<Desc/Clms Page number 1>
" CONDENSATEURS ELECTRIQUES. "
La présente invention est relative à des condensateurs électriques perfectionnés dont les armatures sont en substances susceptibles de tonner des films diélectriques, ces armatures étant en outre séparées par un septum mince et continu qui renferme un électrolyte non aqueux- L'un des buts de cette invention est de réaliser des condensateurs qui ne nécessitent pas la formation chimique préalable d'une couche sur les armatures* De plus, ces condensateurs ont un haut rendement et ne se détériorant pas pendant les périodes où on les laise inutilisés.
On a jusqu'ici proposé d'employer comma électrolytes, dans un
<Desc/Clms Page number 2>
condensateur ou un redresseur, des solutions de sels convenables dans un alcool polyhydrique anhydre* On a également utilisé des matériaux poreux et absorbants convenant pour retenir l'électrolyte, mais de telles matières ne constituant en rien un septum diélectrique, car elles fonctionnement plutôt comme support ou comme magasin pour l'électrolyte- Les électrodes employées dans¯ce type de con- densateurs sont généralement en aluminium et sont connues dans la technique sous la désignation d'électrodes "pelliculaires".
La pellicule est constituée par une couche diélectrique à base d'oxyde au d'hydroxyde qui se forme sur certains métaux, lorsqu'on les soumet à une action chimique, par exemple une électrolysa en solution aqueuse- De tels revêtements peuvent être préparés, soit avant, soit après la construction de l'appareil, au moyen d'un traitement spécial dont les frais s'ajoutent au prix de revient de la fabrication* :En outre, l'usage d'électrodes pelliculaires rend nécessaire la mise souci charge des condensateurs assez peu de temps après leur fabrication, et leur maintien en service sans de longues interruptions, sinon la pellicule se détériore lorsque l'appareil reste inutilisé.
On a découvert qu'une solution alcoolique non aqueuse d'une matière ionisable, par exemple d'un sel ou d'un acide, est utilisable avec des avantages marqués en association 1 )avec des électrodes pelliculaires (en alunini'on ou en tantale par exemple) : 2 ) avec un diaphragma pratiquement dénué de trous, télé que le papier, les esters cellulosiques, l'acétate par exemple, les éthers cellulosiques, par exemple les méthyl ou'éthyl-celluloses, le mica, agglomérés en feuillets, la soie vernie ou autres septums de matières diélectriques chimiquement inertes vis-à-vis de telles solutions' Ces intercalaires, pratiquement non poreux et dénués de trous, ne sont pas utilisés seulement pour régler les intervalles entre armatures, mais ils contribuent aussi par eux-mêmes à la capacité diélectrique,
en même temps qu'ils absorbent de l'électrolyte.
Malgré que les armatures ou électrodes puissent se recouvrir d'une pellicule isolante au cours de l'emploi, la capacité opératoire du conden- sateur ne dépend pas de la présence de ce revêtement* Au cours des périodes de repos, ces revêtements peuvent être altérés, mais la présence du septum diélec- trique permet la réutilisation immédiate du condensateur, ce qui dispense da la préparation spéciale de la pellicule sur les électrodes*
EMI2.1
L'emploi de l'alurninium oxydé chimiquement sous forme da feuille w6Au3 lue fl na,nn4l -4 -.+ i - -à---- '
<Desc/Clms Page number 3>
demie par comparaison avec l'emploi de feuilles d'aluminium non oxydé.
L'utilisation d'une matièreabscrbante poreuse discontinue telle que les gazes de coton, de lin ou analogue, dans des condensateurs, comme substituts aux membranes non perforées, entraîne aussi un accroissement du facteur de puissance et une perte d'énergie* Par exemple, l'emploi d'une gaze de coton dans les condensateurs conformes à l'invention élève le facteur de puissance de 8 à 18%.
Pour une armature et une surface données, les condensateurs réalisés suivant l'invention possèdent une capacité extraordinairement élavée= leur ensombrement est extrêmement réduit, puisqu'ils sont assemblés sous tonne comprimée, les armatures étant séparées seulement par l'épaisseur du papier ou du septum diélectrique choisi.
Comme on l'a dit déjà, il n'est pas nécessaire de préparer ces électrodes avec leurs enduits et il n'y a pratiquement aucune détérioration pendant les périodes de non utilisation*
Bien qu'on emploie un électrolyte dans le condensateur décrit, celui-ci n'est pas réellement un condensateur électrolytique, L'introduction du septum diélectrique entraîna un abaissement da la capacité d'autant plue grand qu'on accroît davantage l'épaisseur de la matière diélectrique-
Le dessin joint montrer en élévation latérale (Fig.1) un condensateur assemblé, mais non complètement enroulé, dans lequel il y a le papier diélectrique, tandis que la Fig.2 donne, en élévation latérale,
un condensateur complet dans son récipient et qui renferme une composition liquide réalisée conformément à l'invention*
Les électrodes du condensateur représenté fig.l sont des feuilles d'aluminium, de tantale ou tous autres métaux susceptibles d'oxydation superficielle, mais à l'état non oxydé.
Entre ces feuilles métalliques 1 et 8 sont des feuilles 3 et 4 d'une matière diélectrique pratiquement non perforéeQuand les feuilles sont ainsi assemblées, leur enroulement interpose constam- ment les feuilles diélectriques 3 et 4 entre les couches successives de la feuille métallique 1 et 2- Au lieu d'une seule feuille de papier, il est préférable d'en employer deux ou trois dans certains cas, bien qu'on n'en ait représenté qu'une seule sur le dessin, pour le simplifier* Il est préférable d'utiliser du papier kraft de très faible épaisseur* On réalise le contact avec la feuille métallique qui sert d'armature au condensateur,
au moyen des
<Desc/Clms Page number 4>
bornes 5 et 6-
La condensateur ainsi assemblé est soumis à l'action d'un diélectrique liquide chauffé pendant au moins une demi-heure et à une température de 110 C. ou même plus élevée* Comme indiqué ci-dessus, on a dissout, dans la solution utilisée, une manière ionisable telle qu'un sel convenable, un acide ou autre compose* Comme alcool, il est préférable de choisir l'éthylène-glycol, ou à la rigueur la glycérine, ou uncore un autre alcool polyhydrique, toutes substances dans lequelles les matières ionisables sont solubles au taux requis pour l'emploi- On a distillé l'alcool dans le vide, dans des conditions convenables pour éliminer la vapeur d'eau et les autres impuretésComme substance ionisable,
il est préférable d'utiliser le sel de Rochelle, c'est-à-dire le tartrate double de sodium et de potassium* On dissout ce sel de préférence sous la forme cristalline, c'est-à-dire sans en avoir enlevé l'eau de cristallisation- On Emploie la solution alcoolique à l'état saturé ou presque saturé, ce qui fait une concentration de l'ordre de 5 à la;
en poids pour le sel de Rochelle dans l'éthylène glycol* On peut également utiliser d'autres matières ionisables telles que le borate d'ammoniaque, l'acide citrique, l'acide borique, le citrate d'ammoniaque, etc--- D'ordinaire, on dissout de 1 à 10 en poids de la substance ionisable' Après traitement par cette solution, le condensateur est hermétiquement scellé dans des récipients étanches au moyen de produits convenables tels que les asphaltes, les campasitionsrésineuses, la cire de Montana, etc.'.
Sur la fig.2. on a représenté le liquide de traitement 7 entourant 1'assemblage du condensateur, mais on doit comprendre que cet assemblage peut remplir pratiquement tout le récipient 8, le liquide étant seulenat destiné à adhérer aux surfaces et à les mouiller* Les conducteurs 5 et 6 sont en connexion avec les bornes externes 10 et 11-
La grande capacité d'un condensateur fabriqué suivant l'invention est évidente lorsqu'on la compare avec celle d'un condensateur fabriqué de la même manière avec du papier kraft, mais traité au moyen de cire ou d'huile minérale- Dans le cas du condensateur réalisé conformément à l'invention, la capacité de un microfarad correspond approximativement à 0,00 pied carré (0,93 dm2)
d'armature active ou de feuille métallique- Un condensateur de même construction, imprégné à l'huile ou à la cire, exige au contraire une
<Desc/Clms Page number 5>
microfarad. Un condensateur conforma au dessin, construit avec dos feuilles d'aluminium de 0,0003 pouce d'épaisseur , (0,0076 mm) dont la longueur est de 1,75 pied (Qm,584) et l'épaisseur de 5,25 pouces, (82,5 mm.) séparées par deux ou trois couches de papier kraft ayant 0,4 mils d'épaisseur, (0,01 mm) traité comme il a été décrit, possède une capacité de 700 à 800 microfarads.
Le facteur de puissance d'un condensateur fabriqué comme décrit, varie suivant la tension; Entre 1 et 4 volts par unité, le facteur de puissance est d'environ 10 %; à des tensions supérieures, le facteur de puissance croît et il atteint 15 % sous 6 volts, et 18 % sous 20 volts*
Puisque le facteur de puissance mesure les pertes d'énergie, il est souhaitable d'utiliser un dispositif qui conserve à ce facteur la minimum, ut par conséquent il vaut mieux connecter en série un nombre suffisant de condensateurs, de manière à abaisser la tension appliquée à chaque unité pour maintenir le facteur de puissance entre des limites commercialement possibles* Par exemple, quand on veut connecter un condensateur sous 110 volts, il est préférable de disposer quinze unités en série, conformes à l'invention,
chacune travaillant environ sous 8 volta et correspondant à un facteur de puis- sance d'environ 15 %.
Suivant ce mode d'emploi, l'efficacité élevée du condensateur se trouve réduite, mais elle reste assez haute par comparaisan avec les con- densateurs à cire ou à huile* Par exemple, il faut environ 25 pieds carres (232,5 dm2) de feuilles d'aluminium actives pour la capacité de 50 microfarads quand on opère avec une série de quinze unitées connectées entre allas* Dans un condensateur traité à la cire, qui opère directement sous 110 volts avec une seule unité, il faut environ 400 pieds carrés (3720 dm2) de feuillets actives pour obtenir la même capacité de 50 microfarads.
Les condensateurs fabriqués suivant l'invention sont particu. lièranent avantageux pour le travail intermittent sous de hautes tensions, c'est-à-dire 110 volts et plus, ou pour le travail continu à basse tension*
On a constaté une grande stabilité avec les condensateurs utilisant le papier kraft et un électrolyte à base d'éthylène-glycol et de sel de Rochelle, groupés par série de huit et essayés de façon intermittente sous
110 volts- Après 100.000 remises sous tension, ces condensateurs ont ét retrouvés pratiquement'intacts,
le facteur de puissance montrant seul un léger accroissement'
<Desc/Clms Page number 6>
Il est bien entendu que la description ci-dessus n'est en rien limitatrice de l'invention et qu'on peut y apporter diverses modifications sens en altérer ou restreindre la portée.