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" Conduateur oanposé à haut isolement ".
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L'invention a pour objet un conducteur ô apposé qui permet d'une façon remarquable d'éliminer du conducteur les amplitudes indésirables de hautes et de moyennes fréquences, de maintenir le conducteur pro- prement dit à l'abri des influences des champs extérieurs et, en par
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tiou1ier,d'éviter l'influence réciproque de divers conducteurs.
Ce conducteur composé peut être utilisé pour un grand nombre d'ap- plioations pour lesquelles il présente grâce aux qualités précitées des avantages particuliers.
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.Dans ce but,oanfomément à l'invention,le conducteur proprement dit est entouré d'un diélectrique, ayant une constante diélectrique éle- vée et,de préférence,en même temps, un angle de perte élevé.Par le ter- me angle de perte on désigne l'angle de déoalage de phase entre la tension générale du réseau et la tension du condensateur formée par l'âme et la gaine du câble. Sur ce diélectrique est disposée une gaine de proteotion,de sorte que, entre cette gaine et le conducteur se forme une capacité suffisamnent élevée pour que le-* fréquences des perturbations puissent être éliminées du conducteur de cette manié le.
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Le diélectrique spécial qui entoure le conducteur est, de préférence, en plusieurs couches. Par exemple, il est constitue par une couche de vernis appliquée sur le conducteur proprement dit (lequel, dans ce qui va suivre, pour le distinguer de la gai- ne conductrice-de protection, sera dénomme ' conducteur central').
'Par-dessus cette couche de vernis est un guipage en coton imprégné d'une résine artificielle très isolante. Il en résulte que l'on obtient ainsi non seulement une résistance élevée à la disrupture et aux variations de température, mais également une constante diélectrique élevée et une diminution de la résistance capaciti- ve opposée par l'ensemble du conducteur et de la gaine aux fré- quences indésirables.
Cette gaine peut être obtenue, soit en enroulant ou en tressant un câble ou un conducteur en forme de ruban. Elle peut aussi être obtenue en entourant d'une façon quelconque le câble d'après les méthodes connues. Il s'est également révé, dans bien des cas, comme avantageux d'utiliser pour l'enveloppe protectrice une substance ferro-magnétique.
Lorsque l'on utilise un tel conducteur composé dans un ré- seau de distribution diphasé, on peut utiliser le conducteur cen- tral proprement dit pour une phase et l'enveloppe protectrice pour la deuxième phase. On obtient ainsi déjà en grande partie le résultat désiré. Il est cependant avantageux, pour éviter toute possibilité d 'influences réciproques des conducteurs, de n'utiliser comme conducteur que le conducteur central et de met- tre à la terre la gaine protectrice , de façon à écouler les fréquences indésirables.
Si la gaine est en une matière ferro- magnétique, non seulement on protège le conducteur central contre les champls magnétiques extérieurs, mais, en outre, en augmente ld inductgiance de l'ensemble du conducteur, de sorte que ce dernier forme en même temps une résistance active pour les fréquence, re- lativement élevées.
On élimine encore bien mieux les perturbations, suivant une variante de l'invention, en élevant l'inductance de l'ensemble du conducteur. En effet, de cette manière le frent des ondes para-
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sites à haute fréquence, est rapidementaplati. Dansce but, on place directement sur le conducteur, d'une manière connue en elle-même, un enrobage en une substance ferro-magnétique et ce n'est qu'après cet enrobage que l'on met en place le diélectrique spécial, sur ladite substance, et ensuite la gaine protectrice. La constitution et le mode de fabrication du diélectrique ont une Importance essentielle en ce qui concerne l'effet obtenu.
Indépendamment de la possibilité qui existe fréquemment de constituer le diélectrique en une seule couche, on a constaté, par exemple, qu'en adaptant la composition de ce dernier au but poursuivi, on peut obtenir des résultats particulièrement intéressants.lorsque le diéleo. trique placé par couches successives entre le conducteur pro- prement dit et l'enveloppe est fait de matières isolantes ayant des constantes diélectriques différentes et des angles de perte différents. Par exemple ce diélectrique sera consti- tué par une couche d'un mélange de mica et de caoutchouc doué d'un grand pouvoir isolant et par une couche ayant une oonstan te diélectrique élevée, constituée par exemple de coton impré- gné de résine artificielle.
L'ordre dans lequel les couches d'isolants des diverses constantes diélectriques et des di- vers angles de perte se superposent en partant du conducteur proprement dit peut varier à volonté. Le choix de cet ordre dépend de la disposition adoptée pour l'écoulement des fré- quences parasites ou pour l'élimination de ces fréquences*
Les diélectriques en une couche sont par exemple avantagea lorsque l'on court-circuite la gaine de protection avec l'enveloppe de l'organe perturbateur. Au contraire ,les dié- le.,tiques en plusieurs couches sont avantageux lorsque la capacité constituée par la gaine de protection est mise au sol.
Les domaines d'utilisation du nouveau conducteur composé sont extrêmement nombreux. Une des plus importantes utilisa- tions est l'élimination des perturbations dans les réseaux
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de distribution à courant continu ou alternatif, principale- ment en vue d'éliminer les buits parasites provenant des ré- seaux, dans les récepteurs de T.S.F.
Dans ce but, on a jusqu'ici disposé' dans le réseau des filtres ou des chaînes de filtres qui sont d'une construc- tion relativement compliquée: ils sont, par exemple. consti- tuas par des combinaisons d'étouffeurs de hautes fréquences, d'étouffeurs de basses fréquences et de condensateurs.
Les filtres connus présentent cependant de nombreux défauts, en particulier en raison du fait que, pour de nom- breuses fréquences, leur inductance ne présente pas une résis- tance suffisamment élevée et, en particulier, ne présente pas une résistance suffisamment supérieure à celle de la résistance du condensateur qui sert à écouler ces fréquences au sol, lorsque l'on ne donne pas audit condensateur des va- leurs considérables.
Dans ce procédé, pour éliminer les per- turbations à hautes fréquences, la conductibilité des étouf- feurs était, la plupart du temps, déjà tellement élevée qu'une proportion importante de ces fréquences ne suivait pas le chemin passant par un condensateur d'écoulement pour aller vers le sol, mais, malgré ce condensateur, pénétrait plus loin dans le réseau, c'est-à-dire dans la partie du réseau que l'on désirait précisément protéger contre ces perturba- tions en passant par la capacité d'enroulement des étouffeurs.
Les ineconvénients que présentaient les filtres utilisés jusqu'ici et qui, avec les procédés connus, ne pouvaient être eiminés qu'en utilisant un matériel tellement compliqué,qu'en trafique on n'en avait jamais faut usage, disparaissent, au contraire, en utilisant comme filtres les conducteurs composés à haut isolement du type décrit ci-dessus et ceci d'une ma- nière aussi simple et peu coûteuse que possible avec un succès parfait, au point de vue technique , malgré le peu de frais qu'entraînent ces dispositifs.
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on peut donner aux conducteurs conformes à l'invention toutes formes désirées sans modifier le principe fondamental sur lequel ils sont bases; on peut même, sans difficulté, les enrouler en spires, étant donné qu'ils ne comportent aucun noyau ferro-magnétique rigide.
Si donc on utilise comme filtre des conducteurs composés suivant l'invention et si on les intercale dans une ou plusieurs phases du réseau, on obtiert ainsi une capacité d'écoulement indépendante de la capacité de perte de l'inductance et qui peut être reliée, soit à la terre, soit avec une phase quelconque du réseau, cette liaison ayant lieu directement,par l'intermédiaire d'une inductance ou d'une capacité. Les filtres obtenus à. l'aide du conducteur composé suivant l'invention constituent en quelque sorte des condensateurs cylindriques d'une élasticité cependant suffisante pour pouvoir être enroulés sous forme de bobine et, par suite, pour pouvoir donner aux conducteurs intérieurs l'inductance voulue en donnant à ladite bobine la grandeur, le diamètre &t le nombre de spires convenables.
Dans ce mode de construction,le conducteur intérieur a, et le conducteur extérieur, .9. forment les armatures du condensateur, l'action de ce dernier comme éliminateur de per- tutbations dépendant, non seulement de la longueur du conduc- teur, mais également de la nature et de la constante diélec- trique de l'isolant utilisé, ainsi que de son angle de perte.
En modifiant ces données fondamentales,on peut donc faire varier considérablement l'action d'élimination des perturba- tions.
On peut rendre la capacité indépendante dans une large mesure de l'inductance en choisissant convenablement l'iso- lant, c'est-à-dire en utilisant une matière isolante appro- priée.
L'isolant peut être constitué, non seulement de l'une des façons indiquées précédemment, mais aussi par un tissu imprégné d'une huile minérale. Eventuellement, tout le filtre peut être placé dans un bain d'huile. Enfin, on peut faire
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du conducteur intérieur et du conducteur extérieur les arma-
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tures d'un condensateur éleotrolytique en choisissant comme couche isolante un électrolyte convenable.
Si l'on relie un filtre du type décrit ou une chaîne de filtres en même temps aux diverses phases du réseau, les inductances sont formées sur un noyau commun, avec liaison, entre elles, directe ou par l'intermédiaire d'une capacité des diverses enveloppes extérieures des divers filtres.
Si l'on constitue la gaine de protection en une matière ferro-magnétique, par exemple en fer, on obtient une inductan- ce très élevée du filtre sans accroissement de la capacité et, par suite, une bien meilleure fermeture du champ qu'en uti- lisant, comme à l'habitude, un noyau de fer. On obtient en plus l'avantage que l'enveloppe ferro-magnétique peut servir comme deuxième armature de condensateur. D'autre part, il est paiement possible d'isoler à nouveau l'enveloppe conductrice et de revêtir l'enroulement , après une ou plusieurs couches, d'une gaine métallique constituée en une matière dont le choix dépendra du fait que l'on désire protéger les spires, soit unir- quement au point de vue électro-statique, soit également au pin de vue magnétique.
Bien entendu il est possible de raccorder cet écran pro- tecteur en même temps à une phase ou au sol ou encore de raccorder l'enveloppe à une phase quelconque ou au sol suivant que la nécessité s'en fera sentir en raison du mode de montage choisi. Dans certains cas, c'est-à-dire lorsque la liaison de cet écran métallique avec une phase n'est pas envisagée, on peut mettre la surface métallique en contact électrique
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direct avec l'enveloppe du cOnducteu4-- offli3à.
Lorsque, dans certains cas, les capacités ainsi obtenues sont trop faibles ou trop élevées, on peut modifier encore leur valeur en intercalant d'autres condensateurs auxi- liaires, soit en série, soit en parallèle. Enfin, on peut modi- fier encore davantage la grandeur de la capacité en renonçant
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à l'enveloppe conductrice et en enroulant, entre chaque cou- che ou entre des éries de plusierus couches, ivre de l'éta- blissement des inductances, une couche intermédiaire métalli- que, cette dernière faisant fonction de deuxième armature de condensateur et pouvant être reliée aussi bien au sol qu'avec une phase quelconque de la canalisation de courant continu ou alternatif, soit par l'intermédiaire d'une capaci- té, soit par l'intermédiaire d'une inductance , soit direc- tement.
Si les éléments de filtre possèdent une conductivité trop élevée pour des fréquences très élevées, on peut y remé- dier en combinant ces éléments avec un étouffeur de hautes fréquences. Dans certains cas, on pourra placer les divers étouffeurs sur le même support. Bien entendu les inductances constituées à la manière indiquée et auxquelles on donne une capacité définie peuvent recevoir un noyau ouvert ou fermé en une matière ferro.-magnétique.
On peut utiliser des filtres suivant l'invention, non seulement pour l'élimination des perturbations dans les ré- seaux de distribution continus ou alternatifs, mais, en ou- tre, en vue de toutes applications en télégraphie à l'aide d'ondes très courtes ou très longues ou pour toutes autres applications dans lesquelles on cherche à éliminer par fil- trage certaines fréquences. Dans ce cas, on accorde le filtre avec les fréquences à éliminer.
Une autre possibilité d'utilisation du nouveau conduc- teur composé réside dans l'élimination des perturbations dans les conducteurs qui alimentent en courant intense les récep- teurs de T.S.F, ou les sources de perturbations. Les ampli- tudes perturbatrices qui sont produites par les machines électriques de toute nature sont dues au fait que les étin- celles qui se produtisent aux rotors des machines agissent à la manière des anciens émetteurs à étincelles, le conducteur d'arrivée servant d'antenne. Les fréquences ainsi produites s'étendent, ainsi qu'on le sait, sur une très large bande.
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Tour écarter du récepteur ce rayonnement, qui agit de prêté- rence comme rayonnement dirigé par un conducteur, on a déjà proposé de mettre à la terre une gaine métallique, par exemple celle du câble. Mais il a été trouvé que la charge capacitive d'un tel câble faisant fonction d'antenne ne suffit pas pour amortir suffisamment le rayonnement perturbateur et pour éli- miner les amplitudes perturbatrices de la canalisation elle- même par une action de capacité.
Si, pour le même but (c'est-à-dire pour la construction de conducteurs d'alimentation en courant intense qui relient, par exemple, l'appareil de T.S.F. au réseau ou pour alimenter le moteur d'un appareil auxiliaire -aspirateur de poussière, etc..) des conducteurs composés à haut isolement du type con- forme à l'invention, c'est-à dire des conducteurs d'une capa- cité particulièrement élevée arec une protection des diverses âmes mises au sol ou en court-circuit avec l'enveloppe de l'appareil producteur de perturbations, on résout le problème de l'élimination de la perturbation d'une manière remarquable- ment complète, ainsi que l'expérience l'a montré.
On déduit sans plus, d'après ce qui vient d'être dit précédemment, la manière de construire les canalisations des- tinées à transformer des courants intenses organisées conter- mément aux principes fondamentaux de l'invention. Si l'on veut construire un conducteur composé à plusieurs âmes, par exemple à deux âmes, on garnit les deux conducteurs individuels chacun avec une couche d'isolant ne donnant aucun risque de disrup- ture, par dessus chacune desquelles on place un écran métal- lique . Ce dernier est constitué, à la manière décrite ci- dessus, en entourant le conducteur et son isolant d'une feuille métallique, en l'enrobant par pression d'une couche de plomb, en tressant autour de lui des fils métalliques, ou de toute autre manière appropriée.
On met ensuite le conduc- teur sous forme de câble en le garnissant d'une matière de remplissage et on entoure le tout par exemple avec une feuil- le métallique assemblée à elle-même par agrafage. Le conduc-
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teur est alors terminé et présente dans son ensemble l'aspect d'un câble rond ordinaire. Tour éviter tout danger de disrup- ture du diélectrique du conducteur, quelles que soient les circonstances , on peut entourer, en plus, l'écran métallique d'une couche isolante normale, par exemple en caoutchouc et garnir cette couche isolante d'une deuxième gaine métalli- que. Cependant, cette deuxième gaine métallique peut être sup- primée dans certains cas.
D'autres applications du conducteur suivant l'invention seront indiquées plus loin en référence aux dessins.
Si l'on raccorde au réseau par un tel conducteur un ap- pareil quelconque producteur de perturbations et si l'on met au sol les écrans des divers conducteurs individuels ou si an les met en court-circuit avec le carter de l'appareil producteur de perturbations, dans le premier cas les capaci- tés à hautes fréquences se trouvent éliminées par l'écran et, dans le second cas, la capacité qui forme l'écran avec les parties du conducteur composé forme un court-circuit pour la fréquence élevée.
Bien entendu, on peut combiner également ces divers montages entre eux . L'expérience a prouvé que, suivant la nature du diélectrique utilisé comme isolant entre le conduc- teur proprement dit et l'écran protecteur, on peut obtenir une meilleure élimination des perturbations lorsque ce pro- tecteur est mis au sol ou lorsqu'il est relié avec le carter ou l'enveloppe de la machine. Pour la mise au sol de l'écran protecteur , on peut utiliser l'enveloppe qui entoure les deux conducteurs extérieurs.
Les deux âmes et les écrans cor- respondants, séparés l'un de l'autre par le diélectrique, constituent des condensateurs qui, avec la capacité suffisam- ment considérable qu'ils ont, conformément à l'invention (due au fait que la couche d'isolant est très faible) opposent une résistance aussi faible que possible aux amplitudes à hautes fréquences. Cette possibilité de réalisation existe surtout lorsque l'on utilise des matières isolantes à grand pouvoir
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isolant et en oouohes successives.
Dans cocas, l'épaisseur de la oouohe isolante peut être réduite à quelques millimètres sans que des tensions inférieures à 10. 000 volts risquen de produire une disrupture à travers le diéleotrique. L'accroissement des capaci- tés qui en résulte permet, avec l'aide du conducteur, d'obtenir un amortissement des perturbations allant jusqu'à 5 Neper pour des longueurs de 20 mètres. A ce sujet, un avantage particulier résulte de la diminution appréciable du diamètre total du oonduoteur.
D'autres possibilités de construction et d'utilisanion des conducteurs gour courant intense organisées suivant l'invention vont être décrites oi-après plus en détail en se référant aux dessins.
Sur oes dessins:
La figure 1 montre le principe fondamental du conducteur suivant l'invention.
La figure 2 montre comment ce nouveau conducteur peut être constitué comme conducteur pour courant intense à deux âmes.
La figure 3 est une variante du conducteur composé utilisé pour du courant intense.
La figure 4 est une autre variante dans laquelle chaque conducteur proprement dit est entouré de deux gainesde proteotim.
La figure 5 montre un autre mode de réalisation particuliè- rement avantageux pour certains usages comme conducteur de cou- rant intense.
Sur la figure 1, qui représente sohématiquement le principe de réalisation du conducteur composé, on voit en a le conducteur proprement dit et en b le diélectrique ou l'isolant. En.± on voit un deuxième oonduoteur, entourant l'ensemble, et faisant l'office d'écran protecteur.
Les mêmes lettres de référence désignait ces organes essen- tiels dans les figures de 1 à 5.
Le oonduoteur à deux âmes représenté figure 2, est obtenu en mettant sous forme de câble les deux conducteurs a,b,c à l'aide d'un remplissage d et en entourant le tout d'une gaine, e,
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qui peut être constituée par une feuille métallique fermée par agrafage
Dans la figure 3, les divers conducteurs individuels sont disposés dans la matière isolante de remplissage, de façon que oelle-oi entoure ces divers conducteurs de tous les oôtés. Par mite, la couche de diélectrique d qui se trouve entre les en- veloppes protectrices c, c,1 d'une part, et l'enveloppe générale e qui est mise au sol, d'autre part, oonsti tue un condensateur de protection.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, le s écrans métalliques c,c1 sont entourés d'une couche isolante normale, f par exemple en oaoutohouo et oelle-oi est entourée à son tour d'une deuxième couche protectrice ,g , l'ensemble du conducteur étant mis sous forme de câbler dans ce cas également par une couche diélectrique d et une enveloppe extérieure générale e..
Dans la figure 4, si les enveloppes protectrices c, c1 sont mises au sol par l'intermédiaire d'une sécurité et s'il se por- duit une disrupture de la couche isolante b, on évite la niuse au sol directe. Si oelle-oi se produisait, il ne serait plus possi- ble; en effet, d'écouler la fréquence perturbatrice par l'inter- médiaire des écrans o, o1,9 ce qui est essentiel, mais cependant le conducteur serait toujours utilisable comme un conducteur normal pour courant intense (correspondant à toutes les prescrip- tions édictées;) étant dormé que, en raison de la faible oapaoi- té de la connexion de fuite ou de dérivation ve rs les enveloppe s g-g1 il se produirait toujours une protection partielle oontre les perturbations lorsque l'enveloppe est mise au sol.
Le conducteur en question présente encore le gros avantage que des courante notables de capacité et des courants notables transmis par l'isolant, ne peuvent exister lorsque les enveloppes protectrices o-k1 sont mises à la terre. Dans les istallations relativement peu importantes ces courants sont sans inconvénients.
Mais si toute l'installation d'un immeuble relativement important
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est équipé avec ces conducteurs, on peut éviter également la pm duo- tion de courants de capacité trop élevés en limitant la lmgueur de la capacité active du système à la valeur exactement néoessai- re. Ceci peut être réalisé facilement en ne reliant les écrans des divers es sections des conducteurs qu'autant que cela est né- oessaire pour 1 obtention de la capacité nécessaire e ten ne met- tant ces écrans au sol qu'aux points de raccordement de l'organe perturbateur (tel qu'un moteur de faible puissance). Dans la plu- part des cas, la longueur du conducteur depuis la prise de branche- ment jusqu'à l'organe perturbateur suffit.
En outre, dans ce cas, on mettra seulement la gaine protectrice au sol au voisinage de l'appareil qui produit les perturbations et, de préférence, seu- lement au moment de la fermeture du circuit.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, on assure l'écar tement le plus favorable entre les deux âmes a-a1 des deux con- duoteurs enrobés dans le câble, y compris leur isolation spéciale b et leurs écrans protecteurs c-c1 à l'aide d'une garniture intermé- diaire, h. celle-ci est, de préférence, en caoutchouc élasti- que.La couche isolante b sera constituée par exemple en coton bakélisé, et l'Enveloppe protectrice 1 à l'aide d'une bande de tô- le réunie à elle-même par agrafage. A l'intérieur de cette envelop- pe on a disposé quelques fils protecteurs, i en contact avec elle.