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" Etaleur - amortisseur d'ondes."
La présente invention est relative à la protection des installations électriques contre les surtensions (ondes mobiles et oscillations de moyenne et haute fréquence) qui, provoquant des contraintes élevées entre spires et à la masse dans les en- roulements, amènent le percement des isolants.
La protection est obtenue en réduisant le gradient de potentiel et l'amplitude des ondes mobiles en les étalant et en détruisant une partie de l'énergie qu'elles transportent. Pour les oscillations, la protection est obtenue en diminuant leur fréquence par modification des constantes des circuits et sur- tout en détruisant l'énergie qu'elles mettent en jeu, ce qui a- mène un amortissement rapide. A proprement parler il n'y a pas destruction de l'énergie mais transformation en chaleur de l'é- nergie électrique.
Dans le brevet belge n .321.386 du 3 octobre 1924 d'un
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des deux inventeurs, un certain nombre de dispositifs répondant au but cherché et procédant d'un principe général ont été dé - crits dans leur généralité. La question a été exposée en détail dans un article paru sous la signature du même inventeur dans la "Revue Générale de l'Electricité" de novembre et décembre 1927.
La présente invention se réfère à la réalisation de l'un des dispositifs précités, plus spécialement celui représenté, dans le brevet n .321.386, par la figure 11.
En principe, le dispositif comporte, ainsi qu'il est in- diqué sur la figure 1 du dessin annexé, un conducteur A B, de longueur notable, enroulé en hélice ou en spirale comme une bo- bine de self-induction ou même simplement replié sur lui-même d'une manière quelconque, et parcouru par le courant normal de service, ce conducteur constituant l'une des armatures d'un condensateur dont l'autre armature C, reliée à la terre, est constituée d'une manière quelconque.
Ce dispositif est assimilable à la fois à un conducteur de faible impédance d'onde (Z = #e/c) présentant un pouvoir d'étalement considérable en raison des dérivations induotives électromagnétiques et électrostatiques existant en nombre infini entre les divers points du conducteur et à un condensateur capa- ble d'emmagasiner l'énergie des ondes mobiles qui le traversent.
La supériorité de ce dispositif sur le condensateur dérivé rési- de dans le fait qu'il produit un double étalement (par dériva- tion et par accumulation), tandis que le condensateur n'agit que par accumulation et dans le fait qu'il supprime les inconvé- nients dus à la longueur non négligeable de la dérivation à la terre. En effet la longueur jamais nulle de la dérivation à la terre réduit beaucoup l'efficacité théorique du condensateur dé- rivé car le partage d'une onde mobile au point de dérivation se fait en fonction des impédances d'onde des conducteurs et non en fonction de la capacité du condensateur dérivé. Le condensateur ne commence à agir qu'après un temps correspondant à deux fois
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la durée de parcours de la dérivation.
Dans le dispositif fai- sant l'objet de la présente invention l'onde incidente n'a pas encore quitté le conducteur A B lorsque l'onde partielle qui a traversé le condensateur est revenue après réflexion au sol.
Il convient donc que la durée de parcours du conducteur A B soit plus grande que la durée de parcours de la dérivation à la terre et que la longueur de l'armature 0. soit courte par rapport à A B, ce qui n'est pas le cas pour un tronçon de câble.
Pour des oscillations dont la longueur d'onde est grande par rapport à la longueur du conducteur A B, le dispositif est équivalent à un condensateur ordinaire.
Lorsque la dérivation de terre ou l'armature 0 comporte de la résistance, le dispositif est à la fois étaleur et amor- tisseur à cause de l'énergie transformée en chaleur. On peut en- core combiner des résistances avec le conducteur A B. Tout cela ne modifie pas la nature de l'invention.
Un grand nombre de réalisations du dispositif schémati- que de la figure 1 peuvent être conçues. Quelques unes particu- lièrement intéressantes sont décrites en détail ci-après et font l'objet du présent brevet.
Dans le brevet N .321.386 il a été indiqué que le con- ducteur A B peut être une bobine de self-induction en hélice et l'armature C un cylindre de tôle concentrique. Cette disposi- tion, surtout si l'on emploie des bobines et des cylindres con- centriques, conduit à des réalisations intéressantes.
On peut placer l'ensemble, maintenu par des cales iso- lantes dans un bac en t'oie rempli d'un diélectrique quelconque tel qu'une huile ou un compound, selon une disposition bien connue employée pour les appareils à haute tension, avec des i- solateurs d'entrée assurant le passage du conducteur A B à l'ex- térieur de la cuve. Cette disposition qui présente des avanta- ges pour des appareils puissants est coûteuse pour de petits appareils surtout lorsque la tension de service est élevée.
La figure-2 représente un mode de réalisation qui évite
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cet inconvénient. Les bobines en hélice a et b, qui peuvent être en nombre quelconque, sont placées à l'intérieur d'un tube isolant c et maintenues par des cales isolantes. Le tube c peut, par exemple, être en grès, ce qui lui assure une grande solidité en même temps qu'un bas prix. Les cylindres en tôle d, e,. f, en nombre quelconque, sont tendus longitudinalement pour éviter les courants de Foucault et maintenus à. la distance voulue des bo- bines a et b par des cales isolantes. Le tube .9. est fermé à sa partie inférieure par une calotte en fonte ± servant de base à l'appareil et reliée à la terre.
La partie supérieure du tube est fermée par une calotte en fonte la servant de prise de cou- rant et reliée à la bobine b. Les bobines a et b sont reliées à leur partie intérieure en i. Elles sont ainsi en série et paroourues par le courant normal de service. L'extrémité libre de la bobine!. sort du tube 1 en 1 par un orifice pratiqué à cet effet et est disposée de manière à ttre aisément reliée à k la li gne. Le bourrelet/dU tube .9. empêche la possibilité d'amor- çage entre la calotte h et la connexion j.
Le tube est entièrement rempli d'une masse isolante . quelconque qui assure l'isolement. On peut employer l'huile qui assure un bon refroidissement, mais présente de nombreux incon- vénients. Il est préférable d'employer un oompound souple dont on augmente à la fois le pouvoir inducteur spécifique et la con- duotibilité calorifique par l'adjonction d'un isolant solide pulvérisé tel que quartz ou marbre.
Les cylindres de tôle d e f sont reliés à la base ±,soit directement, soit par l'intermédiaire de résistances constituées par exemple par des crayons de carborandum.
On peut encore placer une résistance sur le circuit de terre extérieurement à l'appareil qui doit alors être monté sur des isolateurs ou sur la résistance elle-même si celle-ci est montée à l'intérieur d'un tube isolant fermé par des calottes métalliques. L'ensemble prend alors l'aspect de la figure 3.
Par mesure de précautions on peut introduire un coupe-circuit sur
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le circuit de terre.
Pour des tensions élevées de service il est facile de maintenir l'isolement en fractionnant la différence totale de potentiel. Pour celà il suffit de monter en série avec l'appareil un ou plusieurs éléments de condensateur de construction quel- conque et de capacité sensiblement égale à celle de l'appareil.
Si l'on adopte pour ces éléments une construction analogue à celle décrite (tube isolant avec calottes métalliques extrêmes) l'ensemble prend l'allure en colonne de la figure 3 qui comporte deux éléments.
Les dimensions de l'ap-oareil dépendent de la tension et de l'intensité de service ainsi que de l'efficacité que l'on dé- sire obtenir. En particulier la section du conducteur constituant les bobines dépend de l'intensité de service. Pour de fortes in- tensités on peut monter plusieurs appareils en parallèle. On peut encore dériver aux bornes de l'appareil un conducteur de forte impédance d'onde tel qu'une forte bobine de self-induction ou un amortisseur de surtensions, la presque totalité d'une onde inci- dente passant dans l'appareil dont l'impédance d'onde est faible, et la majeure partie du courant normal de service passant dans la bobine dérivée.
Le mode de réalisation qui vient d'être décrit peut é- videmment être modifié dans ses détails sans cesser de faire partie de la présente invention.
Une modification qui peut présenter de l'intérêt est celle qui consiste à appliquer les dispositions décrites dans le brevet français n .526.650 du 18 mai 1920 de Mr.P.Bunet.
Les cylindres de t'oie sont alors remplacés par des bobines co- axiales. Les inconvénients bien connus des bords d'armature dans les condensateurs sont ainsi évités.
Le mode de construction de la figure 2 s'applique inté- gralement aux dispositifs du brevet n .526.650, soit que l'on veuille réaliser le dispositif de la figure 1, soit que l'on veuille réaliser un condensateur ordinaire. Ce mode de cons -
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truction qui supprime les isolateurs d'entrée et les inconvé- nients qui résultent de leur emploi fait partie de la présente invention.
REVENDICATIONS.
EMI6.1
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1. Appareil de protection des installations électriques comprenant un conducteur replié sur lui-même et constituant l'u- ne des armatures d'un condensateur, l'autre armature étant cons- tituée d'une manière quelconque, caractérisé par l'emploi d'un tube isolant qui permet d'éviter les isolateurs d'entrée.
2. Mode de réalisation de l'appareil suivant revendica- tion 1, caractérisé en ce que les bobines en hélice (a-b) en nom- bre quelconque, sont placées dans un tube isolant (c) et main - tenues par des cales isolantes, le dit tube étant fermé inté- rieurement par une calotte en fonte (g) reliée à la terre et fermé supérieurement par une autre calotte en fonte (h) servant de prise de courant et reliée à la bobine (b) laquelle est reli- ée inférieurement à la partie inférieure de la bobine (a), pour former une armature d'un condensateur dont l'autre armature est formée par des cylindres (d - e - f) en t'oie, fendus longitudi- nalement, montés, par cales isolantes, autour de la bobine exté- rieure, de la bobine intérieure et à l'intérieur de cette der- nière, et reliés électriquement à la base (g), le tube (c)
étant rempli d'une masse isolante.
3. Mode de réalisation de l'appareil suivant revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que la masse isolante est un oompound souple additionné d'un isolant solide pulvérisé tel que quartz ou marbre.
4. Variante de l'appareil suivant revendications 2 et 3, caractérisée par une résistance placée sur le circuit de terre extérieurement à l'appareil, lequel est monté sur des i- solateurs.