BE420149A - - Google Patents

Description

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  Condensateur électrique, à diélectrique en une matière polymère. 



   Les condensateurs électriques dits enroulés sont fabriqués de telle manière que deux ou plusieurs rubans métalliques aussi minces que possible sont enroulés en un cylindre plein ou creux avec intercalation de rubans de matière isolante également aussi minces que possible. A la place d'un ruban métallique on peut employer également comme armatures du condensateur dès rubans de matière isolante pourvus de revêtements métalliques, dans lesquels le corps de support en matière isolante'peut servir également de 

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 diélectrique. Les condensateurs enroulés peuvent présenter malgré un petit encombrement et une forme très maniable de grandes valeurs de capacité, et sont employés pour cette raison dans de nombreux domaines de 1'électro-technique avec avantage. 



   Un inconvénient des condensateurs enroulés consiste en ce que la résistance à la traction maxima admissible lors de l'enroulement des condensateurs limite le pressage des arma- tures et du diélectrique lesunes sur les autres ,   ,,-près   l'enrou- lement, le pressage des différentes couches de condensateur ne peut guère être influencé encore. Il reste par conséquent dans le condensateur dans certaines circonstances de minimes cavités ne pouvant pas être éliminées complètement lors de l'imprégnation et contenant des inclusions d'air qui se font sentir de façon perturbatrice en modifiant la capacité, lors de l'utilisation des condensateurs en service. 



   Egalement dans les condensateurs en blocs à plusieurs couches, on constate ce danger qui ne peut pas être éliminé complètement, suivant l'expérience malgré le pressage des différentes couches du condensateur, possible dans ce cas contrairement aux condensateurs enroulés. 



   La présente invention écarte ce défaut encore augmenté par le danger d'entraînement d'humidité à l'intérieur   du   condensateur, aussi bien dans les condensateurs enroulés que dans les condensateurs en blocs, moyennant l'emploi des substances polymères connues déjà comme diélectrique pour les condensateurs électriques, par le fait que les corps de con-   densateur   formés par enroulement ou superposition   (..'armatures   métalliques ( en particulier de feuilles de métal) et de feuilles isolantes dépassant celles-ci de toutes parts, en ces substances polymères, sont agglomérés par soudure à leurs bords au moyen d'un traitement modéré par la chaleur. 

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   Pour la fabrication de condensateurs enroulés, on emploie suivant la présente invention des rubans en feuilles isolantes'étirées, de la manière suivante et avec production d'un avantage particulier : Un ruban ou plusieurs rubans, avec les armatures de condensateur consistant en des feuilles métalliques ou également en des métallisations des rubans isolants, sont d'abord enroulés de la manière usuelle en un enroulement et ensuite soumis à un traitement à chaud tel que la matière isolante revient de l'état étiré dans l'état non-étiré. Lors de cette transformation , les rubans isolants se contractent de façon surprenante. De ce fait les inclusions   .-d'air   inévitables dans la fabrication de l'enroulement sont expulsées en concordance avec la contra- tion progressive des rubans isolants.

   Si le traitement à chaud est continué les, bords des rubans isolants dépassant les armatures métalliques sont finalement aussi soudés ensem- ble par ce traitement, de sorte qu'une rentrée d'air dans l'enroulement du condensateur en service est empêchée. 



   Suivant une variante on soumet les condensateurs avan- tageusement à un chauffage à un point tel seulement que dans l'état final les feuilles présentent encore une tension déter- minée et ne sont donc pas tout à fait détendues. Il est en outre particulièrement avantageux d'effectuer le chauffage par étages et il est en même temps possible d'effectuer alors, pour un état déterminé d'étirage, une compensation de la capacité de sorte que des tolérances très minimes de fabri- cation peuvent être observées. 



   Le procédé, qui peut être réalisé suivant différents points de vue, soumet en principe les condensateurs à un chauffage préalable qui est choisi de telle façon que les feuilles se contractent les unes contre les autres sans toute- fois se souder au bord. On emploie   avantageusement   à cet effet une température d'environ 80-100  C. Suivant la température et/ou 

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 la durée du chauffage, on peut établir des états déterminés   d'étirage.   Dans cet état on mesure le condensateur et par diminution des armatures on l'amène à une valeur qui correspond à la valeur finale désirée ou à une valeur   diffé-   rant de celle-ci d'une quantité déterminée trouvée par les essais.

   Un effectue ensuite un second chauffage du conden- sateur qui doit alors avoir pour conséquence la soudure des bords sans modifier notablement la capacité réglée ou en la modifiant seulement de la quantité déterminée. 



   Ce résultat est obtenu par un traitement à chaud plus élevé, de courte durée, qui se faitavantageusement au- dessus de 100¯ C. Les bords superposés des feuilles isolantes se soudent alorsles uns aux autres sans   qu'i.   se produise une transmission notable de la chaleur à l'intérieur du condensateur. Ce résultat est   favorisé   par la minime conduc-   tibilité   thermique de ces matières   synthétiques.   



   Il résulte de la description du procédé qu' il est avantageux de choisir la valeur de la capacité initiale des condensateurs de tellmanière qu'à la fin du   premier     traite-   ment thermique elle est plus grande que la valeur finale désirée, car la compensation peut se faire seulement sous la forme d'une diminution. La valeur intermédiaire compensée entre les deux étages de chaleur doit présenter alors une grandeur telle que la. modification   subséquente   par le second traitement thermique la conduit à sa valeur finale, la na- turedu second traitement ayant naturellement une impor- tance décisive pour la grandeur de la valeur intermédiaire. 



  Si ce traitement s'effectue tellement rapidement et à une température telle que seuls les bords se soudent extérieure- ment sans que les rubans étirés à l'intérieur du   condensateur   se contractent davantage les uns sur les autres, la valeur de capacité restera la même. Si par suite   d'une   plus longue action de la chaleur il se produit une minime variation, cette   @   

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 valeur de variation peut s'ajouter à la valeur intermédiai- re et toutes les valeurs finales possèderont la même grandeur, si l'on suppose la même fabrication. 



   Pour enfermer complètement en eux-mêmes les conden- sateurs suivant la présente invention, il est à recommander de faire tourner au moins une feuille isolante, dans le cas de condensateurs enroulés, comme couche d'enroulement extérieure sans intercalation de métal d'armature autour de l'enroulement ou bien dans le cas de condensateurs en blocs, de disposer sur chaque côté du bloc une feuille isolante de sorte que de toutes parts une soudure de la matière peut se produire et qu'on produit un enveloppement complètement étanche à l'air des condensateurs. Les raccor- dements des armatures peuvent conformément à ce but être adaptés de différentes manières, par exemple sous la forme de fils ou de pattes en zig-zag. 



   La réalisation de l'invention va êtreexplkquée à l'aide des dessins au moyen de plusieurs exemples pour des condensateurs enroulés et en blocs. 



   La fig. 1 montre en coupe longitudinale un conden- sateur enroulé suivant la présente invention. Deux rubans faits par exemple en polystyrol étiré, ayant les dimensions 50 x 0,1 mm, et deux rubans de feuille d'aluminium ayant les dimensions 30 x 0,06 mm sont enroulés en un enroulement 2 sur un cylindre métallique 1 qui sert de noyau d'enroulement et qui peut être une broche ou un tube et l'enroulement est ensuite chauffé pendant 4 heures environ dans une chambre de chauffage à environ 120 C. Alors se produit la transfor- mation du polystyrol en suite de quoi les rubans de polystyrol se contractent solidement l'un contre l'autre, expulsent ainsi les inclusions d'air et finalement les bords dépassant   @   le ruban mince d'aluminium se fixent par soudage. 

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   Lors du choix des dimensions des rubans isolants, il faut tenir compte de ce que les rubans ne secontractent pas seulement,   Iprs   du traitement thermique, dans la sens longitudinal mais aussi dans le sens de la largeur et cela comme le montre la fig. I, plus fortement dans les couches extérieures de l'enroulement que dans les couches   intérieu-   res dans lesquelles le frottement des couches de   ruban set   plus grand. Les rubans isolants doivent par conséquent présenter en largeur un excès minimum détermine au-delà de la largeur des feuilles de métal. Un peut également em- ployer des rubans qui   augmentent   de largeur versles couches extérieures.

   Dans l'intérêt de l'augmentation de la résic- tance au percement, on peut disposer entre deux   armatures   métalliques, au lieu d'un   @eul   ruban isolant, également plusieurs rubans isolants, Au cylindre métallique relié   conductivement   à une armature on soude un fil isolé 3 comme un ligne   d'amenée.;   L'autre ligne   d'amenée consiste   également   en/   fil isolé 4 dont l'extrémité nue est aplatie et pressée comme patte de raccordement dans l'enroulement. Le corps de condensateur est dans son ensemble inséré dans un tube 5 en matière isolante qui peut être fermé d'un côté ou des deux côtés et peut par exemple êtrefait en verre ou en polystyrol. 



  Un modèle de condensateur de cette réalisation présentait pour un diamètre extérieur de 13 mm de l'enroulement une capacité de 4000u F et une résistance d'isolement de plus de 107 mégohms,   c'est-à-dire   plus de 40.000 mégohme pour I F. 



   Le condensateur peut se réaliser également sous une forme telle que les deux raccordements des   armatures     consis-   tent en des fils isolés aplatisleurs extrémités nues tandis que sur le noyau d'enroulement on place une ou plu- sieurs spires de feuille isolante comme   isolement   par rapport au noyau. Le noyau lui-même peut, surtout lorsqu'il est 

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 pourvu d'un trou concentrique, servir d'organe de support pour le montage en appareillage. Il peut également être fait en matière isolante, par exemple en matière   cérami-   que ou en verre. 



   La   fig.   montre une autre forme de réalisation d'un condensateur enroulé suivant l'invention, qui se distin- gue de la forme de réalisation suivant la fig. 1 par le fait que le noyau d'enroulement n'est pas formé,d'un cylindre métallique mais consiste en une tige, de 5 mm d'épaisseur par exemple, en matière polymère étirée. Cette tige 6 est pourvue de deux rainures diamétralement opposées dans lesquelles sont logés les fils de raccordement 7 et 8 sur lesquels les extrémités des armatures métalliques du condensateur sont enroulées en plusieurs spires sur leurs extrémités nues . L'emploi de ces rainures est avantageux également dans le cas de noyaux d'enroulement en d'autres matières isolantes, mais l'emploi d'un noyau d'Enroulement en matière polymèreétirée présente encore un avantage particulier.

   Lors du chauffage du corps de condensateur, la tige de noyau se raccourcit également et augmente ainsi son diamètre. Il s'exerce ainsi sur l'enroulement, également de l'intérieur, une pression considérable qui presse d'une part les fils d'amenée solidement contre les armatures dans les rainures et favorise d'autre part l'élimination des cavités abec inclusions d'air. 



   En outre, dans le condensateur suivant la fig. 2, le chauffage n'a pas été poussé jusqu'au désétirage complet des feuilles, de sorte que le corps de condensateur est toujours sous tension mécanique. De ce fait il peut supporter sans dommage particulier des surcharges thermiques de courte durée sous l'effet desquelles les feuilles ont seulement la tendance de se contracter davantage car elles se trouvent encore dans un état étiré. Par conséquent les pattes de raccordement insérées librement restent enfermées 

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 solidement et assurent un bon contact. 



   La fig. 3 contre en vue de cêté un condensateur en bloc suivant la présente invention. sur une plaque de base   II   qui est faite par exemple en polystyrol, on a   empilé,   entre les barres de raccordement 12 et 12 vissées sur la plaque, un paquet 14 de feuilles   isolantes   par exemple en polystyrol, alternant avec des feuilles   d'aluminium.     Les   feuilles d'aluminium possèdent des pattes de   raccordement   découpées en zig-zag ou recourbées qui sont reliées lter- nativement à l'une des deux   barres   18 ou 13.

   Les bordes qui dépassent, appartenant aux feuilles de   polystyrol sont   soudés ensemble par suite du   traitement   à   chaud   et en outre le paquet 14 dans son ensemble essoudé sur lu   plaque   WI. 



  Pendant le'traitement à   chaud,   le paquet 14 peut être maintenu pressé sur la plaque de base II sous une forte pression de ressorts ( indiquée au dessin en traiss   @@-   terrompue par deux ressorts et une plaque de pression). 



   L'élimination des inclusions d'air peut encore être favorisée considérablement par le fait que le traitement à chaud est effectué sous le vide. Le vide peut être   employé   soit seulement pendant la retransoformation de la. matière polymère, soit seulement pendant la   soudure   des   bore.!-,   qui dépassent, soit   pendant   les deux processus, la tempérsture de traitement peut   éventuellement     être     élevée   en   vue   d'une soudureaccélérée des   bords,   pour assure une   soudure   certaine des bords,

   il est à   recommander   de maintenire très propre les rubans isolants à enrouler et de les   soumettre   éventuellement à un   nettoyage     préalable.   



   On peut employer pour  la     fabrication   suivant la présente invention de ces   condensateurs   toutes les   matières   polymères qui peuvent se souder par un traitement tnermi- que. On peut envisager principalement l'emploi .::le   composés   vinyliques comme le polystyrol, le chlorure  polyvinylique   ou des esters   d'acide     polyacrylique   ou des polymérisats mixtes de ceux-ci.

Claims (1)

1. R e v e n d i c a t i o n s .

   I/ Condensateur Électrique à diélectrique en matièrepoly- mère, dans lequel le corps de condensateur est formé, par enroulement ou empilage, d'armatures métalliques ( en par- ticulier des feuilles de métal) et de feuilles isolantes dépassant celles-ci de toutes parts, caractérisé en ce que les parties s'appliquant librement'les unes sur les autres des feuilles isolantes sont soudées solidement ensemble au moyen d'un traitement thermique modéréde l'ensemble du corps du condensateur.

   2/ Condensateur électrique suivant la revendication I, carac- térisé en ce qu'il présente un diélectrique étiré.

   3/ Condensateur électrique suivant les revendications 1 e.t 2, caractérisé en ce que le diélectrique consiste en du poly- styrol ou end'autres matières polymères comme par exemple le chlorure polyvinylique ou un ester d'acide polyacrylique, ou des polymérisats mixtes de ceux-ci.

   4/ Condensateur électrique suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une feuille isolante, dans le cas de- condensateurs enroulés, fait le tour de 3-'enroulement comme feuille d'enveloppement extérieure sans intercalation de métal d'armature ou, en cas de condensateurs en blocs, est disposée sur chaque c8té du bloc.

   5/ Condensateur électrique suivant les revendications 1 et 2 en forme enroulée, caractérisé en ce que comme noyau d'en- roulement il est fait usage d'une tige en matière polymère étirée, qui est pourvue de rainures diamétralement opposées pour recevoir les lignes de raccordement pour les armatures du condensateur.

   6/ Procédé pour la fabrication, de condensateurs suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en-ce que les corps de <Desc/Clms Page number 10> condensateur enroulée ou empilés sont soumis ensemble, en particulier dans une étuveet de préférence avec emploi de vide ] un traitement thermi ue éventuellement un traitement thermique étage.

   7/ Procède pour la fabrication do condensateurs suivant la revendication i, caractérise en ce qu'un ou plusieurs rubans en matière polymère étirée, avec les 'armatures de condensateur consistent en des feuilles métalliques ou en des métallisa- tions des rubans isolants,

   sont d'abord enroulés de la maniè- re usuelle en un enroulement et sont ensuite soumis à un traitement thermique tel que la matière polymère rétrograde de son état étiré dans un état partiellement étiré ou non- étiré et que les parties de bordure libres de l'enroulement sont soudées solidement ensemble.

   8/ Procédé suivant les revendications 6 et 7 , caractérisé en ce que les étages de traitement sont formés par un traitement différant dans le temps ou/et thermiquement.

   SI Procédé suivant les revendications 8 à 8, caractérisé en ce que le traitement est interrompu en un point auquel la matière est encore étirée pour effectuer une compensation de capacité.

   IC/ Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le traitement préalable se fait à une température, de préférence comprise entre80 et 100 C, à laquelle les Lords ne se soudent pas encore ensemble .

   II/ Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la compensation est effectuée par diminution des arm@@ures jusqu'à la valeur nominale ou jusqu'à une valeur fixée sui- vant l'expérience.

   13/ Procédé suivant les revendications 8 à 8, caractérisé en ce qu'après la compensation on effectue un traitement themi- que supplémentaire,de préférence au-delà de 100 C, au cours duquel les parties de bord au diélectrique sont soudées ensemble. <Desc/Clms Page number 11> I3/ Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que ce second traitement thermique est de courte durée pour que l'intérieur de l'enroulement de condensateur ne s'échauffe pas et que la valeur compensée ne soit pas modifiée ou lesoit seulement dans une mesure négligeable.