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Condensateur de grande puissance en forme de pile.
Pour pouvoir profiter, dans les conditions les plus avantageuses possibles, des avantages d'un condensateur pouvant supporter de fortes charges et comportant un diélectrique solide, par exemple en matière céramique et aussi pour réaliser des fortes valeurs de la capacité, qui sont généralement obtenues en superposant des couches conductrices et diélectriques, il faut avoir soin de réaliser un refroidissement satisfaisant de l'empilage. Plusieurs moyens peuvent servir à résoudre ce problème : par exemple, on connaît la solution qui consiste à assembler les divers éléments céramiques au moyen de supports d'écartement qui permettent à Pair de passer entre ces éléments et de former ainsi un empilage monobloc.
Cependant, l'expérience a appris qu'on n'obtient pas par ce moyen un condensateur pouvant être chargé dans. les mêmes conditions qu'un élément séparé sans qu'il s'échauffe d'une manière fâcheuse,
Le refroidissement ne devient suffisant dans un condensateur
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de cette nature que si on emploie des plaques de refroidissement, mais alors on est obligé d'accepter d'autres inconvénients.
On ne peut plus profiter de la plus forte résistance au claquage du diélectrique solide par rapport à l'air ou seulement, dans une mesure limitée, par des moyens appropriés, pour pouvoir employer des couches diélectriques minces et obtenir de fortes valeurs de la capacité par unité de surface, car les armatures conductrices du condensateur prolongées par les plaques de refroidissement pénètrent dans l'air environnant en dehors des couches diélectriques.
On peut remédier à cet inconvénient jusqu'à un certain point, par exemple en donnant aux diverses plaques de refroidissement la forme d'une queue rectangulaire étroite, décalée en forme de croix avec la plaque suivante de l'empilage, de façon qu'il n'existe pas de portions conductrices à des potentiels différents superposées directement dans la région du diélectrique formé par l'air ; cependant, cette solution n'apporte qu'une solution insuffisante au problème posé, consistant à réaliser un refroidissement aussi parfait que possible, en raison de la forme unilatérale donnée aux plaques.
Sur le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : les figs.l et 2 représentent diverses formes de plaques de condensateurs ; les figures 3 et 4 représentent à plus grande échelle les courbes des surfaces équipotentielles dans diverses formes de plaques de condensateurs ; la fig. 5 représente dans les mêmes conditions une forme de réalisation d'une plaque de condensateur suivant l'invention.
L'emploi des plaques céramiques prismatiques, par exemple cylindriques des figs.l et 2 ne fournit pas une solution pouvant être considérée comme la meilleure. La fig.3 donne une explication plus précise de l'état de la question et représente un disque diélectrique ayant la section de la plaque représentée sur la fig.l.
Ce disque possède une résistance à la compression relativement sa-
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tisfaisante en raison de sa forme, tandis que la plaque de la fig.2, qui comporte un bourrelet de protection contre les décharges, ne convient pas à la transmission des efforts de compression, qui résultent du serrage des couches diélectriques sur les plaques de refroidissement pendant qu'on assemble l'empilage. La fig.3 représente en coupe la région du bord de la moitié de la plaque diélectrique 4 limitée par l'axe de symétrie 7 et la plaque de refroidissement 5.
La plaque de refroidissement 5 est en liaison électrique avec l'armature métallique 6, soit par un étrier de connexion à ressort, soit par la prolongation de l'armature métallique 6 sur la surface 9, établissant ainsi une liaison directe par contact entre 5 et 6. e1 désigne la constante diélectrique de l'air. La valeur de la constante e2 de la plaque céramique est sensiblement plus forte. Les courbes 1,2,3. désignent les surfaces formées dans l'espace par les points au même potentiel. On sait que les lignes de force perpendiculaires à ces surfaces équipotentielles ont une forme au voisinage du diélectrique solide, qui, considérée symboliquement, donne l'impression que ces lignes de force sont aspirées par le diélectrique possédant la plus forte constante. Sur la fig.3 on a tracé en pointillé une ligne de force caractéristique 10.
Les courbes des surfaces équipotentielles correspondant à cette forme des lignes de force sont représentées par 1, 2 et 3. Il en ressort qu'au voisinage de l'arête 8. du bord de la plaque, la différence de potentiel augmente et par suite qu'un jaillissement risque de se produire en ce point. Ces considérations théoriques sont confirmées à tous points de vue par l'expérience de la pratique.
Si on désire remédier à cet inconvénient, d'où résulte une notable diminution de la tension de charge qui peut être appliquée au condensateur, en donnant à la surface du bord de la plaque une forme convenant à celle des lignes de force, on arrive aux solutions, dont la fig.4 fait apparaître la caractéristique de principe.
La surface du bord du disque diélectrique reçoit alors une forme concave ayant une courbure déterminée grâce à laquelle les surfaces
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équipotentielles entre les plaques de refroidissement restent sensiblement plan-parallèles au point de transition entre l'air et le diélectrique solide. Cependant, cette solution n'est en aucune manière susceptible d'application pratique, car la forme en surplomb de l'arête du bord de la plaque diélectrique ne convient pas à la transmission de l'effort de compression nécessaire au maintien de l'assemblage de l'empilage du condensateur, si on considère le risque de rupture de l'arête du bord de la plaque suivant la surface de cassure 8'.
Pour remédier à toutes les difficultés et inconvénients précités, l'invention est basée sur une théorie simple indiquant de quelle manière on peut, tout en donnant aux plaques diélectriques la forme la plus avantageuse au point de vue mécanique, agir sur la forme des surfaces formées par les points au même potentiel, de façon à éviter tout risque de jaillissement au bord du diélectrique solide. On peut voir sur la fig.3 que les surfaces équipotentielles se rapprochent l'une de l'autre dans la région où l'épaisseur de la plaque diminue et s'abaissent vers l'axe 7.
Il en résulte que la courbe de ces surfaces a une direction fortement descendante en formant avec la parallèle à l'axe de symétrie un angle Wr dont l'ouverture est dirigée en sens opposé de celle de l'angle W1 formé dans le plan de la figure par la direction ascendante des surfaces équipotentielles avec les parallèles à l'axe de symétrie au point de transition entre l'air et le diélectrique solide.
On agit sur la forme des surfaces équipotentielles au point de transition entre l'air et le diélectrique solide, suivant l'invention, en rapprochant la surface concave 6, suivant laquelle l'épaisseur de la plaque diélectrique diminue, du bord de la plaque, suffisamment pour que le changement de forme des surfaces équipotentielles qui agit en sens inverse et qui résulte d'une part de la surface de séparation des divers diélectriques et d'autre part de la forme concave du raccordement de la plaque, se produise aux mêmes points dans l'espace et que par suite on empêche l'augmenta-
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tion locale de la différence de potentiel de se produire le long du bord du diélectrique formé par l'air.
La fig.5 repcésente la forme approximative des surfaces équipotentielles obtenue par cet autre moyen suivant l'invention. On réalise encore par rapport à la forme du bord de la plaque de la fig.3 un perfectionnement avantageux au point de vue de la transmission de l'effort de compression en donnant au bord de la plaque une forme convexe.
Il résulte des considérations qui précèdent qu'on peut même donner au bord de la plaque, cette forme convexe dont l'action est encore plus défavorable sur les surfaces équipotentielles, au sens du problème à résoudre, que celle d'une surface prismatique de séparation suivant la fig.3, car le changement de forme des surfaces équipotentielles qui est à craindre, est compen-. sé par un rapprochement assez grand de la portion concave de l'amin- cissement de la plaque comme indiqué par d, vers le bord de la plaque et par l'action caractéristique qu'il exerce sur le champ électrique et par suite ce changement de forme peut être évité.
L'application d'une solution suivant l'invention laisse toute liberté de choisir à volonté l'épaisseur de la plaque diélectrique dans la région limitée par la portion en retrait concave, ainsi que l'indiquent les cotes a, b, c de la fig.5.
REVENDICATIONS.
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