Résistance électrique La présente invention a pour objet une résistance électrique du type utilisé pour les hautes tensions, comme résistances de commutation, diviseurs de tension, parafoudres, etc.
Le développement des résistances compactes à haute tension a rendu nécessaire l'emploi d'éléments de résistance faits d'une matière présentant une forte résistivité. On a rencontré des difficultés avec de telles résistances dues aux effets d'ionisation appa raissant par suite de concentrations de contraintes électriques près des bords des surfaces de contact métalliques sur les éléments de résistance. On a trouvé que ces difficultés peuvent être réduites et qu'on peut obtenir une résistance plus compacte en utilisant une barrière isolante spéciale sur chaque élément de résistance.
Les éléments utilisés jusqu'ici dans les résistances sont ordinairement sous forme de bloc et, si la ma tière dont est fait chaque bloc ne peut assurer un bon contact électrique avec un bloc semblable, on pulvérise un métal sur les surfaces de contact des blocs. Si on applique de forts voltages aux bornes d'un tel élément, les surfaces de contact métallisées ne doivent pas s'étendre trop près des bords du bloc par suite du danger croissant de décharge.
Cepen dant, même si l'on prend soin de veiller à ce que les extrémités des surfaces de contact métallisées soient assez éloignées du bord du bloc, l'arrangement peut encore ne pas donner satisfaction par le fait que la distribution du courant, quand la résistance est utilisée, entraîne l'apparition de fortes contraintes électriques dans le bord des surfaces métallisées et à proximité de ce bord, ce qui peut conduire à une ionisation qui favorise une décharge. La résistance électrique faisant l'objet de l'inven tion vise à remédier à ces difficultés.
Cette résistance comprend plusieurs éléments résistants, chaque élé ment présentant deux surfaces métallisées séparées dont l'une au moins est en regard d'une surface métallisée d'un élément adjacent, de manière que du courant électrique puisse circuler dans chaque élé ment en traversant ses surfaces métallisées. Elle est caractérisée en ce que chaque élément porte de la matière isolante s'étendant sur au moins une partie de sa surface non métallisée, afin d'augmenter la tension disruptive des éléments.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quatre formes d'exécution de la résistance selon l'in vention.
La fig. 1 est une coupe partielle de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe partielle de la deuxième forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue partielle de la troisième forme d'exécution.
La fig. 4 est une coupe partielle de la quatrième forme d'exécution.
La fig. 5 est une coupe agrandie d'un détail la forme d'exécution représentée à la fig. 4.
Les résistances représentées aux fig. 1 et 2 pré sentent des éclateurs entre les éléments de résistance adjacents. Ces éclateurs ne font pas partie de l'in vention. Ils servent simplement à donner à la résis tance un caractère spécial et, dans beaucoup de constructions, il suffit de disposer un plateau métal lique entre les éléments de résistance pour assurer un bon contact entre eux.
La résistance représentée à la fig. 1 comprend une série d'éléments de résistance 10 ayant la forme de cylindres et constitués par une matière à haute résistivité, par exemple en carbure de silicium. Les surfaces d'extrémités 10a de ces éléments faisant face aux surfaces d'extrémités semblables des éléments adjacents sont métallisées. Des plateaux métalliques 11 sont en contact étroit avec ces surfaces d'extré mités et présentent des saillies centrales 11a.
Ces saillies lla constituent un éclateur entre chaque élé ment de résistance. Les plateaux 11 sont séparés par des anneaux isolants 12. Chaque élément 10 est entouré d'un anneau 13, en polyéthylène par exem ple, qui constitue une barrière isolante et qui enserre étroitement l'élément et sert à mettre l'élément en place centralement dans une enveloppe isolante com mune 14 en porcelaine. Les anneaux 13 servent à monter les éléments 10 dans l'enveloppe 14,
et il n'est pas avantageux que ces anneaux constituent des joints étanches à l'air entre les espaces annulaires compris entre les éléments et l'enveloppe et limités par les anneaux 13. En conséquence, un évidement peut être ménagé dans la paroi interne de l'enve loppe ou, d'une autre manière, des prolongements peuvent être prévus sur les anneaux pour que le gaz remplissant ces espaces annulaires puisse être com primé.
Lors du fonctionnement, quand la résistance est soumise à un fort voltage, les anneaux 13 servent à augmenter le trajet de grimpement électrique autour d'un élément 10, entre ses surfaces extrêmes métal lisées. Comme les anneaux 13 sont composés d'une matière élastique, la résistance peut être construite de manière que les anneaux soient maintenus fer mement entre l'enveloppe de porcelaine 14 et les éléments 10. Par conséquent, il y a peu de chances que les éléments 10 se déchargent par suite de la formation d'un chemin de moindre résistance.
Ce point est particulièrement important pour une résis tance destinée à être comprimée afin de permettre le réglage de la rigidité de l'éclateur.
L'emploi des anneaux 13 tend à éviter la for mation d'un chemin de moindre résistance, et il est avantageux, en outre, de réduire la tendance à l'ioni sation sur les bords des surfaces métallisées des élé ments. Cela peut être fait en couvrant le bord de la surface métallisée et les bords des éléments eux- mêmes d'une matière isolante. Il se développe ainsi de fortes contraintes électriques sur les bords des surfaces métallisées, ces contraintes étant présentes dans un milieu doué d'une forte rigidité diélectrique.
Il en résulte que la résistance à la rupture dans cette région est considérablement augmentée et que la ten dance à l'ionisation est ainsi réduite.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, les anneaux 13 sont remplacés par des revêtements 15 d'une matière isolante, de<B>l' </B> Araldite (marque déposée) par exemple. Ces revêtements sont coulés autour de chaque élément de résistance pour recou- vrir les bords des surfaces métallisées de l'élément. Les parties similaires à celles représentées à la fig. 1 portent les mêmes chiffres de référence. Dans cette forme d'exécution, les surfaces des revêtements 15 ne sont pas en contact avec l'enveloppe dé porce laine 14.
Chaque revêtement 15 présente trois ner vures 15a également espacées qui forment un canal annulaire entre les éléments 10 et l'enveloppe 14 et à travers laquelle l'air compris dans la résistance peut être comprimé.
On peut envisager des éléments d'une construc tion plus simple. Ainsi, dans la forme d'exécution de la fig. 3, le bord des éléments 10 est revêtu en 16, sur le bord des surfaces métallisées et près de ce bord, avec une matière isolante telle qu'un vernis, formant barrière isolante. On réduit ainsi la tendance à l'ionisation dans ces régions. Ces éléments sont assemblés de façon analogue à l'assemblage des élé ments des formes d'exécution décrites ci-dessus.
Il est évident que, dans une construction simple, un revêtement isolant de cette forme peut être utilisé comme moyen unique de diminuer l'ionisation, mais on préfère cependant l'utiliser conjointement à des barrières isolantes sous forme des anneaux 13 de la fig. 1 ou des revêtements 15 de la fig. 2. En effet, en prenant deux mesures de précaution contre la décharge, un petit défaut de construction peut ne présenter que peu d'effet au total.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 4 et 5, les éléments de résistance sont cylindriques. Chaque élément 50 est fait d'une matière à haute résistivité (carbure de silicium), dont les bords sont chanfreinés. Chaque extrémité d'un élément 50 pré sente une couche superficielle métallisée 51 qui s'étend jusqu'aux bords chanfreinés. Un revêtement 52 est moulé autour des éléments.
Il est fait d'une matière isolante présentant une forte rigidité élec trique, et il entoure complètement la surface cylin drique des éléments 50 et recouvre les bords chan- freinés de ces éléments et les bords des surfaces de contact métallisées 51. Le revêtement 52 peut être fait, par exemple, en Araldite .
Les éléments sont connectés en série, le contact étant établi entre les surfaces de contact métallisées 51 adjacentes à l'aide d'une plaque métallique 53. Cet ensemble d'éléments constitue la résistance, et quand celle-ci est soumise à une haute tension et quand un courant s'écoule à travers les divers élé ments 50, il se produit des défauts d'uniformité dans le gradient de contrainte électrique par suite d'un manque d'homogénéité électrique et d'irrégularités dans la forme et le contour superficiel des éléments 50. En l'absence de revêtement protecteur 52, ces gradients électriques tendent à entramer des effets d'ionisation qui conduisent à la décharge.
On a cons taté qu'en recouvrant la surface externe de l'élément 50 avec une matière diélectrique homogène, la ten sion disruptive de l'élément de résistance peut être augmentée. En outre, une augmentation plus impor tante de la tension disruptive est obtenue si le revê tement de la surface externe de l'élément recouvre les bords des surfaces de contact métallisées aux extrémités de l'élément. Ainsi, on a constaté qu'avec le revêtement 52, la tension disruptive de l'élément est doublée. On pense que cela est dû au fait que les fortes contraintes électriques développées sur les bords des surfaces de contact métallisées 51 sont contenues dans un milieu qui présente une forte rigi dité diélectrique.
Il en résulte que la résistance à la rupture dans cette région est considérablement aug mentée et que la tendance à l'ionisation est réduite.
Pour fabriquer une résistance selon la forme d'exécution représentée aux fig. 4 et 5, on préfère mouler le revêtement 52 autour des éléments 50. La matière utilisée pour mouler le revêtement peut être une matière quelconque présentant un bon pou voir isolant de l'électricité et qui soit facile à mouler. On peut utiliser 1' Araldite ou d'autres époxy- résines, par exemple. On peut utiliser également le butyl-caoutchouc. Les éléments 50 et les plaques 53 sont assemblés et une pression est exercée dans la direction indiquée par les flèches.
Le revêtement 52 est alors moulé autour de tous les éléments 50 en même temps. Il faut noter que le diamètre des pla ques 53 est un peu inférieur à celui des surfaces de contact métallisées 51. Cela permet à la matière constituant le revêtement 52 de pénétrer vers l'in térieur entre les blocs adjacents, de manière à re couvrir les bords des surfaces 51. Avec une telle résistance, on prévoit normalement de maintenir une pression sur les surfaces de contact pendant l'emploi de la résistance. On peut utiliser, à cet effet, des rondelles élastiques montées dans des structures complexes remplaçant les plaques de contact 53.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, le revêtement 52 peut ne pas être moulé autour des éléments 50, mais comprendre un manchon élas tique. En outre, les plaques de contact 53 peuvent être remplacées par une structure à éclateurs, ce qui nécessite une cale isolante pour fixer la position des éléments 50 quand le revêtement 52 est appliqué. Les surfaces de contact métallisées 51 peuvent être normalement très minces. Une de ces surfaces est représentée, à plus grande échelle, à la fig. 5. Cette figure montre clairement comment le revêtement 52 recouvre les bords de la surface métallisée 51.