FR2494029A1 - Condensateur electrique avec dispositif de mise hors circuit - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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Abstract
A.CONDENSATEUR ELECTRIQUE AVEC DISPOSITIF DE MISE HORS CIRCUIT. B.CONDENSATEUR CARACTERISE EN CE QU'EN SUPPLEMENT DES DISPOSITIFS DE MISE HORS CIRCUIT 62 PREVUS DANS L'ESPACE VIDE DU BOITIER 10 ENTRE L'ENROULEMENT 42 ET LE COUVERCLE 14 ET QUI REAGIT A UN ALLONGEMENT DU BOITIER SOUS L'ACTION D'UNE SURPRESSION DE GAZ, IL EST PREVU EN OUTRE UN OU PLUSIEURS AUTRES DISPOSITIFS DE MISE HORS CIRCUIT 58 REAGISSANT A UNE DEFORMATION DE L'ENROULEMENT 42 DANS LE SENS RADIAL. C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX CONDENSATEURS DE PUISSANCE EXPLOITEE EN TENSION ALTERNATIVE (DEPHASEURS).
Description
L'invention part d'un condensateur électrique, avec un enroulement de films en matière isolante, notamment en matière plastique, rev8tuede métal, condensateur comportant au moins sur une arrivée de courant, un conducteur de rupture servant de dispositif de mise hors circuit et dont les deux extrémités sont ancrées en des points dont la distance réciproque augmente en cas d'un échauffement inadmissiblement élevé de ltenroulement.
Dans le cas d'un condensateur connu de ce type, le bottier, entre l'enroulement et le couvercle portant les raccords électriques, est muni d'au moins une ondulation, qui en cas de surpression de gaz, permet une extension axiale du bottier. Lors de cette extension, l'emplacement prévu de rupture dans l'une des alimentations en courant aboutissant à l'enroulement, se rompt,grace à quoi l'enroulement est mis hors circuit avant que le bottier éclate sous l'action de l'élévation de la pression de gaz. Cette disposition fonctionne de façon satisfaisante lorsque, en cas d'enroulement défectueux, le gaz, se formant à l'intérieur de cet enroulement, peut pénétrer à travers la surface supérieure de l'enroulement dans L'espace entre l'enroulement et le couvercle.Dans le cas de condensateurB dont les enroulements sont réalisés en propylène métallisé et présentent un diamètre très important par exemple de 45 mm ou davantage, ces enroulements sont forcément si résistants qu'en cas d'endommagement le gaz se formant dans le milieu de l'enrou- lement et la matière plastique fondue qui s'y forme également, ne peut que difficilement sortir de la surface frontale de l'enrou- lement ou n'en sort pas du tout, cette surface étant en outre encor étanchés daas les ponts de contact de l'enroulement et, dans de nom breux cas,par des disques de tôle.La conséquence en est un gon, flement de l'enroulement à un emplacement quelconque de sa périphérie ou bien un accroissement régulier du diamètre de l'enroulement avant que le gaz et la matiere en fusion formés puissent s'échapper. I1 peut alors intervenir des efforts qui font sauter le bottier métallique du condensateur avant que le dispositif de mise hors circuit sur l'une des arrivées de courant de l'enroulement, dispositif basé sur une extension axiale du boiter, puisse réagir.
L'invention a pour but de remédier à ces incon, vénients et concerne à cet effet, un condensateur caractérisé en ce que les deux points d'ancrage du conducteur de rupture sont disposés de façon telle que leur distance réciproque mesurée endirection longitudinale du conducteur de rupture est une fonc tion des dimensions > ou de la formegappeldes à se modifierssdu du profil en section transversale de 1' enroulement appelé à se déformer.
La disposltion conforme à l'invention définie ci-dessus présente par rapport aux solutions connues l'avantage que déjà un gonflement de l'enroulement ou bien un accroissement régulier du diamètre de cet enroulement, entrains la réac- tion du dispositif de mise hors circuit. Cette sécurité convient en conséquence particulièrement pour des condensateurs dont les enroulements, du fait de leur nature, ou du fait de leur diamètre, ou du fait de la disposition de ponts de contact, de disques de tl5, etc..., opposent,à la sortie sur les faces frontales du gaz et de la matière fondue, une résistance consi érable.
D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager d'autres formes avantageuses de ladisposition définie ci-dessus.
Il est particulièrement avantageux quune structure annulaire fendue soit enfilée par dessus l'enroulement, structure à laquelle le conducteur de rupture est ancré de fa çon telle qutil forme un pont sur la fente et qu'il s'étend, de préférence, au moins approximativement dans la direction périphérique de l'enroulement. Ainsi, l'effet de sécurité désiré est obtenu avec des moyens simples.
I1 est avantageux de prévoir que la structure annulaire revête la forme d'une douille qui s'étend au moins approximativement sur la totalité de la longueur axiale de l'enroulement. On obtient ainsi que même pour des enroulements très longs, en cas d'endommagements > le dispositif de mise hors circuit réagisse avec certitude.La douille peut être prévue suffisamment rigide pour que même un gonflement local de l'enroulement à un emplacement plus éloigné du conducteur de coupure puisse provoquer la rupture de ce conducteur et mettre ainsi hors circuit l'enroulement0
Une autre possibilité avantageuse de pouvoir prendre en compte une déformation locale de l'enroulement dans le cas d'enroulement très long, réside dans l'ancrage, contre la douille enfilée sur 1' enroulement, de plusieurs conducteurs de
coupure écartés les uns des autres0 Dans ce cas, ces conducteurs
de coupure sont disposés en série les uns par rapport aux autres,
si bien que la coupure de l'un de ces conducteurs suffit déjà à mettre hors circuit l'enroulement.
Une autre possibilité avantageuse de pouvoir prendre en compte une déformation locale de l'enroulement dans le cas d'enroulement très long, réside dans l'ancrage, contre la douille enfilée sur 1' enroulement, de plusieurs conducteurs de
coupure écartés les uns des autres0 Dans ce cas, ces conducteurs
de coupure sont disposés en série les uns par rapport aux autres,
si bien que la coupure de l'un de ces conducteurs suffit déjà à mettre hors circuit l'enroulement.
Un conducteur de coupure supplémentaire peut
également dtre prévu pour déclencher un autre processus de commutation en dehors du condensateur lorsque le condensateur devient défectueux, par exemple pour mettre en circuit une lampe de signalisation par l'intermédiaire d'un circuit à courant de repos ou bien pour mettre hors circuit le bobinage principal d'un moteur monophasé à courant alternatif avec un bobinage auxiliaire par rapport auquel le condensateur est branché en
série.
également dtre prévu pour déclencher un autre processus de commutation en dehors du condensateur lorsque le condensateur devient défectueux, par exemple pour mettre en circuit une lampe de signalisation par l'intermédiaire d'un circuit à courant de repos ou bien pour mettre hors circuit le bobinage principal d'un moteur monophasé à courant alternatif avec un bobinage auxiliaire par rapport auquel le condensateur est branché en
série.
La structure annulaire entourant l'enroulement, peut avantageusement être munie d'une encoche sur la génératrice diagonalement opposée à la fente, cette encoche facilitant à
la façon d'une charnière, un déploiement de la structure annu laird.
la façon d'une charnière, un déploiement de la structure annu laird.
I1 stest avéré avantageux de disposer, pour la protection contre un court-circuit dd au boîtier dans le cas de bottier métallique, ou bien contre la création de trous par ignition de à l'arc électrique dans le cas de bottier en matière plastique, une toison de céramique entre, d'une part la paroi interne du bottier, et, d'autre part, la fente de la structure annulaire, le conducteur de coupure avec son emplacement prévu de ruptureainsi que d'autres liaisons électriques placées à la périphérie de la structure annulaire.
Le maintien de l'enroulement dans le bottier peut être choisi de façon telle que l'enroulement ou bien la structure annulaire qui l'entoure soit d'un c8té pressé contre le bottier ou bien contre une bande de matière isolante, par exemple une toison de céramique, placée intérieurement contre le bottier. Nais la disposition peut être également conçue de façon telle que l'enroulement soit maintenu, par exemple par trois bandes, concentriquement et de façon résistante aux se
cousses dans le bottier. Le montage résistant aux secousses peut
également être prévu comme cela est connu avec des capots de
centrage isolants et des ondulations du bottier maintenant l'en, roulement.Dans le cas de bottier fermé par une résine coulée, il y a lieu de veiller à ce que la coulée de cette résine ne fasse pas obstacle au libre déplacement de la structure annulaire fendue.
cousses dans le bottier. Le montage résistant aux secousses peut
également être prévu comme cela est connu avec des capots de
centrage isolants et des ondulations du bottier maintenant l'en, roulement.Dans le cas de bottier fermé par une résine coulée, il y a lieu de veiller à ce que la coulée de cette résine ne fasse pas obstacle au libre déplacement de la structure annulaire fendue.
Dans le cas de condensateur dont le bottier en forme de godet est fermé par un couvercle portant les raccordements électriques, tandis que ce bottier est muni entre l'enroulement et le couvercle d'au moins une ondulation d'extension, il est proposé que le conducteur allant du couvercle à un raccordement soit muni d'un dispositif de mise hors circuit réagissant à la surpression des gaz dans le bottier, tandis que l'autre conducteur est muni d'un dispositif de mise hors circuit réagissant à l'extension radiale ou au gonflement radial de ltenroulement.
On obtient une réalisation simple du dispositif de mise hors circuit lorsque le conducteur de rupture est constitué par une couche de métal projetée selon une forme définie sur la douille et par dessus la fente.
Dans le cas de condensateur avec des ponts de raccordement projetés sur les faces frontales de l'enroulement, il est avantageux que le conducteur de coupure et les tronçons de conducteurs qui en partent, soient constitués sur la douille par le métal proJeté pour les ponts. Lorsque la douille est enfilée sur 1' enroulement avant la formation de ces tronçons de conducteurs, le conducteur de coupure et au moins le tronçon de conducteur allant de ce conducteur de coupure à un des ponts de raccordement , peuvent être projetés sur la douille en une seule opération en mQme temps que le pont de raccordement0
La liaison électrique du conducteur de coupure avec l'un des raccordements du condensateur peut titre simplifiée lorsque la face frontale de la douille en regard du raccordement du condensateur est en saillie au-delà de l'enroulement et est munie au moins sur une partie de sa périphérie d'une bordure métallique projetée pour assurer le contact avec le raccordement du condensateur.Cette bordure métallique peut avantageusement être réalisée en une seule opération en même temps que le pont de raccordement voisin de l'enroulement.,
Le contact entre le raccordement du condensateur et la bordure métallique de la douille peut avantageusement s'ef fectuer par l'intermédiaire d'un élément élastique, fixé au cou vercle du bottier du condensateur et exerçant une pression élas tique contre la bordure métallique de la douille.
La liaison électrique du conducteur de coupure avec l'un des raccordements du condensateur peut titre simplifiée lorsque la face frontale de la douille en regard du raccordement du condensateur est en saillie au-delà de l'enroulement et est munie au moins sur une partie de sa périphérie d'une bordure métallique projetée pour assurer le contact avec le raccordement du condensateur.Cette bordure métallique peut avantageusement être réalisée en une seule opération en même temps que le pont de raccordement voisin de l'enroulement.,
Le contact entre le raccordement du condensateur et la bordure métallique de la douille peut avantageusement s'ef fectuer par l'intermédiaire d'un élément élastique, fixé au cou vercle du bottier du condensateur et exerçant une pression élas tique contre la bordure métallique de la douille.
Le pont de raccordement de l'enroulement faisant face au couvercle peut également entre relié au raccordement du condensateur qui lui est associé par l'intermédiaire d'une zone de bordure en saillie de la douille, revêtu d'une couche métallique projetée, et d'un élément élastique s'appliquant sur cette couche. Dans le cas de cette disposition, les deux fils de raccordement entre l'enroulement et les raccordements du condensateur peuvent 8tre supprimés.
Dans le cas de condensateur de puissance pour l'exploitation en tension alternative, qui comporte dans un bo- tier unique plusieurs enroulements individuels en polypropylène métallisé, il est proposé selon une autre forme de l'invention que chaque enroulement individuel du condensateur soit muni d'un dispositif de mise hors circuit du type précédemment décrit, réagissant à une déformation de l'enroulement. Dans le cas des condensateurs de puissance connus de ce type, les bottiers sont remplis avec un produit d'imprégnation, et le dispositif de mise hors circuit est au maximum équipé d'un commutateur réagissant à la surpression. Ces dispositifs de mise hors circuit isolent du réseau la totalité du condensateur, même lorsqu'un seul des enroulements individuels est défaillant du fait d'une surchauffe.Du fait du remplissage du bottier avec un liquide pratiquement incompressible, il suffit déjà d'une faible quantité de gaz en provenance de l'enroulement défectueux pour augmenter le volume du bottier de façon telle que la voie de mise hors circuit soit atteinte et que le dispositif de mise hors circuit réagisse.
Mais il existe maintenant une tendance à monter dans ces bottiers des enroulements en polypropylène métallisé, auquel cas les bottiers métallisés ne doivent plus Outre remplis avec un produit d'imprégnation isolant pour ne pas altérer la qualité de l'enroulement par gonflement de la matière plastique au-dessous des ponts de raccordement, et parce qu'on prévoit quten cas d'endommagement du boiter, aucun produit de remplissage ne devra s'écouler de tel condensateur particulièrement prévu pour respecter l'environnement.Mais avec les dispositifs de mise hors circuit classiques, dans le cas de condensateurs non remplis, un enroulement défectueux peut dggager une quantité de gaz beaucoup plus considérable pour atteindre par sur pression interne de gaz, l'augmentation de volume du bottier nécessaire pour provoquer la mise hors circuit. Jusqu'à ce que cette quantité très importante de gaz se soit dégagée, l'enroulement défectueux serait détruit dans une large mesure si bien qu'il persiste le risque d'amorçages d'arcs internes et d'une destruction incontrôlée progressant en avalanche des enroule ment s voisins.En proposant que chaque enroulement individuel soit muni d'un dispositif de mise hors circuit conforme à l'in vention, une destruction en forme dlexplosion du condensateur est évitée avec certitude. On obtient en outre un autre avanta- ge, à savoir qu'en cas de défaillance d'un seul enroulement devenu défectueux, le condensateur peut continuer à entre utilisé simplement avec une capacité réduite. En outre, le remplissage du boStier avec un produit de remplissage liquide peut dtre abandonné, ce qui facilite la conversion de gros condensateurs de puissance avec enroulement Imprégné sur des condensateurs comportant des diélectriques en matière plastique sans imprégna tion.
L'invention va 8tre expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels
- la figure 1 montre en coupe longitudinale à titre de premier exemple de réalisation, un condensateur à enroulement avec un boiter métallique en forme de godet
- la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1,
- la figure 3 est une coupe longitudinale d'un spécimen défectueux d'un enroulement du condensateur selon la figure 1,
- les figures 4a à 4c représentent de façon simplifiée le fonctionnement du dispositif de mise hors circuit conforme à l'invention,
- les figures 5 à 7 représentent les corps de condensateurs y compris le dispositif de mise hors circuit d'un second, d'un troisième et d'une quatrième exemples de réalisation,
- la figure 8 montre un élément de condensateur devenu défectueux selon la direction de la flèche A sur la figure 7,
- la figure 9 est une coupe longitudinale d'un condensateur comportant le corps de condensateur selon la figure 7,
- la figure 10 est une coupe longitudinale d'un cinquième exemple de réalisation,
- la figure il montre en perspective le corps du condensateur selon la figure 10,
- la figure 12 montre en perspective un sixième exemple de réalisation d'un enroulement de condensateur avec sa douille de mise hors circuit,
- la figure 13 montre en coupe le couvercle de bottier correspondant à l'exemple de la figure 12,
- les figures 14 à 16 sont des coupes transversales de variantes de réalisations de douilles du dispositif de mise hors circuit dans la zone de la fente pontée par le conducteur de coupure,
- les figures 17 et 18 représentent schématiquement un sixième exemple de réalisation de l'invention et son câblage électrique.
- la figure 1 montre en coupe longitudinale à titre de premier exemple de réalisation, un condensateur à enroulement avec un boiter métallique en forme de godet
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- la figure 13 montre en coupe le couvercle de bottier correspondant à l'exemple de la figure 12,
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Le condensateur selon les figures 1 et 2 a un bottier métallique 10 en forme de godet, dans lequel est placé un corps de condensateur 12. Le bottier est fermé dans le haut par un couvercle 14 constitué d'une matière isolante, et qui est maintenu par sertissage du bord 16 du bottier. Le couvercle 14 porte à l'extérieur deux fiches plates 18 et 20 pour le raccordement électrique du corps de condensateur 12.
Le corps de condensateur 12 comporte un manchon en matière isolante 22 portant un enroulement rond 24. Celui-ci est constitué de manière connue de deux films de polypropylène enroulés en spirales et qui sont munis comme électrodes de couches métalliques déposées par vaporisation. Sur ses deux faces frontales, 1' enroulement rond 24 est respectivement rev!- tu avec un pont de contact électriquement conducteur 26, 28 et il est respectivement coiffé par un capot en matière isolante 30, 32, ces capots centrant le corps de condensateur 12 dans le boîtier 10.
Entre le couvercle 14 et le capot supérieur en matière isolante 30, il est prévu dans le bottier 10 un espace vide 34, qui peut également être rempli avec une matière mise sous forme de mousse ou bien avec une huile isolante. Dans la zone de cet espace vide 34, l'enveloppe du bottier 10 est munie de puits annulaires d'expansion ou d'ondulations annulaires d'ex- pansion 36, qui lors de la présence d'une surpression de gaz dans l'espace vide 34, permettent une extension axiale du bot- tier.
Le corps de condensateur 12 est relié par l'intermédiaire de deux conducteurs d'amenée de courant 38, 40 avec les deux fiches plates 18, 20. Le conducteur 36 d'amenée le courant relie le pont de contact supérieur 26 de l'enroulement rond 24 avec la fiche plate 18, tandis que le conducteur d'amenée de courant 40 raccorde le pont de contact inférieur 28 à la fiche plate 20. La liaison des deux conducteurs de courant 38, 40 avec les ponts de contact respectifs 26, 28, s'effectue par soudure avec ou sans apport de métal.
L'enroulement rond 24 est entouré par une do le fendue 42 (figure 2) dont le diamètre interne est égal ou bien inférieur de seulement quelques dixièmes de millimètre au diamètre externe de l'enroulement rond 24. La douille 42 est constituée d'un matériau thermiquement stable et suffisamment résistant au gauchissement, et ses deux extrémités pénètrent chacune assez profondément dans les capots en matière isolante 30, 32. L'enroulement rond 24, dans le cas d'utilisation d'une douille 42 en tôle peut comporter avantageusement à sa périphérie externe quelques spires non métallisées de bandes diélectriques.
Entre les deux bords 44, s'étendant en direction axiale du condensateur, de la douille 42 (figure 1)est ménagée une fente 46 qui est pontée par deux fils de rupture 48 et 50 dont les extrémités sont ancrées aux points 52 sur les parties de parois 54 et 56 de la douille 42, limitrophes de la fente 46. Les fils de rupture 48, 50 sont chacun munis dans la zone de la fente 46 d'un emplacement de rupture prévu 58 et peuvent être constitués par un fil d'argent ou par exemple par une petite bande de cuivre, qui est rivetée au point d'ancrage 52 de la -douille 42. Les points d'ancrage 52 peuvent par exemple être constitués par des rivets creux qui, dans le cas d'utilisation d'une douille métallique 42, sont fixés sur celle-ci en étant isolés.Les fils de rupture 48, 50 se situent sur le conducteur 40 amenant le courant de la fiche plate 20 au pont de contact inférieur 28 de l'enroulement rond 24. Le conducteur d'amenée de courant 40 est à cet effet amené au-dessus des points d'ancrage 52 de la douille 42 où il est en partie constitué par les fils de rupture 48, 50 et en partie par un tronçon de conducteur 59 reliant les deux points d'ancrage 52 sur la partie 54 de la douille 42. Sur son c8té se situant diagonalement à l'opposé de la fente 46, la douille 42 est munie d'une encoche 60 (figure 2) qui court le long d'une génératrice de l'extrémité frontale supérieure à 1' extrémité frontale inférieure de la douille 42.
Sur le conducteur d'amenée de courant 38 est également prévu un emplacement de rupture 62, qui se trouve dans ltespace vide 34. L'enroulement rond 24 y compris la douille 42, est centré et maintenu de façon résistante aux secousses dans le bottier 10 du condensateur par 1' intermédiaire de trois bandes isolantes 64, 66 et 68 régulièrement réparties sur la périphérie. La bande isolante 68 remplit en outre, dans ce cas, la fonction d'une protection du boîtier 10 vis à vis des fils de rupture 48, 50 et des autres parties du conducteur d'amenée de courant 40 disposées à la périphérie de la douille 42.
Si en cas d'un défaut du condensateur, le diélectrique de ltenroulement rond 24 s'échauffe de façon excessive, il peut selon le mode de réalisation de l'enroulement rond, dégager plus ou moins fortement du gaz, ou bien également en étant partiellement fondu, à l'intérieur de l'enroulement rond, avec accompagnement d'un dégagement de gaz, provoquer une surpression interne, qui gonfle localement ltenroulement rond ou bien éventuellement aussi en augmente uniformément le diamètre, avant que le gaz et la matière fondue puissent sortir de l'enroulement.
Sur la figure 3, ce second cas est représenté de façon simplifiée par les inclusions 70, 72 de gaz et de matière fondue dans l'enroulement rond 24, inclusions qui augmentent le diamètre extérieur de l'enroulement rond 24 en 74 et compriment son manchon en matière isolante 22 en 76. De telles inclusions peuvent notamment se produire dans le cas d'enroulements ronds en pOl- propylène métallisé dont le diamètre est supérieur à 45 mm. Dans le cas de tels enroulements, il peut arriver qu'un dispositif de mise hors circuit classique, qui réagit uniquement à la surpression de gaz dans l'espace libre entre l'enroulement et le couvercle et à l'allongement axial du boftier qui en résulte, ne puisse pas assurer sa fonction.
Dans le cas de la disposition conforme à l'invention de la douille -42, on obtient que lors d'un gonflement radial ou d'un élargissement de l'enroulement rond 24, des efforts s'exercent sur la douille 42 et tendent à écarter les deux parties de parois 54 et 56 de cette douille 42, l'encoche 60 dans la douille 42 jouant alors le r81e d'une charnière. Ces efforts sont également transmis aux deux fils de rupture 48, 50 qui sont finalement rompus et qui mettent hors circuit ltenroulement rond 24.
Les figures 4a à 4c montrent que l'effet de rupture souhaité intervient indépendamment de l'emplacement où un gonflement local 78 se produit sur l'enroulement rond 24. L"en- roulement 24 exerce dans tous les cas en deux emplacements opposés, des efforts radiaux sur la douille 42, efforts qui ont tendance à élargir la fente 46 et à solliciter ainsi en traction les deux fils de rupture 48 et 50.
Quand, en outre, l'enroulement 24 dégage du gaz et qu'une surpression s'établit dans l'espace 34, ltemplacement de rupture 62 prévu sur l'autre conducteur d'amenée de courant 38, est également rompu pour des raisons de sécurité et met également hors circuit l'enroulement 24. La bande isolante 68 empêche qu'un court-circuit se produise contre le boîtier ou que l'arc électrique prenant éventuellement naissance sur les fils de rupture 48, 50, puisse provoquer par igunion un trou dans le boîtier.
Dans le cas de l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, deux fils de rupture sont prévus sur la douille 42. On obtient ainsi que des gonflements se produisant egale- ment au voisinage des faces frontales de l'enroulement rond 24, entraient une réaction du dispositif de mise hors circuit. Il peut arriver dans ce cas, qu'un seul des deux fils de rupture soit rompu, tandis que l'autre fil de rupture reste intact. Cela n'a aucune importance néfaste pour la fonction prévue, car les deux fils de rupture 48, 50 sont en série et il suffit de la rupture d'un seul de ces fils pour interrompre le circuit de courant du condensateur.
Dans le cas d'enroulement de faible longueur axiale, un fil de rupture unique peut suffire, pour prendre en compte toutes déformations possibles de l'enroulement dans le sens radial. Mais dans le cas d'enroulement particulièrement long, il peut être également prévu plus de deux fils de rupture, répartis sur la longueur axiale de la douille 42 et également avantageusement branchés en série les uns par rapport aux autres.
Au lieu d'une fixation concentrique de l'enroulement rond 24 y compris la douille 42 dans le boîtier 10, la disposition peut également être telle que la douille 42 s'applique directement sur le boîtier du côté opposé à la fente 46 et soit maintenue dans cette position de façon résistante aux secousses par la bande isolante 68.
Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 5, le conducteur de rupture du dispositif de mise hors circuit est constitué par une couche métallique 80 qui est projetée sous une forme définie au moyen d'un pochoir sur une douille 82 en matière plastique et par dessus la fente 84 de cette douille. La douille 82 à ses deux extrémités est quelque peu en retrait de l'enroulement 24. Après que la douille 82 ait été enfilée sur l'enroulement 24, les deux fils conducteurs 86 et 88 peuvent être soudés avec ou sans apport de métal sur la couche métallique projetée qui constitue le conducteur de rupture. Dans le cas de cette réalisation, les points de fixation aux deux extrémités du conducteur de rupture 80 peuvent être supprimés , ce qui simplifie notablement la réalisation et l'assemblage du condensateur.L'emplacement de rupture prévu du dispositif de mise hors circuit et comme dans l'exemple précédemment décrit, défini par une section transversale affaibli 90 du conducteur de rupture 80 dans la zone de la fente 84. Cet affaiblissement de la section transversale est dans le présent cas, obtenu en donnant une forme convenable au pochoir de projection.
Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 62 tous les conducteurs disposés sur une douille fendue 92 en matière plastique, sont réalisés par projection d'une couche métallique. La couche métallique ainsi projetée constitue à nouveau un conducteur de rupture 94 constituant un poht pardessus la fente de la douille 92 et aux deux extrémités duquel se raccordent, sans solution de continuité, les bandes conduc trices 96 et 98 qui s';tendent jusqu'aux deux faces frontales de la douille 92.
Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 72 une douille fendue 100 est enfilée de façon telle sur un enroulement 102, que l'extrémité frontale inférieure de la douille 100 coïncide étroitement avec l'extrémité frontale inférieure de l'enroulement 102. Sur la douille 100 est projeté un conducteur de rupture 106 formant un pont par dessus la fente 104, et à partir des extrémités duquel deux bandes conductrices 108 et 110 également réalisées par projection, aboutissent aux extrémités frontales de la douille 100. Sur chacune des faces frontales de l'enroulement 102, est respectivement projeté un pont de contact 112 ou 114 pour assurer le contact de l'en- roulement.Les deux ponts de contact 112, 114 ainsi que le conducteur de rupture 106 et les bandes conductrices 108 et 110 peuvent être réalisés par projection successivement selon une succession quelconque, ou bien simultanément. Dans tous les cas, la liaison électrique de la bande conductrice inférieure 108 avec le pont de contact inférieur 114 est réalisée par projection en une seule opération, Si bien qu'un fil de raccordement et les opérations nécessaires pour réaliser deux points de soudure sont supprimés.
Dans le cas de l'exemple de réalisation précité, il est ménagé à la transition 116 entre la bande conductrice 108 et le pont de contact inférieur 114 un second emplacement de rupture, qui est rompu en cas d'endommagement par le bombement de l'enroulement 102. Pour faciliter la rupture de cet emplacement de rupture, le bord annulaire externe 118 du pont de contact inférieur 114 peut recevoir localement une forme légèrement biseautée. Les efforts intervenant à l'instant de la mise hors circuit sont si importants, qu'ils séparent de la surface fron-tale de la douille ou bien de la partie restante du pont de contact, la zone de bordure 120 (figure 8) du pont de contact 114 adhérant à la surface frontale de la douille. Ce second cas est représenté sur la figure 8 dans laquelle un segment 122 de la zone de bordure 120 a été séparé de la partie restante du pont de contact 114 lors du bombement de la douille 102. Le pont de contact supérieur 112 de l'enroulement 102 peut être réalisé par projection avant ou après les opérations qui viennent d'être décrites. A la bande conductrice supérieure 110 et au pont de contact supérieur 112, doivent être encore soudés respectivement, après comme avant9 un fil de raccordement 123 et 124.
Sur la figure 9, l'enroulement 102 selon la figure 7 est monté dans un boîtier en tôle d'aluminium 125, les deux faces frontales de l'enroulement 102 étant coiffées par deux capots isolants 126, 128, dont le diamètre interne est notablement supérieur au diamètre externe de la douille 1000 Les capots isolants 126, 128 sont respectivement munis d'un appendice 130 qui vient en prise dans l'orifice central 132 de l'enrou- lement et qui centre celui-ci dans le boiter 125. Le capot isolant inférieur 128 comporte en outre une saillie centrale 134 sur laquelle s'applique le pont de contact inférieur 114 de l'enroulement 1029 les bords de ce pont de contact restant libres.On est ainsi certain que le diamètre de l'enroulement fendu et de la douille 100 peut croître sans empeschement dans la mesure nécessaire pour permettre la rupture de l'emplacement de rupture.
Le boîtier 124 comporte au-dessus de l'enroulement 102 deux ondulations circulaires 136 et 138 ainsi qu'un couvercle serti 140 sur lequel sont fixés deux contacts de raccordement 142 et 144. Le contact de raccordement 142 est relié par l'intermédiaire du fil conducteur 123 de façon telle avec le pont de contact supérieur 112 de l'enroulement 102 que ce fil conducteur traverse l'espace entre le couvercle 140 et le pont de contact 112 en étant fortement tendu. Le contact de raccordement 144 est relié à la bande conductrice 110, projetée sur la douille 100, par l'intermédiaire du fil conducteur 124.
Les deux ondulations 136 et 138 permettent une extension longitudinale du boîtier lorsqu'en cas d'endommagement le dispositif de mise hors circuit qui a été décrit ne réagit pas en temps voulu et qu'à c8té de l'augmentation de diamètre de l'enroule- ment, il se produit également une accumulation de gaz dans l'es- pace entre l'enroulement et le couvercle 140. Dans ce cas, le fil conducteur 123 se rompt également, ce qui donne une sécurité supplémentaire, le condensateur étant finalement coupé du circuit à ses deux pâle3.
Le condensateur selon les figures 10 et 11 a une douille fendue 150, qui est plus longue que l'enroulement 152 du condensateur et qui fait axialement saillie dans une large mesure au-dessus de 11 enroulement 152. Sur la douille 150, sont projetés, comme dans les autres exemples de réalisation un con ducteur de rupture 154 et deux bandes conductrices 156 et 158, qui s'étendent respectivement jusqu'aulx faces frontales de la douille 150. La bande conductrice inférieure 158 est à son tour reliée avec un pont de contact inférieur 160 de l'enroulement 152, tandis que la bande conductrice supérieure 156 se prolonge sur la bordure frontale de la douille 150 en un recouvrement métallique 162.Le recouvrement métallique 162 est également constitué par une couche de métal projetée, qui est avantageusement déposée en une seule opération en même temps qu'un pont de contact supérieur 164 de l'enroulement 152. Les court-circuits entre le revêtement métallique 162 et le pont de contact supérieur 164 sont évités par un guidage approprié des faisceaux de projection et/ou par des protections.Eventuellement, de tels ponts de eourtncircuits peuvent aussi être enlevés mécaniquement à posteriori
L'enroulement 152 et la douille 150 sont placés dans un bottier en forme de godet 166 en aluminium et ils y sont maintenus centrés par un capot inférieur en matière isolante 168 et un couvercle supérieur 170. Pour protéger vis à vis du capot métallique 166 les éléments conducteurs 154 à 158 rapportés extérieurement sur la douille 1502 il est prévu une douille en matière plastique 172 à paroi mince, qui, dans le bas, prend appui et est guidée dans le capot en matière isolante 168, et qui dans le haut, est centrée dans le boftier contre une ondulation 174.Le pont de contact inférieur 160 de l'enroulement 152 repose sur un élément élastique 176 constitué par un disque de caoutchouc, qui pourrait également être disposé entre le capot en matière isolante 168 et le fond 178 du boîtier 166. Le couvercle 170 remplit à la fois à la fonction de fermeture du boftier et la fonction d'un capot supérieur en matière isolante, non prévu dans ce cas, pour le centrage et la protection de l'enroulement 152 et de la douille 150 par rapport au boîtier 166.
L'enroulement 152 et la douille 150 sont placés dans un bottier en forme de godet 166 en aluminium et ils y sont maintenus centrés par un capot inférieur en matière isolante 168 et un couvercle supérieur 170. Pour protéger vis à vis du capot métallique 166 les éléments conducteurs 154 à 158 rapportés extérieurement sur la douille 1502 il est prévu une douille en matière plastique 172 à paroi mince, qui, dans le bas, prend appui et est guidée dans le capot en matière isolante 168, et qui dans le haut, est centrée dans le boftier contre une ondulation 174.Le pont de contact inférieur 160 de l'enroulement 152 repose sur un élément élastique 176 constitué par un disque de caoutchouc, qui pourrait également être disposé entre le capot en matière isolante 168 et le fond 178 du boîtier 166. Le couvercle 170 remplit à la fois à la fonction de fermeture du boftier et la fonction d'un capot supérieur en matière isolante, non prévu dans ce cas, pour le centrage et la protection de l'enroulement 152 et de la douille 150 par rapport au boîtier 166.
Pour assurer le contact du pont inférieur de contact 160 de l'enroulement 152 avec une fiche de raccordement 180 fixée sur le couvercle 170; il est prévu une bande annulaire élastique 182 en métal, fixée au couvercle 170 en même temps que la fiche de raccordement 180 par un rivet métallique, et qui exerce une poussée élastique sur le revêtement métallique 162 de la bordure frontale supérieure de la douille 150. Le rev8te- ment 162, comme déjà mentionné, est en liaison par l'intermédiaire des bandes conductrices 156 et 158 ainsi que par lintermé- diaire du conducteur de rupture 154 avec le pont de contact in férieur 160.Sur le pont de contact supérieur 164 s'applique un contact élastique 184 qui est guidé en étant susceptible de coulisser dans le couvercle 170 et qui est relié avec une se con- de fiche de raccordement 186. Dans le cas de cette réalisation, il n'y a pas absolument plus de fil conducteur prévu entre l'enroulement 152 et les deux fiches de raccordement 180 et 186.
Sur les figures 12 et 13, est représentée une variante par rapport aux figures 10 et il de l'établissement des contacts sur l'enroulement du condensateur. Dans cette réalisation, le bord, faisant saillie au-dessus d'un enroulement 188, d'une douille 190, est uniquement muni localement, en des emplacements opposés, de rev8tements métalliques 192 et 194 obtenus par projection obliques à l'aide d'un pochoir. Le rev8te- ment 192 est à son tour en liaison par l'intermédiaire de bandes conductrices et d'un conducteur de rupture, également obtenus par projection, avec un pont de contact inférieur 196 de l'en- roulement, tandis que par contre, le revêtement 194 se prolonge directement en un pont de contact supérieur 198.Pour assurer le contact avec l'enroulement, deux éléments de ressort à lame 204 et 206 sont rivetés sur un couvercle 200 (figure e 13), ces éléments étant avantageusement munis d'appendices latéraux non visibles sur le dessin, s'étendant perpendiculairement au. plan de ce dessin, et s'appliquant élastiquement sur les revêtements 192 et 194.
Dans tous les exemples de réalisation décrits, 'dpaisseur du conducteur de rupture dans la zone de la fente de la douille peut, selon les dimensions de l'enroulement et le courant du condensateur, être de 0,5 à 1 mm, tandis que la largeur peut être de 3 à 10 mm. Afin d'imposer des emplacements de rupture définis, la section transversale de la fente de la douille peut en outre, conformément à la figure 14, être réduite vers l'intérieur ou conformément à la figure 15, être réduite vers l'extérieur. Pour augmenter l'adhérence sur la douille du métal projeté dans les régions non affaiblies, c'est- à-dire en dehors des emplacements prévus de rupture, la douille peut être munie, conformément à la figure 16, notamment au voisinage des emplacements prévus de rupture 208 de trous 210 dans lesquels le métal projeté s'ancre de façon supplémentaire.
L'exemple de réalisation selon la figure 17, est un condensateur de puissance destiné à être exploité en tension alternative, et qui est constitué au total de douze entoule- ments individuels 210, rassemblés en trois groupes de chacun quatre enroulements individuels. Les enroulements 210 sont enfilés sur des barreaux en bois 212 qui, de leur cOté, sont maintenus ensemble par deux barres de bois 214. Les enroulement8 supérieurs 210 prennent appui, par l'intermédiaire de pièces de bois 216 et de cales de compensation 218, contre le cadre supérieur 220 du boîtier. L'intervalle des barreaux en bois 212 est choisi de façon telle qu'il subsiste encore suffisamment de place pour une augmentation du diamètre des enroulements.
Sur chaque enroulement 210 est enfilée une douil- le Benue 222 munie d 'un dispositif de mise hors circuit conforme à l'invention, ce qui est indiqué schématiquement sur la figure 17 par le tracé conducteur 224. Chaque enroulement est muni sur ses faces frontales de ponts de contact réalisés par projection et de capots en matière isolante enfilés par dessus, et qui sont constitués de façon à ne pas gêner un accroissement du diamètre de l'enroulement en cas d'endommagement.Le fond des capots en matière isolante est avantageusement d'une épais seur telle, qu'au moins provisoirement ltétanchdite des surfa- ces frontales de l'enroulement vis à vis d'un échappement de la matière fondue à travers les ponts de contact, est maintenue mécaniquemente Dans le cas de capots en matière isolante, trop faibles mécaniquement mais suffisants du point de vue électrique, une plaque supplémentaire en presspan ou en tôle peut être insérée entre le fond du capot en matière isolante et le pont de contact obtenu par projection. Ceci est recommandé du fait que les barres de bois 214 sont également plus étroites que les diamètres des enroulements.
Le câblage des enroulements 210 est représenté schématiquement sur la figure 18. Chaque enroulement 210 y est représenté par le symbole condensateur, lequel, conformément à l'invention, est branché en série avec un dispositif de mise hors circuit 224, réagissant à l'accroissement du diamètre de l'enroulement. Quatre enroulements individuels 210 sont chaque fois branchés en parallèle et les trois branchements en parallèle ainsi obtenus sont disposés en triangle, ce dont il résulte trois points conducteurs 226, 228 et 230 qui sont reliés au raccordement 232, 234 et 236 du condensateur.Sur les conducteurs de liaison, peuvent en outre être placés des commutateurs principaux 238 et 240 réagissant à une surpression, qui peuvent servir de sécurité supplémentaire vis à vis de la défaillance éventuelle simultanée de plusieurs enroulements individuels, par exemple du fait d'une utilisation incorrecte du condensateur.
Le condensateur de puissance selon les figures 17 et 18 présente, par rapport au condensateur classique de ce type, l'avantage qu'au lieu d'enroulement imprégné avec des bandes de papier ou des combinaisons de bandes de papier et de matière plastique comme diélectrique, des enroulements en matière plastique non imprégnés peuvent également être utilisés et qu'ainsi un remplissage avec un liquide isolant dans un boîtier hermétique peut entre supprimé. Dans le cas de la défaillance d'un ou plusieurs enroulements, le condensateur peut continuer à fonctionner avec une capacité réduite, car chaque enroulement devenant défectueux est seul à être mis hors circuit
Claims (15)
1.- Condensateur électrique, avec un enroulement de films en matière isolante, notamment en matière plastique, revêtu de métal, condensateur comportant au moins sur une arrivée de courant un conducteur de rupture servant de dispositif de mise hors circuit et dont les deux extrémités sont ancrées en des points dont la distance réciproque augmente en cas d'un échauffement inadmissiblement élevé de l'enroulement, condensateur caractérisé en ce que les deux points ancrage (52) du conducteur de rupture (48, 50) sont disposés de façon telle que leur distance réciproque rassurée en direction longitudinale du conducteur de rupture (48, 50) est une fonction des dimensions ou de la forme,appelées à se modifierdu profil en section transversale de l'enroulement (24) appelé à se déformer.
2.- Condensateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une structure annulaire fendue (42) est enfilée par dessus 1' enroulement (24), structure à laquelle le conducteur de rupture (48, 50) est ancré de façon telle qu'il forme un pont sur la fente (46) et qu'il s'éten de préférence au moins approximativement dans la direction périphérique de l'enroulement (24).
3.- Condensateur selon la revendication 2, Ca- ractérisé en ce que la structure annulaire (42) revêt la forme d'une douille qui s'étend au moins approximativement sur la totalite de la longueur axiale de l'enroulement (24).
4.- Condensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, au moins deux conducteurs de rupture (48, 50) , formant des ponts par dessus la fente (46), sont fixés sur la douille (42) , ces conducteurs de rupture agissant en série pour mettre hors circuit avec sécurité l'enroulement (24)
5.- Condensateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les conducteurs de rupture (48, 50) sont disposés en série l'un par rapport à l'autre sur l'une des arrivées de courant (40) de l'enroulement.
6.- Condensateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la structure annulai- re (42) , à un emplacement se situant au moins approximativement diagonalement à l'opposé de la fente (46), comporte une encoche (60) courant le long d'une génératrice.
7.- Condensateur selon l'une quelconque des re vendications 2 à 6, dont l'enroulement est disposé dans un boî- tier en forme de godet, condensateur caractérisé en ce que la paroi interne du boîtier (10) est protégée vis à vis de la fente (46) de la structure annulaire (42), vis à vis des conducteurs de rupture (48, 50) avec leur emplacement de rupture prévu (58) et vis à vis d'autres liaisons électriques (52, 58) se situant sur la périphérie externe de la structure annulaire (42), par une bande (68) d'un matériau thermiquement stable, électriquement isolant et résistant à l'arc électrique.
8,- Condensateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bande (68) est un morceau de toison céramique.
9.- Condensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dont le boîtier en forme de godet est fermé par un couvercle portant les raccordements électriques de l'en- roulement, et est muni entre le couvercle et l'enroulement d'au moins une ondulation d'extension, condensateur caractérisé en ce que le conducteur (38) allant du couvercle (24) à un raccordement (18) est muni d'un dispositif de mise hors circuit (62) réagissant à la surpression des gaz dans le boîtier, tandis que l'autre conducteur (40) est muni d'un dispositif de mise hors circuit (48, 50 58) réagissant à l'extension radiale ou au gonflement radial de l'enroulement (24).
10.- Condensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le conducteur de rupture (80) est constitué par une couche de métal projetés selon une forme définie sur la douille (82) et par dessus la fente (84)
11.- Condensateur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins des tronçons partiels (96, 98) des conducteurs partant du conducteur de rupture (94) sont constitués par des couches de métal projetéa surla douille (92).
12.- Condensateur selon la revendication 11, avec des ponts de raccordement projetés sur les faces frontales de l'enroulement, condensateur caractérisé en ce que le conducteur de rupture (106) et au moins le tronçon de conducteur (108) allant de ce conducteur de rupture à l'un des ponts de raccordement (114) sont constitués par le métal des ponts projetés sur la douille (100).
13.- Condensateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le conducteur de rupture (106) et le tron çon de conducteur allant de ce conducteur de rupture à l'un des ponts de raccordement (114) sont projetés, en une seule opération en même temps que le pont de raccordement (114), après que la douille (100) ait été enfilée sur l'enroulement (102).
14.- Condensateur selon l'une quelconque des revendications il à 13, caractérisé en ce que la douille (100), sur sa face frontale en regard du couvercle, est plus courte que l'enroulement (102) et que le tronçon de conducteur (110) projeté sur la douille (100) est relié avec le raccordement qui lui est associé du condensateur par l'intermédiaire d'un film métallique (124) soudé sur ce tronçon (110) avec ou sans apport de soudure.
150- Condensateur selon la revendication 14, caractérisé en ce que la face frontale de la douille (150) en regard du couvercle, est en saillie au-delà de l'enroulement (152) et est munie, au moins sur une partie de sa périphérie, d'une bordure (162) en métal projeté pour assurer le contact avec l'un des raccordements (180) du condensateur.
16.- Condensateur selon la revendication 15, avec des ponts de raccordement projetés sur les faces frontales de l'enroulement, condensateur caractérisé en ce que la bordure métallique (162) de la douille (150) est constituée par le métal projeté des ponts, et est réalisée en une seule opération en même temps que le pont de raccordement voisin (164) de ltenrou- lement (152), après que la douille (150) ait été enfilée.sur cet enroulement (152).
17.- Condensateur selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, avec un boîtier en forme de godet, qui est fermé par un couvercle portant les raccordements du condensa teur, condensateur caractérisé en ce que pour établir le contact entre la bordure métallique (162) de la douille (150) et un raccordement (180) du condensateur, il est prévu un élément élastique (182) fixé sur le couvercle (170) et exerçant une poussée contre la bordure métallique (162).
18.- Condensateur selon l'une quelconque des revendications 16 et 17S caractérisé en ce que la douille (190) comporte deux tronçons de bordure métallique (192, 194), décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, et isolés l'un de l'autre, dont l'un (194) est relié au pont de raccordement voisin (188), tandis que l'autre (192) est relié par llintermé- diaire du conducteur de rupture à l'autre pont de raccordement (196).
19.- Condensateur de puissance pour ltexploita- tion en tension alternative (déphaseur), comportant plusieurs enroulements individuels en polypropylène métallisé, dont chacun est muni d'un dispositif de mise hors circuit selon l'une quelconque des revendications i à 18, condensateur caractérisé en ce que ltensemble de ces enroulements individuels (210) et de leur dispositif de mise hors circuit (224) est groupé dans un boîtier unique.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP0233538A2 (fr) * | 1986-02-15 | 1987-08-26 | Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH | Condensateur électrique avec dispositif de mise hors circuit |
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- 1981-11-06 ES ES506908A patent/ES8300221A1/es not_active Expired
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| BE1005077A3 (fr) * | 1991-07-12 | 1993-04-13 | Nokia Capacitors Ltd | Condensateur muni d'une protection interne. |
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