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(Jable électrique à capacitéartificiellement renforcée.
L'introduction dans l'industrie de la commande in- dividuelle des ma,chines qui se généralise de plus en plus, nécessite l'installation d'une gra,nde quantité de petits moteurs,'le plus souvent surdimensionnés, ce qui crée un mau- vais facteur de puissance du réseau. Ce facteur de puissance représente dans bien des réseaux une valeur telle que l'économie des centrales en est influencée défavorablement. Dès lors, les centrales ont, dans bien des cas, établi leurs tarifs en tenant compte du facteur de puissance dans le but d'inviter leurs clients à prendre des dispositions nécessaires afin de réduire la valeur du coura,nt déwatté demandé au réseau pour autant que cela soit possible. Le cos peut descendre à des va.leurs de 0,4 à 0.5.
La surveillance du facteur de puissance, ainsi que son relèvement, peut fa,cilement se faire par le
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placement de groupes rotatifs de compensation ou de condensa- teurs statiques.
Dans es réseaux où le nombre des consommateurs de courant est très important, c'est-à-dire dans les villes, la distribution se fait principalement pa.r cê-bles. Les câbles ont, comparativement aux lignes aériendes, une grande capacité électrostatique, et agissent par conséquent à l'inverse d'une self en améliorant le facteur de puissance du réseau d'une façon naturelle. Cette capacité propre ne suffit pas dans la plupart des cas pour améliorer le cos et le porter à une valeur favorable .
Grâce à la présente invention, la capacité propre des câbles est artificiellement augmentée. On connaît déjà des câbles-condensateurs, c'est-à-dire des condensateurs sous forme de câbles, qui sont utilisés en remplacement d'unités de condensateur statique. Ceux-ci ne participent pas au transport de l'énergie, mais constituent plutôt un appareillage additionnel pour le réseau. La présente invention permet de réaliser non seulement un réducteur de phase, mais en même temps un agent de transp.ort d'énergie.
L'augmentation de la capacité électrostatique est obtenue en noyant des couches donduptriees dans l'isolant du câble. Les couches conductrices sont constituées par de minces banderolles en cuivre ou en un autre métal, par une couche de fin fil métallique ou d'une façon analogue. Ces couches conductrices sont connectées alternativement aux conducteurs à tension de phase différente. Elles constituent, par conséquent, des condensateurs en parallèle sur les conducteurs de courant et compensant par leur capacité une certaine puissance déwattée. Les couches conductrices sont isolées entre elles par des couches isolantes dont l'épaisseur dépend de la tension régnant entre deux couches conductrices voisines. Selon la capacité exigée, une ou plusieurs couches conductrices sont superposées l'une sur l'autre et sont connectées convenablement.
Les couches conductrices peuvent
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parfois n'être soumises au potentiel que par rapport au neutre ; l'épaisseur de La couche isolante est alors dimensionnée en conséquence. L'absorption de puissance déwattée est alors modifiée et devient proportionnelle au potentiel par rapport au neutre. rour des lignes dn câbles de grande longueur, le courant de charge dans les minces couches conductrices atteindrait, du côté alimentation, des valeurs telles qu'un échauffement inadmissible en serait la conséquence.
Pour ces lignes étendues, les couches conductrices sont alimentées conformément à la présente invention, par le conducteur même du câble qui, à cette fin, est scindé, .fin le scindant par exemple en deux, une moitié du conducteur peut être constituée comme corde de la manière ordinaire et l'autre moitié sera disposée concentriquement autour du conducteur formant noyau; elle sera isolée de ce dernier par une couche isolante, conditionnée à la tension de service .
Dans un câble triphsé, par exemple, chaque toron sera constitué de cette façon. Les conducteurs centraux sont raccordés aux phases R, S et T. Le conducteur concentrique du toron S sera raccordé auconducteur central du toron R. Le transport de l'énergie de la phase R se fera par conséquent en partie sur le conducteur centra,l du toron R et en partie sur le conducteur concentrique du toron S. Le conducteur central du toron S, qui conduit le courant de la. phase S, sera raccordé a,u conducteur concentrique du toron T et le conducteur central T au conducteur concentrique du toron R. De cette façon, les conducteurs centraux constituent, avec les conducteurs concentriques appartenant à d'autres phases, des condensateurs sta.tiques, en élevant la capacité propre d'un câble et absorbant de ce fait une certaine quantité d'énergie déwattée.
Il n'est pas absolument nécessaire que la section du conducteur central et celle du conducteur concentrique soient identiques; on pourra choisir, selon les nécessités, tout autre rapport des sections. On pourra par exemple
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également prévoir la subdivision en trois parties de la section utile exigée du conducteur total et appartenant à des phases différentes.
Par le scindement du conducteur décrit ni-dessus, on atteint des courants de capacité intenses sans avoir les inconvénients qui résultent del'utilisation des fines ban- derolles en métal, formant couche conductrice.
Pour les câbles à section de conducteur relati- vement faible, la subdivision de celui-ci comporte des dif- ficultés. Dans ce cas, le conducteur central est remplacé par un simili-conducteur, par exemple un tube en plomb, un noyau en matière textile recouvert d'une gaine conductrice, etc...Le conducteur proprement dit est ensuite disposé concen- triquement autour de ce dernier et séparé de celui-ci par une couche isolante appropriée. Les connexions correspondent entre autres à celles du conducteur subdivisé, avec la diffé- rence que le conducteur central n'est traversé que par un courant de charge.
Si par la méthode décrite ci-dessus la capacité à obtenir n'était pas atteinte, il reste la possibilité d'ajouter d'autres couches conductrices noyées entre des couches isolantes ainsi que cela a été décrit pour le câble ne comportant pas le conducteur subdivisé. La connexion des diverses couches conductrices est à exécuter comme déjà mentionné, c'est-à-dire qu'elles sont raccordées alternativement à la phase raccordée au conducteur central ou à la phase raccordée au conducteur concentrique. Pour évite- dans ce cas également un échauffement excessif des minces couches conductrices par le courant de charge, celles-ci seront discontinues dans les joints. La connexion des couches conductrices avec les phases se fait dans le joint et on raccorde avantageusement dans chaque second joint les couches conductrices au conducteur principal.
De cette façon les couches conductrices ne sont traversées que par un courant de charge proportionnel au
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tronçon de câble qui entre en ligne de compte et non d courant de charge de la'ligne tout entière. Pour des réseaux à, charge variable, il est désirable d'adapter la, puissance aéwattée à ces variations, pour éviter une surcompensation.
A cet effet, les terminaisons des couches conductrices sortiront des boites terminales pour aboutir à des sectionneurs de façon à pouvoir les raccorder à la tension répondant aux besoins. Pour des lignes étendues, on pourra obtenir une autre variabilité de la capacité en raccordant les couches conductrices à des sectionneurs aux deux extrémités afin de pouvoir les réunir ou non à la tension. Les couches conductrices seront discontinues en un endroit de la, ligne,, par exemple dans un joint, et si la ligne ne comporte pas de joints, dans le câble même.
En choisissant l'endroit de cette discontinuité, afin d'obtenir une subdivision des couches conductrices comme 1:2, il sera possible en la raccordant à une des extrémités d'insérer 1/3 de la puissance Déwattée en n'insérant que l'autre extrémité 2/3 et enfin en connectant les deux extrémités la totalité de celle-ci.
En subdivisant les couches conductrices en deux groupes, il serait possible, dans les mêmes conditions, de faire varier Ea capacité en sixièmes. Par un sectionnement de la ligne dans des sous-stations il serait possible, d'obtenir d'autres subdivisions.
Avec le câble à conducteur subdivisé sans couches conductrices additionnelles, une telle diminution de la capacité ne serait possible que lorsque la charge utile aurait diminué proportionnellement, afin que celle-ci puisse être transportée par une seule des subdivisions du conducteur. Comme on l'a déjà fait remarquer on peut donner au conducteur central une très faible section pour. obtenir également, si la nécessite se présente, une variabilité de la capacité. Dans certains cas, il sera même possible de couper le câble entièrement à une des extrémités et de laisser fonctionner celui-ci
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uniquement comme condensateur, ce qui peut facilement se faire, si dans un réseau plusieurs câbles marchent en parallèle.
La capacité renforcée du type de câble, selon la présente invention, a en outre l'avantage de créer une protection plus grande contre les surtensions. Par une liaison appropriée des couches conductrices, par exemple de la couche intérieure avec le conducteur, ou de la coucheextérieure avec la gaine de plomb à travers des relais, il serait possible de réaliser facilement des sectionnements sélectifs de tronçons de câble, à toute apparition de défaut, survenant dans celui-ci du dehors ou de l'intérieur.
Far la déconnexion des couches conductrices défectueuses, le câble pourra être remis sous tension jusqu'au moment où la réparation pourra se faire aisément étant donne qu'il contient encore, par sa constitution, des couches isolantes entièrement saines, qui, suivant l'état du terrain, permettent la remise sous tens-,ion pour un temps plus ou moins long. en dehors de ce qui est dit ci-dessus il reste naturellement d'autres combinaisons possibles. La présente invention peut s'étendre à tous les types de câbles connus.
Le diamètre du câble s'accroitra naturellement du fait de 1'augmentation artificielle éventuelle du diamètre du conducteur ou de La subdivision du conducteur, ce qui est compensé par un meilleur refroidissement du câble et par conséquent par une charge admissible plus élevée que celle d'un c âble orainaire de même section; la section effective d'un câble donné pourra être réduite en realisant ainsi une économie de cuivre. Le prix plus élevé d'un câble de ce genre à capacité artificiellement augmentée sera largement compensé de ce fait de même que par l'économie réalisée par suite de la compensation du facteur de puissance.
Les dessins ci-joints représentent diverses formes d'exécution à titre d' exemple et leur application.
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La f ig. 1 montre un câble avec le conducteur a les, couches isolantes b , les couches conductrices c 1 et 0- et la gaine de plomb d. Le nombre des couches conduc- trices c pourra être augmenté à volonté.
La. fig. 2. représente un schéma de connexion dans un réseau triphasé comportant les 3 phases R ; et T; a désigne les conducteurs, c1 et c les couches conductrices 1 2 contenues, soit dans un câble tripha.sé, soit dans trois câbles monophasés. Les couches conductrices c2 sont rac- cordées chaque rois à la phase propre du toron, tandis que le les couches c1/sont à un conducteur voisin à tension de phase différente.
La fig. 3 montre une autre possibilité de réalisa- tion au moyen d'un inverseur f. Les couches conductrices pourront être mises à terre ; le câble fonctionnera ainsi en câble ordina.ire, ne transportant que 1'énergie utile, ou bien les couches conductrices peuvent être mises BOUS tension d'une façon analogue à la fig. 2. et ainsi la capa- cité totale du câble entrera en action. Les résistances r limitent le courant de décharge des couches conductrices au moment de leur mise à terre. En laissant ouvert l'interrup- teur e et le câble connecté à l'extrémité d'alimentation, l'inverseur f dans sa position sous tension, le câble agira comme condensateur seulement, sans intervenir dans le trans- port d'une charge utile.
La fig. 4 représente le câble avec le conducteur sub- divisé; h, H2 et h sont les conducteurs centraux d'un câble triphasé (câble triplomb ou 3 câbles monophasés connectés en triphasé), i les couches isolantes entre les subdivisions des conducteurs scindés ,K2 et k 6 les parties concentriques des conducteurs 1 la couche isolante extérieure, qui ainsi que la couche intérieure i sera dimensionnée pa,r rapport à la, tension du réseau,..!! la gaine métallique extérieure des
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phases (gaine de plomb ou autres), n l'armature.
Le conducteur central.±. est raccordé au conducteur concentrique k2 , le conducteur central h2 au conducteur concentrique k3 , le conducteur central h3 au conducteur concentrique ki .
La fig. 5 représente une coupe schématique à travers un câble à conducteurs subdivisés comme à la fig. 4, sauf que plusieurs couches conductrices 0 , agrandissant la capacité, y sont disposées. la fig. 6 représente schématiquement la symétrie des capacités réalisées par un câble de la fig.5.
La fig.7 représente une boite de jonction d'un câble à capacité renforcée et à conducteur subdivisé. Elle montre la possibilité de raccorder les couches conductrices aux phases correspondantes le long du tracé de la ligne, ce*ci pour éviter que le courant de charge total ne parcoure les couches conductrices , ce qui nécessiterait leur renforcement.
Enfin la fig.8 représente une ligne avec une série de boites de jonction p1,p2, p3 et p4 selon la fig. 7 dans lesquelles les couches conductrices sont raccordées ou laissées isolées alternativement.
R e v e n d i c a t i o n s .
I/ Jable à courant fort, caractérisé en ce que les couches conductrices noyées dans l'isolant et raccordées à la tension constituent des condensateurs statiques et en ce que le câble possède une capacité artificiellement renforcée.