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"Dispositif, notamment condensateur, comportant deux conduc- teurs séparés par de la matière isolante"
La présente invention est relative aux dispositifs comportant au moins deux conducteurs séparés par de la matière isolante, comme c'est le cas, par exemple, dans les condensateurs, câbles, etc., et elle a pour but d'augmenter la tension de percement disruptif du diélectrique.
L'invention est basée sur la constatation que le percement disruptif est fonction 1 du nombre d'électrons passant à une tension déterminée entre les électrodes par unité de surface d'un conducteur à travers la matière isolante vers l'autre électrode, 2 de l'énergie de ces électrons, et que la résistance au percement disruptif peut être augmentée si l'on
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réduit le plus possible le nombre des électrons émis.
Conformément à l'invention on prévoit entre au moins un des conducteurs et la matière isolante une mince couche d'une matière mauvaise conductrice de l'électricité qui adhère intimement au conducteur.
La matière semi-conductrice ou mauvaise conductrice peut être rapportée au conducteur mais de préférence, au moins dans le cas où le conducteur est fait en métal, elle est formée aux dépens du conducteur lui-même, par exemple en oxydant sa surface. Il est aussi possible de faire une des électrodes entièrement en une matière mauvaise conductrice et de plus on peut former tout d'abord la couche mauvaise conductrice et ensuite appliquer le conducteur, par exemple par projection.
Il est connu, pour des câbles à haute tension, de prévoir des couches mauvaises conductrices entre le conducteur ou la gaine en plomb et le diélectrique. Toutefois ce n'est pas du tout dans le même but, parce qu'en cas de chauffage du câble et de refroidissement subséquent des vides peuvent se produire à la surface du conducteur, dans lesquels il se produit facilement une ionisation et un percement disruptif par suite de la forte intensité du champ. Afin d'éviter cet inconvénient on a proposé de rendre légèrement conductrices les couches du diélectrique attenant.aux conducteurs.
De plus on a déjà proposé pour des câbles à haute tension, qui sont utilisés dans la technique des rayons X, de rendre plus épais les conducteurs métalliques, qui sont minces de nature, en les munissant d'une couche légèrement conductrice, ce qui diminue le champ électrique à la surface du conducteur.
Par opposition avec ces constructions connues, on
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munit le dispositif conforme à l'invention d'une couche semi- ou mauvaise conductrice afin d'éviter l'émission d'électrons par les électrodes, sous condition que le conducteur soit re- couvert sur toute sa surface et que la couche adhère intime- ment au conducteur.
Le fait qu'on peut augmenter de cette manière la tension disruptive, s'explique comme suit:
On a trouvé qu'un courant passe entre les électrodes déjà pour des tensions relativement basses, courant qui aug- mente considérablement avec la tension. Le courant par cm2 de la surface des électrodes est donné par la formule: - B i = AF 2 e - B/F où F est l'intensité du champ qui pour des électrodes parallè- les plates est à peu près égal à V/d. (V = la tension, d la distance entre les électrodes, et A et B sont des constantes).
Les électrons émis sont accélérés par le. champ.
Pour une tension déterminée, les électrons acquièrent une vi- tesse telle que des atomes du diélectrique sont ionisés. Après avoir parcouru une tension donnée les électrons détachés ainsi peuvent ioniser à nouveau d'autres atomes et ainsi de suite jusqu'au percement disruptif.
Afin d'éviter ce percement disruptif la matière constitutive des électrodes doit être choisie de telle façon que peu d'électrons soient détachés. En outre l'énergie avec laquelle les électrons sont détachés doit être réduite le plus possible, parce que cette énergie contribue également à l'ioni- sation.
Il s'ensuit de la formule qu'un faible nombre d'é- lectrons est émis lorsque la constante A est petite et la constante B est grande, constantes qui sont fonction de la ma-
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tière constitutive des électrodes. A est fonction du nombre d'électrons libres par cm3 de l'électrode et du travail nécessaire pour l'introduction d'un électron provenant du métal dans le diélectrique. B n'est qu'une fonction de ce dernier travail. Pour les métaux, A est grand. La condition d'une petite constante A et d'une grande constante B est remplie par les matières mauvaises conductrices, parce qu'elles ne contiennent qu'un nombre réduit d'électrons libres par cm3. Conformément à l'invention, partant, au moins une des électrodes est garnie d'une pellicule en une matière mauvaise conductrice, de préférence une matière semi-conductrice.
Dans le cas d'un condensateur à courant continu, il suffit de recouvrir l'électrode négative d'une pellicule de ce genre. En cas de courant alternatif, les deux électrodes doivent être recouvertes.
Des essais ont prouvé que la tension de percement disruptif peut être augmentée considérablement de cette maniè- re.
Comme couche semi-conductrice on peut utiliser un composé métallique tel que le Cu2O, le CuO, le Cu2S, le CuI, le MnO2 ou autres composés analogues, la couche pouvant être formée aux dépens des électrodes elles-mêmes.
On peut aussi utiliser pour la couche des matières isolantes qui contiennent des particules conductrices telles que des particules métalliques.
On a constaté que le revêtement mauvais ou semiconducteur peut être très mince.
L'invention s'applique partout où deux métaux sont séparés par un diélectrique et où une tension de percement disruptif élevée est désirable.