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Perfectionnements aux condensateurs électriques pour haute tension.
Cette invention est relative à une disposition nouvelle de condensateur électrique à haute tension, particulié- rement intéress&nte pour les oscillateurs industriels à haute fréquence et leur équivalent, étant entendu toutefois qu'elle peut trouver c'eutres applications là où l'on emploieles hau.- tes tensions et les hautes fréquences.
L'invention a notamment pour buts de procurer : un condensa.teur perfectionné peu coûteux et léger, du type bouteille de Leyde, dans lequel le revêtement de l'élec- trode intérieure dépasse en longueur le revêtement de l'électro- de extérieure pour allonger le chemin de fuite au moyen d'une jupe extérieure non revêtue aifn d'aider à empêcher les déchar- ges par effet corona; un condensateur qui puisse faire partie des connexions d'un circuit en combinant le condensateur avec des redresseurs à haute tension du type à décharge électronique qui sont fré-
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C,j,U8;J ,lent e,..ploy'.s s d;,ns les multiplicateurs à trois étages ou circuits tripleurs;
un condensateur électrostatique perfectionne du type
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bouteille de e;ô¯e, ayant une capacité électrique accrue pour les ,1ê,;E.;s dimensions -natérielles et une plus grano.e résistance tant mécanique qu'électrique , que les condensateurs connus.
Une caractéristique de l'invention consiste dans les
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nouvelles dispositions et forJ\8S d'un condensateur 1>or>t 1'2 dessin présente une partie rentrante et N,:ïl.ïW:le 3, ¯UZ1; goulot oui per- ¯:et le télescopage et 1 VEx'iCtlOt1 de capacité avec des condensa- teur.s aajacents ae forne semblable. quoique les condensateurs du type bouteille de e ij . j,1> soicut connus de longue date on 118 les emploie plus guère à Cé.1J.se de leur .rjid volume par rapport à l'uni te- de capacité.
Le 1>1#;s les decnarges corona sont cause 6'ionis2tion et en consé- quence 6e pertes ce puissance par échauffèrent dans '-¯1I' et les diélectriques de verre. Les bouteilles 6,e Le;0e du t=ye ;rivi.ti.f claquent fréquentent par suite ci' un percement électrique de la paroi 6G verre entre les électrodes intérieure et extérieure li l's;1=r<#;:;iti de chaque revêtement. Ln présente invention écarte les inconvénients propres aux condensateurs connus en créant un
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condensateur en ior',le oe bouteille ayant une partie rentrante dont la. partie extérieure s'étend dans la partie centrale en à.ô.ie. Une Jupe encerclante diminue la tendance à lé t'or¯nat-,ion de d.échar- ge coron lâ où se termine l'électrode extérieure.
L'épaisseur de la paroi est accrue et celle-ci s'incurve dans la partie où
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la jupe rejoint la partie cylinClI'ique de là. bouteille là ou se termine 1'* électrode extérieure. L'électrode extérieure elle-':1êle est arrondie là où elle se termine, pour favoriser encore la ré- duction des pertes corona ou décharges électriques par effluve.
Les condensateurs suivant la présente invention se sont montres capables de supporter un fonctionnement sans arrêt au
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service de redresseurs à haute fréquence à des tensions excédant 50000 volts.
L'invention se comprendra mieux en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une coupe d'un condensateur conforme à l'invention, montrant également le montage télescopique d'au- tres condensateurs similaires adjacents.
La figure 2 est une coupe transversale par la ligne 2-2 de la. figure 1.
Le figure 3 illustre schementiquement le montage en série des condensateurs de la figure 1.
La figure 4 est une coupe longitudinale partielle de la partie superieure extrême montrant un moyen d'établir la con- nexion entre l'électrode intérieure et l'électrode extérieure d'un condensateur adjacent.
La figure 4 B est une coupe longitudinale partielle d'un condensateur suivant l'invention,montrant un autre moyen d'établir une connexion avec 1-'électrode intérieure d'un conden- sateur.
La figure 5 est une représentation schématique d'un circuit multiplicateur de tension employant des condensateurs suivant l'invention; et
La figure 6 est un schéma des connexions d'un multi- plicateur de tension.
Sur les figures 1 et 2 des dessins, 1 désigne l'organe diélectrique en forme de bouteille fait de préférence en verre de silicate de bore. Ce verre, particulièrement approprié à l'uti- lisation en haute fréquence, sera, par exemple, du "Pyrex" ou du "Nonex". La bouteille 1 est pourvue d'une partie rentrante 2. La partie rentrante s'étend fortement au-delà du milieu de la bouteille et se termine en forme de dôme. Au-delà de la partie en forme de dôme, la partie extérieure de la bouteille s'amincit en un long goulot,étroit 3. Une jupe 4 s'y rattache sensiblement
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au milieu de le' bouteille et relie la partie extérieure ôe la bouteille 1 au goulot 5.
A la. jonction de la jupe 4 et de la partie cylinc-rique extérieure 11, l'épaisseur de la, paroi diélectrique est sensiblement accrue au point 5 ou l' é1)8,isseur permet une courbure
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de rayon 6 suffisante pour empêcher une décharge corôna à la ten- sion .'utilisation uu condensateur. La partie cylindrique extérieure
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de 1:'' bouteille 1 ainsi cue la. partie rentrante y compris le co..Le 2; est recouverte é.'ie électrode métallique 7 que l'on forme de préférence sur le verre en lui appliquant un fin revêtement de pâte ci'm'ôeilt et puis en chauffant le verre à une température suffisante pour fonare l'argent et l'umir au verre, température qui est de l'ordre se <i00 à bùÙ degrés centigrades.
La partie intérieure de la bouteille 1 est entièrement recouverte d-'une c7¯ectroce nc:t8,11i- cive 8 qui est (; E!,1r::len formée d-'une pâte ô¯'a.>^s,¯,ent semi fluide C.ué' .L'Oi1 5T verse et août on enlevé le 8U1'1)11).8, après quoi on l chauffe ae L), ..::::.1.1i è l'E; e .#; en ti o ni; :. ci-dessus pour ce qui concerne l ' ; : <= c t. i - à 7. L' ¯ect.ro..e 3 se termine juste avant t 'L ' <ù ;:. ;.; T. é . : bout du conc.:.el1s:::.tEur 10r,:C iJ^r l'e:c.,t1'é!Üté ouverte Gu poulet 5.
1'ep:.:Ísseur ce la paroi 1 est approximativement Ge 8 millimètres et 1.,r,:'(liJ.'t-.l.ié est faite en verre spécial pour être employée avec des 8US8urs à haute frcquencej le conaensateur dtant utilisé co,:,..;0 condensateur filtre elle supportera s;>,iro;.i.nrtiv6,:::P.nt 50.000 volts continus à une fréquence d'environ 100 kilocycles et portera un courant e l'ordre de 8UJ ¯ilillimnp.rc-.s. Il est ii noter que le) partie de lé- paroi en surépaisseur au point 5 pré- sente des courbures dans trois uii=;;ctioris <àiiI'écentes, li première étant formée par le rayon 6, la S:':C;j;10..f.3 par la ,-:;0i.lr>bJ;e(: Intc'ri'3!;r( de 1'-' paroi :m point 10, courbure qui silic. on subsbance celle du dôme 8. La Lj'oisiè.J1(;ô, oa courbure extérieure est formée au point 11.
Lçl'3urépé:.is.seur de la paroi est situce en un point 01\ la ten- sion électrostatique que subit l'8.i1' environnant est. i=, ¯; j .J r #i *.l e .i en la plus intense et, par cette v:Ot.7Stl.".'tCt:i.0il, cette tension est
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considérablement réduite de sorte que toute tendance à la forma- tion de décharge corona en ce point est éliminée en substance.
L'ajoute d'une jupe subdivise électriquement le chemin de fuite en surface entre l'électrode extérieure 7 et l'électrode intérieure 8. De plus, la forme et la disposition de la partie supérieure de la bouteille, considérée de l'extrémité du goulot 3 jusqu'à la courbe de rayon 6 de la partie intérieure de la jupe 4, sont telles que dans l'éventualité de Inapplication d'une tension excessive, le condensateur se déchargera par un arc électrique qui se fermera en ce point. La longueur du chemin de fuite et l'épaisseur du verre de la paroi se trouvent dans un rapport tel qu'il y aura formation d'ar. avant que la tension se soit élevée suffisamment pour opé- rer un percement de la paroi de verre.
Dans un condensateur construit conformément à l'invention, la longueur totale de la bouteille était d'environ 51/2 pouces, son diamètre de 2 pouces à la partie extérieure de la bouteille, de 1 1/4 pouces à la partie rentrante, et de 1 7/8 pouces au goulot, le diamètre extérieur de la jupe étant de 3 1- pouces et l'épaisseur de paroi d'approxi- mativement 0,784 pouce ou environ 2 millimètres. Le rayon de courbure 6 était d'environ 1/8 de pouce. Un tel;condensateur a une capacité de 500 micro-microfarads et supporte 50000 volts. Le coût d'un condensateur de ce type est d'environ le quart du type antérieur équivalent, ayant même capacité et même tension nominale.
Comme le montre la fig. 3 les condensateurs de la fig. 1 se connectent en série, la connexion étant établie en montant un organe métallique flexible 12 sur la paroi intérieure de la partie rentrante 2 en dôme. Cette .connexion peut être faite en métal élastique ou en "Belden" flexible ou encore en tresse de cuivre, et elle s'étend au-delà de l'extrémité du goulot 3 et se termine dans une bande flexible 13 à laquelle elle est soudée. L'autre extrémité s'étend au-delà du fond de la partie 2 en dôme. et est
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fixée.
L'électrode extérieure 7 est connectée par un collier
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fendu. 14 qui sert en :.zê.le temps de support, étant fixé à un iso- lateur 15 au moyen d'une vis 16. Dans le but d'assurer un contact inti.ne entre le collier 14 et l'électrode 7, on intercale une
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,¯,.rnit...re ae 910¯ûb souple 17. De 'liÊ;,10, s'il y ci, lieu, une garni- ture souple 18 peut être interposée entre l'éLectrode 7 et l'organe 1:. Le collier 14 Se serre au jll0yen ,-1:a boulon 13 et é el' (.cr0U .0.
La figure 4 montre une connexion t;lescopique obtenue en plaçant un bC)11Ct10n plastique L, en caoutchouc dans le goulot-. du conaensateur 3. l'intérieur de l'organe 1;.:;. Cet organe lÉ s'ébend à hauteur de 1'extrc.alit du goulot S et est serré par une calobce n'e:xtr0nitè fendue e 2/ faite en ;i i .t a.l élastique tel que du bronze phosphoreux et pourvue de doigts recourbés 24 .ià, le dispositif i=t:1;-it teî que les doigts recourbés donnent 'un bon contact glissant avec l'électrode extérieure d'un conden- sateur adjacent. Une vis 22 et un écrou 23 retiennent en place la calotte d'extrémité 24.
Quand une connexion autre que le montage en série représente sur les figures 5 et 4 s'impose, on utilise la dis-
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position montrée sur la Hg. 4 i3, en l'employant C0rLl!e borne du conc-ensateur extrême ou lorsque des 'nontç'es en parallèle ou non telescopiQues du dispositif sont nécessaires. L'électrode terminale comprend un organe 1 À fait d'un bouchon (1s.stiq'18 en caoutchouc pourvu d'une borne centrale au travers de laquelle passe une vis ae borne É2 A pourvue a'un ecrou de serrage 3'.
Dans le but d'éviter l'a¯;;or.gage de l'effet corona en ce pointa eil neae .t;e,;:;.s que l'entroe de poussière et 1'llLl¯Z.cllt, on le recouvre a'une calotte sphérique métallique 24 B. La connexion est assurée par un tube métallique 25. Pour assurer une connexion positive entre l'électrode intérieure 8 et la vis de borne 22 A,
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une ',l'ni ture souple en plo.ïtb K6 est ,>l2.cee entre le verre et le
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bouchon de caoutchouc. De plus une rondelle métallique 27 est placée sous l'écrou de borne 23 pour répartir la pression sur le bouchon 21.
Les figs. 5 et 6 représentent le circuit perfectionné de triplage de tension dans lequel les condensateurs conformes à l'invention sont montés pour former un ensemble compact avec les autres appareils utilisés, par exemple, une bobine de Tesla 30 à haute tension qui comprend un bobinage primaire 31 connecté à une source 31 A de courant alternatif qui peut être un oscil- lateur ayant une fréquence de 100 kilocycles. Un bobinage secon- daire à haute tension 32 se trouve placé au-dessus du bobinage primaire 31 'et est supporté par un organe tubulaire isolant 30 A à noyau d'air. La tension de débit dérivée aux bornes du bobinage secondaire 32 est de préférence de l'ordre de 30 kilovolts, et comme le montre la figure 5, ce bobinage est connecté d'un côté à la cathode du tube redresseur 33.
Le tube redresseur 33 est de préférence un RCA 8016. La cathode du tube redresseur 33 est connectée à la borne 24 B du condensateur 1 A qui estdu type conforme à l'invention représenté sur les figs. 1 à 4 inclusi ve- ment. L'autre côté du secondaire 32 est mis à la terre. La ten- sion de redressement entre la plaque 33 A et la terre 33 B est approximativement de 30 kilovolts.
Comme la tension est trop élevée au point intermédiaire entre le tube redresseur 33 et le condensateur 1 A pour assurer une situation suffisante des filaments (u redresseur, le trans- formateur ordinaire de chauffage de filament qui s'emploie géné- ralement dans des circuits de redresseurs à plus basse tension ne peut pas être utilisé. Aussi, pour chauffer la cathode ou le filament en ce point, y prévoit-on un petit circuit résonnante suffisant pour chauffer les filaments du redresseur par un cou- rant cie 200 milliampères, approximativement. Ce circuit com- prend une bobine d'inductance 40 du type auto-transformantaur
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muni.'' ui- -ris de tension 41 A.
Dans le but de S'iSI1PY' (le 18 place et ue recuire les 1.,i;>c;j:;ics C'a.C'C Y:'l' t117 r¯. <1-# t()úsio", l' i;;'.1). tC) -tr,,.nsr')r .la teilr 40 est conçu pour être enroule autour de lo Dase isolante du tube redresseur 55. Le circuit rsl; .ii.s en résonance en connectant une petite capacité variable' él sux
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bornes extérieures 6e la bobine 40. Le condensa tour 41 est fixe de préférence à un support de montage placé près du pied du tube redresseur et maintient ainsi l'el1tiiretc de la radio-fréquence bien u-dessus cru potentiel de la terre indique en bzz J3.
Le trans- formateur 40 est généralement syntonisé à la. fréquence fonde.men- ta.le. l'Jé.Jl1!iloins, si on le désire, il peut être accordé à une fr0- c1uence harmonique si cet harmonique a. suffis2:;L;lent à.'8l")er5;iO pour en deriver un courant constant propre à chauffer convenable- 'lent le fi15rnent du tube redresseur. Le courant passant d8.D:O le tr,:msfor:ateur 4.0 est le courant traversant la capacitance ou tube entre l',;,.I.1ode et le filaient. Confie le8montre les figs. 5 et 6, .Le f'ilraelit est connecte; entre un côte de la bobine 40 et 1.:1 prise 41 :1. Un second tube redresseur 34 est supporte par un tube isolant 34 A faisant saillie de la partie rentrante du condensa- teur 1 A et est connecte électriquement à l'électrode extérieure 7 par le collier de support 14 de l'un des condensateursconformes à cette invention.
Le filament ou la cathode du redresseur S4 est chauffé par une bobine 40 et un condensateur 41 de la même façon que celle mentionne ci-dessus en ce qui concerne le chauffage du redresseur 33. Un troisième tube redresseur 35 à aussi son
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anode connectée à. 1électrode 7. Ln ce point la tension entre le redresseur 34 et la. terre 33 B est alors'portée à 90 kilovolts et deux condensateurs 1 B et 1 C se trouvent connectés en série entre l'anode du redresseur 34 et la terre. Une connexion est éta- blie du collier 14- du condensateur 1 B à la cathode du redresseur
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5.5 et va l' a{lOue du redresseur 55.
Le filament clu redresseur 55 est chauffé par un auto-transformateur 40 de la même que
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celle ci-dessus mentionnée pour le redresseur 33, quoique la prise 41 A puisse correspondre à des valeurs de tension et de cou- rant différentes. De même, si on le désire, un autre type de redresseur peut être employé à la place des redresseurs précé- demment mentionnés, pour la raison que la tension est substantiel- lement accrue en ce point. On remarquera que par l'emploi de con- densateur conformes à cette invention, les dimensions d'encombre- ment du circuit à haute tension sont sensiblement réduites par rapport à celles d'un circuit équipé de condensateurs ordinaires.
De même, la forme et les particularités de construction des condensateurs 1 A, 1 B et 1 C conformes à cette invention laissent . toute liberté de choisir soit un montage en série télescopique, soit un montage en parallèle, en changeant au minimum la construc- tion des supports.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux formes et détails d'exécution décrits à titre d'exemple.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Condensateur électrique à haute tension comprenant un organe diélectrique cylindrique en forrae de bouteille, un re- vêtement métallique formant électrode sur la paroi interne de cet or- gane diélectrique et un revêtement métallique formant électrode sur une partie de la paroi externe du dit organe diélectrique, et ca- ractérisé en ce que l'organe diélectrique cylindrique comporte une partie rentrante.