Isolateur électrique pour hautes tensions. La présente invention a pour objet un isolateur électrique pour hautes tensions, du type condensateur, présentant un minimum de dimensions et de poids avec un maxi mum de pouvoir isolant et de solidité mé canique.
Jusqu'à ces jours, on a prêté plus de, soins, clans la construction d'isolateurs électriques, à la distribution d'efforts de potentiel cau sés par des fuites de courants qu'à clés ef forts dus au champ diélectrique. Des isola teurs nervurés ou à long chemin de fuite ont été établis pour compenser les. efforts dus aux fuites clé courant, mais clans bien des exemples, ils, ont tellement dérangé le champ diélectrique, par suite d'une ionisa tion de l'air ambiant, qu'ils en annulent la résistance de surface, donnant lieu à des crachements d'étincelles à des voltages si tués au-dessous des voltages pour lesquels ils sont, établis.
Des essais ont. été faits pour augmenter la solidité des isolateurs contre les perce ments électriques en employant des isola- leurs à cloches superposées, mais sans com pensation, l'ionisation de l'air entre les élé- nients individuels d'un pareil isolateur donne lieu à des oscillations à haute fré quence et. à des courants sur celui-ci, aug mentant les efforts auxquels il est soumis, à une valeur plus élevée due celle de la ré- ,#istance introduite par les membres a.ddi- t.ionnels.
L'isolateur électrique qui fait l'objet de cette invention comporte plusieurs mem bres juxtaposés en matière isolante, dont chacun possède un corps de forme telle qu'il se conforme sensiblement au champ élec trique dans lequel il est disposé, en com binaison avec des éléments en matière con ductrice établis par rapport auxdits mem bres de manière à former avec eux une sorte (le condensateur et avec des portions en écran de. forme telle qu'elles se confor ment sensiblement à des surfaces équipoten tielles dans ledit champ électrique.
Le dessin ci-joint, donné à titre d'exem ple, représente plusieurs formes d'exécution de l'objel clé l'invention. L a fig. 1 est, -moitié une vue de côté, moi tié une coupe verticale, de l'ensemble d'une première forr,e d'exécution; La fi-. 2 est une coupe partielle d'une variante; Les fig. 3 et 4 sont des vues framen- taües de chevilles de support pour l'isola t.eui ;
Les fig. 5, 6, 7 et S sont des vues schéma tiques représentant certaines caractéristi ques de l'isolateur perfectionné.
Dans l'isolateur de la fig. 1, une pince de serr@!ge 2 montée. sur le chapeau 3 de l'iso- latf_ar sert à 'a fixation du conducteur à haute tension au membre supérieur d'une pile de membres superposés 4 en matière isolante, par exemple en porcelaine.
(Dans la -.-armante de la- fig. <B>7</B>, cette fixation du conducteur s'obtient. par exemple au moyen d'uii fil de li-;
iturage.) Les. membres possè dent la forme cle cloche, ayant, des corps â de forme e,I-térieure se conformant, aux lignes de forcis du champ staitique qui s'é- tencl@-iit du conducteur 1 en convergence vers la i_iieville de support 6, dont une extrémité se ,- is;
e dans un creux partiellement taraudé l 1_ Ï atiqué dans le membre isolant inférieur 'i. !aucun (1_c-., membres isolants 4 est pour vu d'une portion en écran 3, ayant.
une forme de cloche éva=@'e telle qu'elle se trouve, sen- sib'_ernent en tous les points de sa surface, à anOe droit r.nr rapport aux lignes de forces du champ statique entourant l'isolateur, cett,- portion E--n écran étant faite d'une pièce ave: le corps 5 du membre isolant corres pondant.
Les parties 9 des membres isolants 4 et des éléments en matière conductrice 9.0 interposés entre ces membres isolants cons- titii@_nt avec- ceux-ci un genre de cond.en- sat:.
La. relation de la cheville de support 6 par rapport a @? conducteur 1 implique pour les ïiznes de force du champ statique une dii-@,--tion telle qu'elles s'étendent clans sen- sihi@@ment. la üi@me direction crue certains efforts niécanicïues, d'une manière qui sera expliquée plus loin, et les parties 9 des mem- lire s isolants ;
sont de dimensions telles qu'elles résistent à ces efforts tant au point de. vue électrique qu'au point, de vue mé canique.
Les corps 5 des membres isolants 4 cons tituent une portion principale centrale un plusieurs pièces de l'isolateur qui se con- foi me sensiblement aux lignes de force du champ statique au travers de tout l'espace séparant le conducteur et la cheville de sup port.. Grâce à cette disposition, on utilise, comme expliqué dans le brevet suisse 56692, complètement la. puissance diélectrique de l'air.
Quand l'isolateur est exposé à des con ditions de temps défavorables clans des ins tallations extérieures ou quand clans des installations intérieures, (les _,lohules (l'eau. des particules de poussière ou autres corps étrangers sont susceptibles de se déposer sur les surfaces de l'isolateur, ces conditions ne sont pas dérangées et la limite pour les cra chements d'étincelles ne sera. pas abaissée, à moins due la matière déposée ne devienne suffisamment volumineuse pour court-cir cuiter les éléments condensateurs.
Comme montré en fi--. S, les lignes de force du champ statique s'étendent, sans être dérangées, du conducteur 1 à la clic- v ille de support 6 ljar suite du fait. que, comme les portions en écran S se conforment à des sur faces équipotentielles et s'étendent dans le champ statique jusqu'à une région où il est relativement, faible, il n'y aura sensilAeolent aucune tendance en concentration d'effort. vers un point.
particulier.
En tan(: que les portions en écran à sur face diélectrique équipf-itentielle ne déran- gent pas le champ statique, elles se rap prochent (les caractéristiques d'un métal se trouvant. sous l'influence de celui-ci. I1 en résulte que ces portions en écran, ait lieu d'être en une matière isolante d'une lJ@;e avec les corps 5 des membres isolants 4, peu vent aussi être constituées par du métal.
comme clans la variante (le la fig. ?. Ici. les. portions en écran Ii sont faites d'une l@i@@ce avec les éléments en maure conductrice on métalliques 10 interposés entre les. corps 5 des membres isolants et. dont elles consti- tuent. des pro:on-ements. Le métal a cer tains avantages sur la porcelaine pour ces portions en écran.
Un avantage des portions en écran di électriques S, lorsqu'elles. sont exposées à la pluie ou à l'humidité, est. la bonne résis- t.ance qu'elles opposent à des fuites de cou rant.
Dans la première forme d'exécution, le chemin à fuite de courant du corps 5 de chacun des membres isolants 4 est de sen siblement la même résistance, mais en rai son de l'action de lavage plus intense de 'la pluie sur la portion en écran supérieure et (le la probabilité de dépôts de poussière plus grands sur la portion en écran infé rieure, le chemin à fuite de courant est for- nié de manière à, présenter une résistance augmentant légèrement et graduellement depuis l'extrémité supérieure à la portion centrale (le l'isolateur.
La disposition sus-décrite prévoit. tin cou rant de fuite sensiblement constant, clans des conditions mouillées et sèches, de la manière suivante: Mettons 1 - courant total du conducteur :1 la terre; I" - courant par l'isolateur; 11 =- courant. de. fuite sur l'isolateur.
Alors on aura toujours: <I>1 -</I> I" + h.
Par un temps sec, 1o domine largement. sur h, de sorte qu'on aura approximative ment: Quand l'isolateur devient mouillé, la plus grande partie du courant, de fuite deviendra shuntée par le moyen du chemin sur les portions en écran qui est proportionné de telle manière, comme indiqué plus haut, que Il est avec 1o clans un rapport sensiblement inverse à celui existant clans des conditions sèches, de sorte qu'on aura approximative ment: <I>I - Il.</I>
L'isolateur représenté rend ainsi d'excel lents services clans toutes les conditions at mosphériques.
Afin d'éliminer les efforts en cassure existant normalement dans le voisinage de la charbe positive, les membres isolants 4 ,ont proportionnés de telle manière et dis posés de telle manière entre les éléments. en matière conductrice qu'ils forment une série (le condensateurs élémentaires qui peu vent être individuellement de toute capa cité électrique désirée.
Le chapeau 3 constitue une électrode ter- ininale du condensateur composite, dont l'autre électrode terminale 12 est formée d'un recouvrement a zétallicltie appliqué sur la surface intérieure du creux 7 pratiqué clans le membre isolant inférieur 4.
Gomme montré dans la variante de la. fig. 3, la cheville de support 6 est d'épais seur telle qu'elle: occupe tout le creux 7 du membre isolant. inférieur 4. une couche de ciment 1 3 étant intercalée entre la cheville 6 et le membre isolant inférieur 4. Le même i éstillat électrique pourrait être obtenu si la cheville était en bois et la couche interca- taire 13 en matière conductrice.
Dans la variante de la fiZ. 4, la. cheville de support 6 est, entourée d'une gaine mé- tallique M s'ajustant clans le cieux 7 du ineinbre isolant inférieur 4.
II est à remarquer qu'il petit être avan- lageux d'employer pour les éléments inter médiaires<B>10</B> c,ritre les membres isolants une matière conductrice formée d'un ciment rondrcteur ayant le même coefficiqZt de di latation due les membres isolants 4. ce ci ment pouvant, par exemple, consister, en un iriélanlg,e de métal finement divisé, tel que (tri métal typographique, et d'un liant ad hésif, capable aussi de servir en même temps à l'assembla;
,e des membres iso lants ls.
Lorsque l'isolateur est en usage pour sup porter une ligne de transmission électrique, il est aussi soumis à des efforts de cisaille ment, par suite du poids des parties en sus pension libre (lu conducteur, qui s'étendent, dans une direction din,-'onale, du point, de connexion entre le conducteur et l'isolateur, vers le bas, à travers la portion centrale de ce dernier. Les flèches en fig. 7 montrent.
ces efforts qui sont prédominants clans une direction, par suite de l'action du vent ou de la neige, et les lignes de force du champ électrostatique peuvent être amenées à coïn cider approximativement avec ces, efforts.
L'inconvénient, d'une noin-coïncidence clés efforts mécaniques et, électriques est re- présenté par les fig. 5 et 6, clans lesquelles on a. pour raisons de simplicité, choisi la forme la plus simple d'isolateur de ligne, dans un champ électrostatique à lignes de force droites.
On comprend que le départ le plus -,"rancl de la coïncidence existe pour les efforts mécaniques et. les efforts électriques dirigE@s à angle droit les uns par rapport aux autres, ces efforts étant indiqués par les deux flèches horizontale et verticale, respective ment, clans les fi. 5 et 6. En supposant que les conditions soient comme représenté en fi-. ô, il y aura un certain moment, de flexif-)ii aux extrémités du corps diélectrique 7.5 par suite- des efforts mécaniques dans la direction horizontale.
Si l'on désire dimi nuer la. capacité électrique du corps diélec- trique. en augmentant sa longueur, on verra en fig. 6 qu'avec les mêmes efforts mécani ques, le moment de flexion sera considé- rablerà.,#ent augmenté en valeur. Avec des efforts mécaniques dirigés suivant, la flèche. en poiritilié (fig. 6<B>)</B>, en coïncidence avec les efforts électriques, il n'y a. pas de moment de flexiôn.
L'isolateur représenté à la. fig. i tient compte clé ces considérations en ce sens due les corps 5 des membres isolants 4 présen tent pour leurs portions adjacentes d'em- boit.ement une fnrme telle qu'elles se trou- vent à angle droit par rapport aux efforts sensiblement coïncidants.