BE506685A - - Google Patents

Description

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  CABLE ARME. 



   La présente invention est relative à des câbles électriques armés destinés aux hautes tensions. Le terme "armé" est utilisé en pratique dans deux sens distincts.Un des sens fréquemment utilisé se rapporte à une limitation d'action   (électro-statique,   magnétique ou   électro-magnétique)   du conducteur comme, par exemple, l'armature des câbles d'allumage pour avion, afin d'empê- cher une interférence extérieure avec la radio ou encore de protéger le câble de l'influence de systèmes extérieurs.   Vautre   sens utilisé se rapporte à une protection du câble lui-même de   l'action   d'agents nuisibles ou de   Inaction   de perturbation.

   C'est dans le dernier sens ci-dessus que le terme est tout d'a- bord utilisé dans la technique des câbles à haute tension, bien que les   problè-   mes qui sont soulevés soient les mêmes quel que soit le but pour lequel l'ar- mature est conçue. 



   L'invention est applicable aux câbles comportant différents isole- ments et conçus pour rendre des services dans des domaines très variés., Les câ- bles consistent, pour la plus grande part. en conducteurs de cuivre, solides ou toronnés, qui sont isolés avec du caoutchouc, de la toile vernie ou du pa- pier imprégné, et ont, par dessus le tout, un recouvrement protecteur pour évi- ter des dégâts à l'isolement, etc. Les gaines armées ou de plomb sont communé- ment utilisées comme armatures,ou, lorsque ces dernières n'existent pas, un ruban, un tressage ou une enveloppe pour le fil, en métal fin, sont utilisés mais même les câbles recouverts   de- -plomb   peuvent comporter une bande métalli- que mince, appliquée directement autour de l'isolement; des conduites ou des tubes métalliques creux sont également utilisés dans ce but.

   Tout câble quel- conque ayant une gaine ou un revêtement extérieur conducteur qui peut être mis à la terre pour emmener des   courants   de charge, sans le développement d'un po- tentiel excessif, peut être considéré comme étant armé. De tels éléments con- ducteurs mis à la terre emportent le courant de-charge pour la mise à la ter- re ou vers la source de courant,. 



   Avec les faibles tensions, une armature est habituellement de peu 

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 d'intérêt. Mais, lorsque les voltages sont élevés, des efforts ou sollici- tations électriques de valeur croissante se développent dans la substance isolante autour du conducteur, tel que le caoutchouc, le papier ou la toile vernie, qui, à leur tout, peuvent être entourés par de l'air ou par tout au- tre isolement convenable; ces efforts sont proportionnels aux lignes de for- ces électrostatiques qui émanent du conducteur et traversent les substances isolantes, pour finir à un autre conducteur de potentiel différent.

   Les gra- dients de potentiel qui s'établissent;de ce fait, dans différentes parties du circuit électrostatique dépendent de la conformation de la masse conduc- trice, de la longueur des trajets et des capacités inductives spécifiques relatives (S.I.C.) des matières isolantes.' 
Les gradients de potentiel dans un circuit diélectrique peuvent être évalués en utilisant des formules connues. Dans le cas d'un champ uni- forme, le gradient est approximativement égal à la chute de tension divisée par l'épaisseur de l'isolement.

   Lorsqu'il y a une longueur appréciable de trajet dans l'air en plus du trajet dans l'isolement solide, comme dans le cas par exemple où il n'y a pas d'armature, la densité de flux dans l'air est la même que dans l'isolement solide adjacent, et le gradient de poten- tiel dans l'air est égal au produit du gradient dans l'isolement solide et du rapport de la S.I.C. de l'isolement solide et de la S.I.C. de l'air qui est égale à 1. Comme la plupart des isolements solides ont de hautes va- leurs (de 3 à 6 ou 7) de S.I.G., il est évident que les efforts ou sollici- tations dans l'air peuvent être de 3 à 6 ou 7 fois supérieures à celles dans l'isolement solide immédiatement voisin.

   Four cette raison, lorsque le parcours total est court et que l'effort dans l'isolement-solide est par conséquent élevé, les efforts dans l'air sont souvent suffisamment grands pour donner, comme résultat, une rupture, c'est-à-dire, qu'ils provoquent une ionisation et la formation d'ozone. L'ozone est un agent oxydant très actif et il attaque la plupart des matières isolantes utilisées à présent. 



  Dans le cas d'un câble isolé au papier imprégné d'huile, la détérioration qui en découle comme résultat d'un effort électrique en présence d'un telle décharge prend la forme d'une production de cire, d'une production de gaz et d'une carbonisation. Le caoutchouc, qui est très communément utilisé comme matière isolante, est très rapidement oxydé et pour autant qu'il soit sous l'influence d'un effort métallique additionnel,:il se crevasse très rapidement. 



   Il arrive fréquemment que, bien que le câble soit armé par un ruban métallique, une gaine de plomb, ou par un fil quelconque tressé ou enveloppé, en vue de former un voile ou une gaze protectrice et bien que, probablement, l'effort soit limité à la masse d'isolement, le revêtement métallique   n'est   pas dans son entièreté en contact intime avec l'isolement sur lequel il est appliqué et, de cette manière, il se forme un court par- cours d'air en série avec l'isolement, entre le conducteur et le revêtement conducteur. Des sollicitations électriques élevées de la nature décrite pré- cédemment sont, par conséquent, provoquées lorsqu'un potentiel élevé est ap- pliqué sur le conducteur.

   Ceci a été démontré, dans la pratique actuelle, en utilisant des câbles très lourdement isolés présentant des armatures µ bande de cuivre; avec toutes les parties de la bande en contact étroit avec la matière isolante, les câbles ont résisté pendant des milliers d'heures sous des tensions élevées mais, lorsqu'une petite section ou un bord d'une petite partie de la bande était soulevé légèrement de l'isolement du câble, un dommage en ce p oint en est résulté sous la même tension après 6 ou 7 heu- res.

   Il est très évident qu'une telle condition supposant une légère sépa- ration de l'isolement d'avec le conducteur peut facilement se développer pen- dant le maniement du câble; et l'extrémité du ruban d'armature ou de tout autre revêtement, si elle est réalisée sans précaution spéciale, laisse un logement d'air avec comme résultat une haute concentration d'effort sur le bord du ruban, ce qui provoque des dégâts.

   Même lorsque l'isolement est ap- pliqué pour réaliser le conducteur de manière que la bande extérieure puis- se se terminer où l'isolement est de trop, il arrive souvent que de l'air soit compris au point où l'armature surplombe l'isolement du conducteur et l'iso-   lement appliqué au montage ; a trouvé que ceci était la raison pour laquelle   

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 des troubles se produisent fréquemment au.cours d'expériences à l'endroit des joints et des bornes. 



   - Suivant la présente invention, les dangers   dus.à   l'air emmagasiné surchargé sont   élimines.'.De   plus, la présente 'invention- procure une manière; simple de terminer l'armature aux joints et aux bornes. Ces objets sont at- taintes en introduisant, entre l'isolement solide et l'armature habituelle ou le conducteur métallique, un film ou une couche de revêtement de matière conductrice sur la surface de l'isolement solide. Divers-métaux tels que l'a- luminium, etc., le graphite et d'autres matières   d'une .nature   plus ou moins conductrice, comme on l'indique ici après, conviennent dans ce but et peu- vent être appliquées de diverses manières.

   Par exemple, ces matières peuvent être utilisées sous la forme d'une poudre comprise dans la surface de la ma- tière isolante ou dans la surface de la bande adhésive ou d'une bande équi- valente tressée ou enroulée d'une manière hélicoidale autour et à l'extérieur de   l'isolement,   ou bien elles peuvent être réduites en poussière dans l'i- ' solement. D'autres méthodes convenables d'application consistent à vaporiser une substance semi-conductrice sur la surface d'isolement ou à incorporer du graphite, une poudre métallique', etc. dans un milieu normalement isolant, tel qu'une peinture ou une laque, dont l'isolement du câble est   recouvert.   



  La résistivité de surface ainsi développée peut varier dans une gamme très large suivant l'emplacement. Dans des parties d'un câble suffisamment distan- tes des extrémités ou des joints , la résistivité peut''être faible ou elle peut être tout à fait élevée; en fait, lorsque le courant de charge est très petit ét que la chute de tension moyenne résultante est¯également petite, on a trouvé que des résistivités de surface d'une valeur égale à 100 méga- ohms par cm2 de surface et même des valeurs supérieures conviennent parfai- tement. A l'endroit des joints ou des bornes, une faible résistance n'est   évidemment pas possible ; unecouche à autre résistance à ces endroits à   l'avantage supplémentaire de rendre possible une construction de borne sim- plifiée, comme on le décrira ci-après. 



   La fig, 1 représente un câble dont la portion terminale est en-   veloppée   d'un ruban d'armature, la vue étant partiellement,en coupe trans- versale. 



   La fig. 2 est une vue similaire à celle de la figure , mais elle montre une extrémité de câble construite d'une manière modifiée. 



   La fig. 3 est une vue en coupe transversale d'une extrémité de câble réalisé d'une autre manière. 



   La fig.   4   est une vue montrant une autre modification d'une ex- trémité de câble. 



   La fig. 5 est une vue en coupe à travers une bougie d'allumage et à travers le câble qui y est rattaché, cette vue montrant une armature continue qui s'étend de la bougée d'allumage jusqu'à l'armature du câble. 



   Le câble choisi en vue de la description qui va suivre est un câble d'allumage qui est représenté à'la fig. 1 comme comprenant le conduc- teur 10 entouré par l'isolement en caoutchouc solide 11. Autour de l'isole- ment, est enroulé le ruban d'armature   12' et,   sur ce ruban, se trouve une gaine 19. Le ruban, en différents points le long du câble, peut être soule- vé del'isolement ou peut présenter un bord disjoint comme en 13, ce qui crée un petit espace d'air 14 de dimensions croissantes, mesurées à partir du bord de contact 15.

   Comme onl'a expliqué précédemment, des efforts ou sollicitations se développent dans cet espace' d'air et pour empêcher une sur- charge, une fuite est prévue pour le courant. de charge, c'est-à-dire, que la chute de potentiel le long de la surface isolante en dessous de la partie de ruban 13-15 est rendue inférieure à celle qui donne comme résultat une alté- ration de l'espace d'air, en prévoyant une matière conductrice de surface 17. 



  Lorsque l'espace devient suffisamment grand, comme en 16, pour résister   à   l'effort, la matière de surface n'est pas nécessaire.   Evidemment,   il n'y a pas de limite au degré de conductivité d'une telle surface pourvu qu'elle soit suffisamment éloignée des extrémités'du câble afin d'éviter un court- 

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 circuit. 



   Si le ruban d'armature se termine brusquement, comme en 18 à la fig. l, une concentration d'effort en résulte au bord du ruban et des ef- forts élevés peuvent se développerle long de la surface de l'isolement, près du ruban. On a par conséquent trouvé désirable de prévoir une extrémité mé- tallique évasée 20 pour l'armature, comme à la fig. 3, ou une extrémité en forme de cloche ou de calice   40,   comme   à   la fig.   4,.pour   assurer une distri- bution plus uniforme de l'effort. Mais, avec une extrémité évasée ou en for- me de cloche, il est difficile d'éviter l'introduction-d'une certaine quan- tité d'air au point 21 qui, par conséquent, est soumis à surcharge et finale- 
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 ment se brise.

   La disposition d'une surface 22 semi-conductrice,'qui émerge d'en dessous de   l'armature, et. qui   est en contact intime avec l'isolement, éli- mine de telles difficultés. Dans une telle disposition, la surface partielle- ment conductrice est rendue de résistance suffisamment élevée poux éviter une fuite, telle qu'elle résulterait en une décharge à partir du conducteur. 



   La construction d'extrémité présentée à la fig. 2 comprend un corps isolant 30. Celui-ci est utilisé pour terminer les armatures métalli- ques et il forme le sujet d'une autre demande de brevet déposée le 5 avril 1929 sous le n  de série 352877, demande qui a été accordée le 15 janvier 1935 aux Etats-Unis sous le n  définitif 1.987.971. Avec un tel isolement, un espa- ce d'air 32 peut être créé là où un revêtement par ruban relie l'isolement du câble à l'isolement appliqué. L'addition d'une pellicule conductrice, comme décrit ici, élimine la possibilité de troubles.

   Avec une telle construction, on a trouvé désirable de continuer le revêtement conducteur sur ou en dessous de l'isolement 30 comme en 33 et en 34 respectivement; un revêtement intérieur est protégé de la graisse et des dégâts et est, par conséquent préféré, sui- vant l'invention. ' 
La fig.   4   montre de plus l'extrémité en forme de cloche terminale   40,   qui est prévue avec des fentes   41.   Une telle extrémité armée, ou borne, peut être sertie autour d'une armature tressée en fils 42, par exemple, et les extrémités   43   des fils constituant l'armature peuvent être tirées'à tra- vers les fentes et fixées au moyen d'un anneau   44.   



   La fig. 5 représente une construction dans laquelle l'armature est poursuivie au delà de l'extrémité du câble en vue de prévoir un isole- ment complet d'un système d'allumage, depuis un distributeur jusqu'à une bou- gie d'allumage. Dans ce cas, l'isolement 50 entourant le câble est évasé par l'introduction   d'une pièce   isolante 51 réalisée en toute matière convenable, telle que celle dont il est question, par exemple, dans une autre demande de brevet au nom de la demanderesse, et la pellicule conductrice prévue sur le câble peut être poursuivie au delà de l'isolement, comme décrit précédemment. 



  Un écran cylindrique divergent 52 entoure l'armature du câble et s'étend dans la direction de la bougie d'allumage 53, comme représenté, 
Le revêtement ou l'armature supplémentaire, suivant la présente invention,ne doit pas recouvrir l'entièreté du câble; et, là où l'armature -habituelle est considérée comme suffisante pour les portions intermédiaires, l'application dudit revêtement supplémentaire peut être limitée aux   extrémi-   tés. Dans ce cas, l'un quelconque des dispositifs utilisés pour le câble pro- prement dit peut aussi être utilisé pour protéger les extrémités.

   Lorsque la gaine consiste en une conduite, l'invention trouve une particulière applica- tion aux douilles d'où le câble émerge, bien qu'il soit désirable également de prévoir le revêtement supplémentaire sur les-parties-de câble à l'inté- rieur de la conduite du fait du contact relâché y existant. 

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS. EMI4.2 am""'CD¯¯¯¯..,...""",U<;:r¯¯--CZOI¯"""C;:IODOOD"""",,",Q::;j=---"'" 1. Borne pour câble à haute tension, comprenant un conducteur, l'isolement entourant le conducteur, l'armature autour de l'isolement se terminant près de l'extrémité de l'isolement sous forme d'un élément conduc- teur évasé, ledit isolement ayant une couche semi-conductrice intimement as- <Desc/Clms Page number 5> socié avec sa surface, ladite couche émergeant d'en dessous de l'armature et s'étendant sous ledit élément conducteur évasé.

   2. Borne pour câble à haute tension, comprenant un conducteur, un isolement entourant le conducteur, un isolement de forme conique autour de l'isolement susdit, une armature autour de l'isolement cité en premier lieu et de l'isolement en forme de cône, ladite armature comportant une cou- che semi-conductrice intimement associée avec le premier isolement signalé et s'étendant sur la surface de l'isolement en forme de cône, et un élément conducteur s'étendant le long de l'isolement cité en premier lieu et le long de l'isolement en forme de cône et établissant un contact électrique, à in- tervalles, avec la couche semi-conductrice.

   3. Câble isolé au caoutchouc et armé, dans lequel des espaces ionisables entre l'armature et le caoutchouc sont supprimés en utilisant une bande adhésive placée entre l'isolement en caoutchouc et l'armature et en contact avec le caoutchouc, la face extérieure de ladite bande adhésive étant recouverte de métal.

   4. Dispositif suivant la revendication 3, comportant'l'addition d'un ruban métallique sur.la bande métallisée susdite.

   5. Câble isolé au caoutchouc et armé, comprenant un noyau de ma- tière conductrice recouvert d'un isolement en caoutchouc, d'une bande adhé- sive en contact avec le caoutchouc et comportant un revêtement conducteur extérieur, d'un ruban d'armature métallique en contact avec le revêtement, grâce auquel ies espaces ionisables entre le caoutchouc et l'armature sont éliminés, et recouvert aussi d'une protection mécanique quelconque.

   6. Câble électrique armé,, comprenant en combinaison: un conduc- teur; un isolement flexible autour du conducteur; une couche semi-conductri- ce en contact intime avec une surface de l'isolement et comprenant une ma- tière isolante contenant des particules conductrices, le contact et les ca- ractéristiques électriques essentielles de la couche persistant quels que soient la flexion ou le mouvement élastique de l'isolement; et un élément à conduction électrique, le long du câble, étant en contact électrique avec ladite couche de manière à maintenir le potentiel électrique de toute par- tie quelconque de la couche semi-conductrice, à une valeur moindre que celle à laquelle la cassure ou l'altération du milieu voisin se produit.

   7. Câble électrique armé comprenant en combinaison.- un conduc- teur ; un isolement en caoutchouc autour du conducteur ; couche semi-con- ductrice en contact intime avec une surface de l'isolement et comprenant de la matière isolante contenant des particules conductrices, le contact et les caractéristiques électriques essentielles persistant quels que soient la flexion ou le mouvement élastique de l'isolement; et un élément d'arma- ture à conduction électrique, le long du câble, en contact électrique avec ladite couche de manière à maintenir le potentiel électrique de toute par- tie quelconque de ladite couche semi-conductrice, à une'valeur moindre que celle à laquelle la cassure ou l'altération du milieu voisin se produit.

   8. Câble électrique armé, comprenant en combinaison-. un conduc- teur; un isolement flexible autour du conducteur; une couche semi-conductri- ce en contact intime avec une surface de l'isolement et comprenant de la ma- tière isolante contenant des particules conductrices, le contact et les ca- ractéristiques électriques essentielles de la couche persistant quels que soient la flexion ou le mouvement élastique de l'isolement;

   et un élément d'armature à conduction électrique, le long du câble, en contact électrique avec ladite couche., de manière à maintenir le potentiel électrique de tou- te partie quelconque de ladite couche semi-conductrice,à une valeur infé- rieure à celle où la cassure ou l'altération du milieu voisin se produit, ledit élément d'armature étant disposé en hélice autour de la couche semi- conductrice.

   9. Câble électrique armé, du type ne comportant pas de plomb, comprenant en combinaisons un conducteur; un isolement flexible autour du conducteur ; une couche semi-conductrice en contact intime ave-c une surface <Desc/Clms Page number 6> de l'isolement et comprenant de la matière isolante contenant des particu-, les conductrices, le contact et les caractéristiques essentielles de la cou- che persistant quels que soient la flexion ou le mouvement élastique de l'i- solement ; et un ruban d'armature métallique, présentant une conductivité de masse de-l'ordre de celle du cuivre, enroulé en hélice autour de la couche semi-conductrice et étant en contact électrique avec ladite couche.

   10. Câble électrique, comprenant: un conducteur isolé par du caoutchouc; une couche d'une composition à base de caoutchouc, contenant des particules conductrices, recouvrant la surface extérieure entière de l'i- solement du conducteur, pour réaliser une couche de la composition conductri- ce autour et en contact intime avec ledit isolement, ladite composition con- ductrice étant mise à la terre pour l'amener au potentiel de la terre et en- lever le courant de charge de l'isolement.

   11. Article de fabrication comprenant en combinaison : unconducteur électrique ; gaine isolante entourant le conducteur; et une armature électrique adjacente à une surface de la gaine, comprenant une mince paroi de matière fibreuse recouverte d'un mélange caoutchouté à base de graphite.

   12. Dans un câble électrique comportant en combinaison un conduc- teur et une masse d'isolement autour du conducteur, une couche semi-conductri- ce disposée en contact intime avec une surface de la masse d'isolement et com- prenant de la matière isolante dans laquelle sont incorporées des particules conductrices du point de vue électrique, le contact et les caractéristiques essentielles de la couche persistant quels que soient la flexion ou le mou- vement de la masse d'isolement, ladite couche servant à emporter le courant de charge vers un élément conducteur de contact, pour maintenir le potentiel électrique de toute partie quelconque de ladite couche semi-conductrice, à une valeur inférieure à celle à laquelle des troubles électriques nuisibles se produisent.

   13. Dans un câble électrique comprenant en combinaison un conduc- teur et une masse d'isolement autour du conducteur, une couche semi-conduc- trice en contact intime avec une surface de la masse d'isolement et comprenant une matière isolante dans-laquelle sont incorporées des particules de carbone conductrices du point de vue électrique, le contact et les caractéristiques électriques essentielles de la couche persistant quels que soient la flexion ou le mouvement de la masse d'isolement, ladite couche servant à emporter le courant de charge vers un élément conducteur de contact, pour maintenir le potentiel électrique de toute partie quelconque de ladite couche semi-conduc- trice, à une valeur inférieure à celle à laquelle des troubles électriques nuisibles se produisent.

   14. Dans un câble électrique comprenant en combinaison un conduc- teur et une masse d'isolement autour de ce conducteur, une couche semi-con- ductrice en contact intime avec une surface de la masse d'isolement et compre- nant une bande enroulée autour de l'isolement et comportant des particules conductrices du point de vue électrique incorporées dans sa masse, le contact et les caractéristiques électriques essentielles de la couche persistant quels que soient¯la flexion ou le mouvement de la masse d'isolement, ladite couche servant à emporter le courant de charge vers un élément conducteur de contact pour maintenir le potentiel électrique de toute partie quelconque de ladite couche semi-conductrice, à une valeur inférieure à celle à laquelle des trou- bles électriques nuisibles se produisent.

   15. Dans un câble électrique comprenant en combinaison: un con- ducteur et une masse d'isolement autour du conducteur, une couche semi-con- ductrice en contact intime avec une surface de la masse d'isolement et com- prenant de la matière isolante comportant des particules conductrices du point de vue électrique y incorporées, le contact et les caractéristiques électri- ques essentielles de la couche persistant quels que soient la flexion ou le mouvement de la masse d'isolement, ladite couche servant à emporter le courant électrique vers un élément conducteur de contact mis à la terre pour mainte- nir la couche à une valeur inférieure à celle à laquelle des troubles élec- triques nuisibles se produisent. <Desc/Clms Page number 7>

   16. Dans un câble électrique comprenant en combinaison un con- ducteur et une masse d'isolement autour du conducteur, une couche semi-con ductrice en contact intime avec une surface de la masse d'isolement et com- prenant de la matière isolante comportant des particules conductrices du point de vue électrique y incorporées, le contact et les caractéristiques électriques essentielles de la couche persistant quels que soient la fle- xion ou le mouvement de la masse d'isolement, ladite couche servant à empor- ter le courant de charge vers un élément conducteur de contact mis à la terre, de même longueur que le câble, pour maintenir la couche à une valeur inférieure à celle à laquelle des troubles électriques nuisibles se produi- sent.

   17. Câble électrique comprenant en combinaisons un conducteur; une masse d'isolement autour du conducteur; une couche semi-conductrice en contact intime avec une surface de la masse deisolement et comprenant de la matière isolante dans laquelle se trouvent incorporées des particules con- ductrices du point de vue électrique, le contact et les caractéristiques électriques essentielles de la cou.che persistant quels que soient la flexion ou le mouvement de la masse d'isolement; un filen contact avec ladite couche pour servir à emporter le courant de charge; et une gaine de recouvrement..

   18. Gâble électrique comprenant en combinaison; un conducteur ; masse d'isolement autour du conducteur; une couche semi-conductrice de matière conductrice non métallique en contact intime avec une surface de la masse d'isolement, le contact et les caractéristiques essentielles de la couche per- sistant quels que soient la flexion ou le mouvement de la masse d'isolement; un fil en contact avec ladite couche pour servir à emporter le courant de char- ge, et une gaine de recouvrement.

   19. Câble électrique comprenant en combinaisons un conducteur; une masse d'isolement autour du conducteur; une couche semi-conductrice de matière conductrice non métallique en contact intime avec une surface de la masse d'isolement, le contact et les caractéristiques essentielles de la cou- che persistant quels que soient la flexion ou le mouvement de la masse d'iso lement; une bande métallique en contact avec ladite couche pour servir à em- porter le courant de charge; et une gaine de recouvrement.