en alliage fusible est placée en contact avec les parties 19c, 19f de la bande d'une électrode, de manière à enjamber l'intervalle lainai entre ces parties et l'autre électrode, composée de la partie postiche 20c et de la partie principale et active 20b, est arrangée de façon
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que l'extraite la plus intérieure de la partie 20b ont décelée vers l'extrémité extérieure à partir de la bande en alliage fusible, de façon que dans le rouleau enroulé,
la bande 23b en alliage ne soit en face d'aucune partie de l'électrode 2ob à travers le tour adjacent de la bande diélectrique 21b ou 22b. De préférence, la quantité de décalage indiquée par la distance aur la figure 5 doit être un mini- mum d'un tour. On peut voir que les partita d'électrode 20e et 19f peuvent être omis., si on veut*
La figure 6 montre une autre fente de réalisation de l'inven- tion combinant les caractères des deux forâtes décrites plus haut.
Dans cet appareil. l'électrode 20 est formée de deux organes espacés 20c et 20d laissant un intervalle placé en regard d'un vide similaire forée dans l'électrode 19 entre les organe. 19f et 19g, ce vide étant ponté par la feuille 23c en alliage fusible.
Du coté opposé de l'élé- ment 23c en alliage se trouve une feuille diélectrique 254 de ren- forcement telle que décrite en rapport avec la figure 4b., Les bandes diélectriques 21c et 22c séparent les électrodes comme dans les formes de réalisation décrites précédemment* Dans cet appareil, la fatigue diélectrique sur la surface supérieure de l'élément 23c en alliage est évitée en vertu de l'intervalle laissé dans la bande d'électrode 20, tandis que la fatigue diélectrique sur la surface opposée de la bande d'alliage 23c est réduite en vertu de la présence de la feuille diélectrique 25a de renforcement.
Dans cette forme d'exécution de l'appareil, la partie 20o de l'électrode 20 peut être simplement une partie électriquement inactive, insérée uniquement pour faciliter l'enroulement sur des machines enrouleuses ordinaires.
Cet arrangement peut également servir pour un condensateur à deux sections, à trois bornes, en fixant une bande de branchement 27, représentée en traits interrompus, de manière à former un condensateur
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muni d'une électrode fondue commune 19f, 19g, avec des électrodes opposées et séparées 20c et 20d, comportant chacune une bande de branchement.
Des essais comparatifs conduits en vue de déterminer la durée relative des condensateurs de type susdécrit , en l'absence du moyen réducteur de fatigue diélectrique suivant l'invention ont montré que les condensateurs construits suivant la présente invention avaient de* vitesses de ruptures plus faibles que les condensateurs dépourvus des avantages de la présente invention.
Au cours de ses essaison a soumis des condensateurs de 2,2 F, le courant alter- natif étant de 540 volts, à des conditions correspondant a 100 C et 263 volts par// de diélectrique ou isolant.Les alliasses fusibles du 1er groupe de condensateurs examinés se composaient de 835 d'étain, 15% de plomb et 2% d'antimoine Les condensateurs comprenant ces alliages fusibles, le montage suivant l'invention étant, en substance, celui de la figure 6, sont tombés en panne à raison de 14% en 992 heures, tandis que des condensateurs comportant le même alliage fusible, mais du type représenté sur la figure 4, sans l'ar- rangement avec intervalle libre et bande diélectrique de renforce- ment comme les condensateurs suivant l'invention,
sont tombés en panne à raison de 57% en 489 heures.
Au cours d'un test semblable, où l'alliage fusible était composé de 99,5% d'étain, et 0,5% de cuivre, 7% seulement des conden- tours construits suivant la présente invention sont tombés en panne en 992 heures, tandis que 71% des condensateurs de la figure 4 sont tombés en panne en 454 Heures.
Ces essais montrent donc clairement la valeur de l'enlèvement ou de la réduction substantielle de la fatigue diélectrique dans la région de l'alliage fusible réalisé conformément à la présente in- vention.