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La présente invention, due à M. P. BURNIER, a pour but principal d'améliorer la répartition du potentiel en surface sur l'isolement à la masse de machines électriques au voisinage des sorties d'encoche de leurs bobinages.
On sait en effet que cette région constitue pour les isolements habituels un point faible, où l'on rencontre les plus fortes contraintes di- électriques en épaisseur et en surface, ainsi que des fortes contraintes mécaniques. Comme on le verra dans la suite, on constate par exemple que la demi-tension du conducteur apparaît sur'la surface isolante à une distan- ce relativement faible de la masse. Or, étant donné que la tenue des isolants en surface est très inférieure à leur tenue en 'épaisseur, il en résulte des phénomènes d'ionisation et même des aigrettes qui amorcent des défauts.
Plusieurs dispositifs ont été proposés pour diminuer cet incon- vénient: on a utilisé une manchette isolante placée autour de l'extrémité de la section de. bobinage ou bien un écran unique disposé à la surface de l'isolement sous une manchette, ou même à l'intérieur d'une manchette,;ou encore une peinture semi-conductrice à résistivité constante ou à résistivi- té graduée appliquée à la surface de-l'isolement. Ces dispositifs connus n'améliorent que très incomplètement la réparrition du potentiel en surface de l'isolement à la sortie d'encoche.
Certains laissant même subsister entre les manchettes et la surface de la gaine isolante une lame d'air défavorable à la conservation de l'isolant. 11 est à noter également que les manchettes isolantes imposent l'agrandissement de la section d'encoche à ses extrémités, ce qui complique la fabrication des machines-
Conformément à l'invention, on adapte d'une façon appropriée, la technique des bornes du type condensateur à l'isolement des machiner élec- tiques.
Cette adaptation consiste essentiellement à noyer dans l'épaisseur même de l'isolement des écrans conducteurs convenablement échelonnés de fa- çon à réduire sensiblement le gradient de la tension qui apparaît à la sor- tie des encoches.
Les caractéristiques de l'invention et ses avantages seront décrits plus en détail en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 repré- sente en coupe longitudinale une sortie d'encoche habituelle, et la figure 2 donne un exemple de réalisation d'une telle sortie suivant l'invention.
Sur la figure 1, on voit un conducteur simple ou multiple 1, char- gé à un potentiel U et isolé par rapport à la terre par une enveloppe isolan- te 2, logée dans une encoche d'un paquet 3 côtoies magnétiques qui fait partie d'une machine électrique quelconque.
En l'absence des moyens de la présente invention, les lignes équi- potentielles ontl'alure représentée en traits mixtes,; sur ce dessin la ligne U/4 correspond au quart du potentiel, la ligne U/2 à sa moitié, et la ligne 3/4U au trois quarts du potentiel par rapport à la terre, On voit qu'en surfa- ce, la différence de potentiel U/2 apparaît à une distance "d" de la terre 3.
Cette distance qui est pratiquement voisine de la demi-épaisseur de l'enveloppe isolante 2, est souvent très insuffisante.
Suivant la figure 2, on noie dans l'épaisseur même de l'isolement 2 des écrans conducteurs minces 4, 5, 6, 7, etc... dont;le nombre dépend de la tension. l'autre part, on décale comme représenté les extrémités de ces écrans successifs en les allongeant à mesure que leur potentiel est plus élevé.
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En supposant, par exemple, que l'écran intérieur 4 est relié au conducteur 1 et que l'écran extérieur 8 est relié aux tôles 3 qui sont mises à la terre, les potentiels des écrans intermédiaires sont déterminés (pour un champ alternai/ ) par les capacités respectives entre les écrans.On peut ainsi obtenir , par exemple, le potentiel U/4 sur l'écran 7 et le poten- tiel U/2 sur l'écran 6, comme représenté.
L'allure des lignes équipotentielles du champ électrostatique aux extrémités des écrans, représentée en traits mixtes, est déterminée par les écartements et les longueurs respectives des éléments 4, 5, 6 etc. : on est donc pratiquement maître de la répartition du gradient en surface de l'isole- ment 2, et on peut en particulier imposer à la ligne U/2 une allure telle que sa distance D à la terre 3 soit beaucoup plus grande que la distance d dans le cas de la figure 1; les autres lignes équipotentielles peuvent être orientées de façon à donner au gradient le long de la surface isolante une répartition sensiblement linéaire, c'est-à-dire théoriquement la plus favo- rable.
Les écrans décrits peuvent être réalisés à l'aide de peintures conductrices, ou bien de rubans, feuilles ou tissus de faible épaisseur tis- sés avec des fils métalliques ou rendus conducteurs de toute autre façon. Il est préférable de réaliser des écrans non-continus, ou bien suffisamment résistants pour éviter des courants de Foucault gênants qui peuvent résulter des champs magnétiques de fuites d'encoches.
Les écrans décrits peuvent être disposés au voisinage des sorties d'encoches seulement, ou bien sur la longueur totale des encoches.
L'invention peut s'appliquer aux sections à isolement discontinu ou continu.
L'expérience montre que l'invention apporte une très forte élé- vation de la tension d'amorçage d'effluves ainsi que la supression d'ionisa- tion et de décharges indésirables de toute nature, tant en tension de fréquen- ce industrielle qu'en impulsions de choc.
Elle permet également d'avoir la section d'encoche invariable sur toute sa longueur, ainsi que de réduire au minimum l'allongement des parties droites des sections hors du fer. L'application de l'invention permet de ne pas augmenter l'épaisseur de l'isolement.