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"PARAFOUDRES"
Les parafoudres actuels comportent essentiellement un ensemble d'éclateurs en série avec résistances spéciales qui varient en raison inverse de la tension. Ces résistances ont permis de réaliser des progrès considérables dans les caractéristiques et dans la tenue de parafoudres; par contre, le progrès des éclateurs a été jusqu'à présent moins notable.
Ceux-ci doivent remplir notamment les quatre conditions suivantes :
1 - Présenter un pouvoir de coupure adéquat pour l'in-
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terruption du courant "résiduel traversant les résistances et assurer l'arrêt de ce courant en un temps de l'ordre d'une
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demi-période au plus.
2 - Supporter sans' érosions notables le courant résiduel ainsi que les courants de choc, jusqu'au pouvoir de décharge nominal du parafoudre.
3 - Avoir, surtout aux ondes de choc ou aux hautes fréquences, une tension d'amorçage relativement basse, et pré- senter, malgré cel, une tension de désamorçage relativement élevée aux fréquences industrielles.
4 - Etre d'une construction simple, économique et peu encombrante.
Les éclateurs actuellement con nus ne remplissent pas d'une façon suffisante toutes ces conditions, et la présente invention a plus particulièrement pour objet de répondre au problème ainsi posé. Elle concerne également et d'une façon plus générale, l'agencement de parafoudres de moyenne et de haute tension qui comportent plusieurs perfectionnements exposés plus loin.
Conformément à l'invention, les parafoudres perfectionnés comportent une série d'éclateurs règlables, pourvus de moyens simples de soufflage magnétique dont le champ est excité par le courant qui les traverse, ainsi que des moyens pour assurer la répartition optima du potentiel sur lesdits éclateurs par l'intermédiaire de capacités appropriées associées à des résistances élevées et constituant une chaîne dans laquelle, aux faibles fréquences, la répartition est essentiellement déterminée par lesdites capacités, tandis que pendant les phénomènes transitoires à haute fréquence, elle est essentiellement déterminée par les dites résistances et par des capacités par rapport ',. la terre.
Grâce à cela, on obtient notamment @ la fréquence industrielle une répartition homogène facilitant l'obtention d'une tension de désamorçage relativement élevée, tandis que pour les ondes à front raide, on obtient une répartition légale qui abaisse sensiblement la tension
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@ d'amorçage par rapport à celle qui correspond à la fréquence indust rie lle .
Les autres moyens et avantages de l'invention résulteront de la description qui est donnée ci-dessous à titre d'exemple et qui concerne une forme de réalisation d'un parafoudre éta- bli pour une tension modérée de l'ordre de 7 KV par exemple.
Sur le dessin annexé, les fig. 1 et 2 représentent res- pectivement ce parafoudre. en coupe verticale et en coupe hori- zontale suivant l'axe A A ,le la figure 1 ; lafig. 3 est un schéma explicatif représentant le champ de soufflage magnéti- que, et la fig. 4 est un schéma des capacités et des résistan- ces qui interviennent dans la répartition des tensions.
Sur les fig, 1 et 2, on voit un récipient 1 en matière isolante fermé d'une façon étanche par le couvercle métallique portant la borne 3, reliée à la ligne sous tension. La partie inférieure est fermée d'une manière étanche par les éléments appropriés 4 et 5 qui sont reliés la terre- par le conducteur G et qui peuvent servir en même temps d'organes de support.
Le plateau de fermeture 4 supporte une pile de résistances spéciales 7, dont la valeur ohmique diminue suivant une loi appropriée lorsque la tension appliquée augmente; le centrage de ces résistances spéciales peut être assuré, par exemple, par des blocs isolants 8, ou de toute autre façon.
Cette pile est surmontée d'un certain nombre ae plateaux métalliques 9 A et 9 B etc., séparés par des entretoises iso- lantes 10 et centrés, comme représenté, par des languettes 11 découpées et rabattues, ou de toute autre façon. Le plateau 9 A norte sur une colonnette métallique 12 une électrode fixe 13 du premier éclateur, tandis que le plateau 9 B porte par l'inter- médiaire du boulon 14 l'électrode 15 réglable au même premier éclateur, électrode qui coopère avec 13. Les pièces 13 et 15 ont la-forme de cornes.
Aux plateaux 9 A et 9 B, sont attachées de toute façon ap-
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@ propriée les pièces polaires 16 et 17 en métal magnétique dont on voit la forme en plan sur la fige 2 et en détail sur la fig, 3. Les plateaux 9 A et 9 B portent également les secteurs 18 et 19 qui sont maintenus en place par des languettes rabat- tues 24 (voir fige 2) ou de toute autre façon. Ces secteurs sont constitues par une matière semi-conductrice à résistance relativement élevée telle par exemple ou'une résine synthéti- que comportant une faible quantité de conducteur dispersé.
La face supérieure du plateau 9B porte, dans une position opposée à celle de l'électrode réglable 15, une électrode fixe 20 identique à 13, et deux secteurs non représentés identiques à 18 19, de sorte que dans le cas où le parafoudre comporte par exem- ple cinq éclateurs en série, on a six plateaux 9 A, 9 B, 9 C etc et les secteurs résistants correspondants. Cet ensemble présente l'encombrement schématisé par letrait interrompu 21; il est maintenu en place par le ressort 22 et par le contact 23.
Au cours du fonctionnement des éclateurs, l'arc qui s'amor- ce en a de la fig. 3, produit un champ magnétique dont les li- gnes ,le force passent initialement suivant les traits mixtes; on comprend que ce champ qui tend à présenter une réluctance minima et ', s'étaler dans l'entrefer, exerce sur l'arc en a une poussée dans le sens de la flèche F, Cela correspond à une action de soufflage magnétique, de sorte que l'arc quitte immédiatement sa position de départ, en préservait efficacement la zone d'amor- çage contre l'action des arcs et que lc pouvoir de coupure des éclateurs est ainsi sensiblement augmenté.
Comne d'autre part, la tension de service à fréquence in- dustrielle que peut admettre chaque éclateur est relativement élevée grâce une bonne répartition des tensions qui sera exposée plus bas, le nombre d'éclateurs en série peut être réduit au minimum, ce qui simplifie la construction et limite l'encombre- ment. On voit ainsi que les conditions 1, 2 et 4, relatives au pouvoir de coupure élevé,à l'absence de fortes érosions et à la
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simplicité de la construction, définies dans le préambule du présent brevet se trouvent bien remplies.
En ce qui concerne la condition 3 relative aux tensions on se reportera ,), la fig. 4 qui représente le schéma électrique simplifié du parafoudre de l'invention en supposant 9. titre d'exemple qu'il comporte quatre éclateurs en série.
Les capacités entre les surfaces adjacentes des secteurs 18 et 19 de chaque paire de plateaux voisins 9 A, 9 B etc. sont figurées en Cs ;les résistances ohmiques de ces secteurs sont désignées par r : le tout constitue la chaîne représentée, branchée entrela ligne L haute tension et la résistance R de la pile des éléments 7 de la fig. 1; l'extrémité inférieure de R étant mise la terre.
Les condensateurs Cereprésentent les capacités entre les électrodes des divers éclateurs tels que 13-15, conformément à les capacités Cs sont beaucoup plus grandes que les capacités Ce dont le rôle est pratiquement négligeable. Les condensateurs en dérivation Cdl à Cd5 corresponuent aux capacités des plateaux 9 A, 9 B etc. avec toutes leurs armatures par rapport au sol ; sont beaucoup plus petites que Cs.
En supposant, pour fixer les idées, que Cs est de l'ordre de 10 micro-micro-farad, l'impédance capacitive de Cs pour la fréquence industrielle de 50 Herz est ue l'ordre de 3.108 ohms et si la résistance 1: est de l'ordre de quelques mégohms, la répartition des tensions qui apparaissent sur les capacités Ce des éclateurs devient pratiquement uniforme, car aux basses fréquences elle est essentiellement définie par les capacités Cs qui jouent alors un rôle prépondérant.
Par contre, ?,. des fréquences de l'ordre de 10.000 Herz par exemple, les impédances capacitives de Csdeviennent du même ordre que les résistances r, et à des fréquences de l'ordre de 100.000 Herz (correspondant au front des ondes produites par la foudre) elles deviennent négligeables.
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Jans ces conditions, le courant capacitif à haute fréquence (ou une impulsion à front raide) qui traverse la chaîne des condensateurs Cs, en négligeant toutes dérivations, est limité et défini par les résistances r.
Lais si, conformément à l'invention, les résistances sont alors du même ordre, sinon plus élevées que les impédances capacitives Cdl à Cd5 en dérivation, les courants qui passent par ces dernières ont une valeur de plus en plus importante à mesure que la fréquence augmente. Il en résulte quepour lesfréquences croissantes, la répartition des tensions entre les éclateurs Ce devient de plus en plus inégale et, partant, que la tension d'amorçage du parafoudre est de plus en plus abaissée.
On voit donc, que grâce à la combinaison décrite des capacités et des résistances appropriées, convenablement reliées en série et des capacités en dérivation, on obtient aux fréquences industrielles une répartition uniforme de la tension de ligne.
Ces moyens étant associés avec le soufflage magnétique décrit ci-dessus qui améliore sensiblement les propriétés déionisantes des éclateurs,ces derniers présentent une tension de désamorçage augmentée qui permet de les'faire fonctionner sous une tension de service relativement élevée, tandis que la répartition uniforme de la tension assure leur utilisation rationnelle < Ces deux caractéristiques permettent donc de réduire au minimum le nombre d'éclateurs en série.
L'efficacité de déionisation des intervalles d'amorçage présente également l'avantage de rendre la tension de désamorçage très voisine de la tension d'amorçage; celle-ci peut donc être choisie par éclateur aussi basse que l'on désire. Comme d'autre part, la répartition de la tension entreles éclateurs est pratiquement indépendante d'influences extérieures, point n'est besoin de prévoir une grande marge de sécurité dans le réglage; ceLte marge peut donc êtrechoisie aussi faibleque l'on désire.
Enfin, sous les ondes de choc front raide, la tension d'amorçage est sensiblement abaissée (facteur d'impulsion inférieur
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à l'unité) ce qui est, comme on le sait, une caractéristique avantageuse.
La condition 3 ci-dessus se trouve ainsi également réalisée, et il est à noter que ce résultat est atteint sans complications onéreuses, ni affaiblissement de la sécurité en service qu'entraine par exemple obligatoirement l'emploi de résistances de shuntage qui, dans certains appareils connus, sont parcourues en permanence par des courants ohmiques non négligeables.
Il est à noter que les moyens décrits peuvent être modifiés de diverses façons sa.is sortir du cadre de la présente invention On peut par exemple augmenter volontairement les capacités en dérivation, ainsi que les capacités en série . cela permet de maintenir la répartition uniforme de la tension entre éclateurs à la fréquence industrielle, et d'obtenir une répartition plus inégale en haute fréquence, c'est-à-dire d'abaisser dans une plus forte proportion encore la tension d'amorçage correspondante. cet effet, on peut notamment disposer les plateaux 9 9 B, 9 C, etc, dans la partie inférieure de l'appareil en dessous des résistances, au lieu de les placer dans la partie supérieure, ou bien alterner les blocs résistances 7 et lesdits plateaux.
On peut également métalliser une partie appropriée de la surface extérieure de l'enveloppe isolante 1 afin d'augmenter les capacités Cd par rapport à la terre.