Borne condensateur pour hante tension. La présente invention a pour objet une borne condensateur destinée à assurer l'isole ment des conducteurs de sortie des transfor mateurs, interrupteurs et autres appareils à haute tension.
La caractéristique de cette borne réside dans le fait qu'elle comporte: a) un groupe de "capacités principales", en série entre le conducteur isolé et le collier à la masse; ces capacités ayant pour but de répartir la tension appliquée uniformément suivant le rayon de l'isolement; b) un groupe de "capacités additionnelles", en série parallèle entre le conducteur isolé et le collier à la masse; ces capacités ayant pour but de répartir la tension appliquée à peu près uniformément sur la surface exté rieure de l'isolement, parallèlement à l'axe <B>de</B> la borne.
Sur le dessin annexé Pig. 1 représente une borne condensateur munie de capacités principales; Fig. 2 montre dans ce cas la courbe des variations du gradient de tension radial; Fig. 3 montre les courbes correspondantes des variations. de la tension et du gradient de tension longitudinal; Fig. 4 représente une borne condensateur munie de capacités principales et d'anneaux de garde ou capacités additionnelles; Fig. 5 est un schéma des capacités ad ditionnelles; Pig. 6 montre dans ce dernier cas l'allure des courbes de la tension et du gradient de tension longitudinal.
En fig. 1 on a représenté une borne con densateur constituée par un conducteur isolé 1 de rayon r et un collier 2 à la terre de rayon r, (n=6 dans le cas de la figure, mais peut être quelconque) constituant les "armatures extrêmes". Dans l'intervalle sont disposées n-1 armatures métalliques inter médiaires 3 séparant l'isolement total en yt couches concentriques distinctes.
Par un choix convenable des rayon ro, ri<I>. . .</I> rn, et des longueurs l., h . . . In, des armatures; on peut faire en sorte que la borne représentée par la fig. 1 satisfasse aux con ditions suivantes: c4) chaque capacité élémentaire absorbe la même fraction de la tension appliquée;
b) le gradient de tension qui sollicite radialement le diélectrique (et qui dans chaque couche isolante limitée par deux armatures consécutives, atteint son maximum aur l'ar mature intérieure de la couche), ait la môme valeur maximum dans toutes les couches.
Dans la fig. 2, la courbe continue À B montre les variations du gradient de tension qui sollicite radialement le diélectrique, dans le cas où la borne de la fig. 1 ne comporte rait aucune armature métallique intermédiaire entre le conducteur isolé et le collier à la masse; la courbe discontinue Ai<I>Bi</I> (qui peut se confondre approximativement avec la droite Ai<I>Bi</I> tracée en pointillé), représente ce que devient le gradient de tension qui s'exerce radialement dans la borne de la fig. 1 munie d'armatures satisfaisant aux condi tions énoncées.
La fig. 2 montre clairement que l'intro duction des armatures intermédiaires 3 conve nablement choisies, permet de .rendre uni forme le travail de l'isolant.
Cependant, pour atteindre ce but, il de vient nécessaire de limiter les extrémités d'armatures sur une hyperbole a 6 (tracée cri pointillé dans la fig. 1).
De ce fait, la répartition de tension le long de l'axe de la borne, ou répartition longitudinale de la tension, n'est pas uniforme.
Dans la fig. 3, la courbe V= <B>f</B> (h) re présente les variations de la tension V, suivant la hauteur h de la borne représentée par la fig. 1. Cette courbe est obtenue en portant en abscisses la différence h-ha et en or données la différence V-Vo, ou V si l'ar- inature extérieure est supposée au potentiel zéro.
La courbe g <I>= f'</I> (h) représente les variations correspondantes du gradient g de tension longitudinal qui sollicite l'air le long de la surface extérieure de la borne. On voit que ce gradient varie considérablement de la base de la borne (collier 4), où il est maxi mum, à son sommet 5, où il est minimum. Dans une telle borne, l'arc extérieur est prématuré et limite la tension d'emploi.
Afin d'éviter cet inconvénient, il est devenu nécessaire d'obtenir une répartition longitudi nale de la tension sensiblement uniforme, tout en s'efforçant de conserver la répartition radiale uniforme précédemment obtenue (fig. 1 et 2).
On a reconnu qu'avec un seul système de capacités 3, tel qu'il est représenté sur 1.1 fig. 1, il était impossibe d'obtenir une répartition de tension uniforme, simultanément dans le sens radial et le sens longitudinal.
Afin d'y parvenir, et c'est là l'objet de la présente invention, on emploie simultané ment deux systèmes de capacités.
Dans l'exemple de fig. 4, la borne com porte 1 Le système de capacités 3 assurant la distribution radiale uniforme de la tension, les capacités de ce système étant dites "prin- cipales Il ; 2 Un deuxième système de capacités con stitué par des anneaux de garde 6, assurant la distribution longitudinale quasi uniforme de la tension, les capacités de ce système étant dites "additionnelles". Les anneaux métalliques 6 concentriques et "télescopés" sont noyés avec les armatures principales dans une même masse isolante.
Ces deux systèmes de capacités agissent indépendamment l'un de l'autre.
L'examen de la fig. 4 montre que chaque anneau de garde 6 possède une capacité par rapport aux anneaux adjacents, et une capa cité directe par rapport au conducteur isolé. Le système de "capacités additionnelles" de cette borne petit donc être représenté par le schéma de la fig. 5. On voit sur cette figure qu'il se compose d'un groupe de capacités en série Si . . . S. et d'un groupe de capa cités en dérivation Di . . . Dn, entre le con ducteur isolé 1 et le collier à la masse 2.
En faisant varier les deux groupes de capacités additionnelles Sp et Dp d'une ma nière convenable, il est possible de satisfaire aux deux conditions suivantes a,) chaque capacité SP absorbe une même fraction de la tension appliquée; t-) les extrémités des anneaux de garde 6 se placent très approximativement sur une droite ai bi (représentée en pointillé dans la <B>il g.</B> 4).
Dans la fig. 6, la courbe Vi <I>= f</I> i (h) (obtenue comme la courbe V= <B>f</B><I>(h)</I> de la fig. 3) représente les variations de tension suivant la hauteur de la borne de la fig. 4; la courbe gi <I>==fi (h)</I> représente le gradient longitodü)al qui sollicite l'air suivant la sur face extérieure de la même borne.
Cette figure montre clairement, qu'avec le dispositif décrit, la tension varie quasi linéairement de la base (collier 4), au sommet 5 de la borne, et que le gradient longitudinal qui détermine l'arc extérieur est quasi cons tant.
De la sorte, la tension d'arc extérieur sur une borne construite comme décrit ci- dessus, pour une même valeur de h-ho est considérablement accrue. En outre, la tension d'effluves tend à coïncider avec la, tension d'arc. On supprime ainsi du même coup l'apparition prématurée des effluves sur la surface de la borne.
Enfin, si les armatures principales et les anneaux de garde sont déterminés, de façon telle que Une armature principale et un anneau de garde, à la même tension, aient le même diamètre, ces deux armatures appartiennent à une même surface équipotentielle, non in terrompue entre elles par raison de continuité, et les gradients radiaux sur les anneaux de garde n'excèdent pas les gradients radiaux sur les armatures principales.
De plus, une armature principale 3 et l'anneau de garde correspondant 6 étant sur un même cylindre, l'usinage de la borne se trouve considérablement simplifié, ce qui est un très gros avantage résultant de cette dis position.
L'invention, n'est du reste pas limitée à la forme d'exécution représentée, le nombre, les dimensions et la forme des armatures et anneaux de garde pouvant varier sans se départir de l'esprit de l'invention.