Condensateur pour hautes tensions. Dans la construction des condensateurs pour hautes tensions on se heurte à une diffi culté provenant de l'influence des bords des plaques conductrices disposées en regard les unes des autres. La densité électrique croît, en effet, considérablement, quand on s'approche des bords des plaques et prend sur les bords mêmes une valeur très grande si ceux-ci sont minces ou coupés à angles vifs.
La tension disruptive à laquelle se produit le percement du diélectrique décroît avec l'augmentation de cette densité, de sorte que le condensateur peut être utilisé seûlement pour une tension de service beaucoup plus faible que celle qui correspond à l'épaisseur du diélectrique dans la, partie centrale des plaques, et même dans ces conditions il présente toujours sur ces bords des points faibles qui peuvent amener sa destruction.
La présente invention a pour objet un condensateur pour haute tension exempt de ces inconvénients, qui est caractérisé par le fait que chacune de ses plaques est constituée, au moins dans sa partie voisine des bords, par des tiges à surface extérieure arrondie dont ,l'écartement les unes des autres croît lors qu'on se rapproche des bords des plaques, dans une proportion telle pour chaque plaque que la distance entre plaques croisse à mesure qu'on se rapproche des bords.
Le dessin annexé représente en coupe transversale, fig. 1, et en élévation, fig. 2, un exemple de réalisation de l'objet de l'inven tion.
Dans cette forme d'exécution, chaque pla que est constituée par une partie cylindrique centrale a qui est constituée par deux tôles al et a2 soudées ensemble et bordées tout autour par un tube g soigneusement raccordé à la partie centrale par exemple, par de l'étain, pour éviter les angles vifs. De part et d'au tre de la partie centrale sont disposés des tubes c en forme d'anneaux qui sont reliés les uns aux autres par des connexions d faites de façon à éviter les parties de faible rayon ou les arêts aiguës. La distance entre plaques est réglée par des blocs e d'isolant placés de distance en distance.
Le diamètre des tubes c est en rapport avec les dimensions de l'ap pareil; en général le diamètre le plus avanta- gent est: compris entre le tiers et le dixième de la distance entre plaques. En se rapprochant des .bords des plaques,. l'écartement entre les tubes c augmente, mais inégalement pour les deux plaques voisines du condensateur, comme le montre la fis. 1, de sorte que la distance entre les tubes, c'est-à-dire entre les plaques, croît lorsqu'on se rapproche des- bords des plaque. De cette façon, la densité électrique ne croîtra pas dangereusement aux bords.
Ceci peut être d'autant mieux réalisé qu'il est possible alors d'augmenter le diamètre des tubes à la périphérie de la plaque tout en augmentant la distance de ces tubes à ceu=x des plaques voisines. Il suffit pour cela de régler convenablement les écartements des tubes successifs, comme on l'a. représenté sur la fis. 1.
Au lieu de tubes, on peut employer évi demment des tiges pleines. Les plaques peu vent être formées entièrement de tiges ou tubes.
Au point de vue pratique, on peut adopter des plaques circulaires formées d'une spirale-, de tiges dont les anneaux du bord s'écartent, 1a_ dernière spire se fermant ou non en cir conférence. On peut aussi adopter des plaques carrées ou rectangulaires formées de tubes ou tiges convenablement recourbées aux angles du carré ou du rectangle, la partie centrale des plaques pouvant ou non être constituée par une surface plane.
Dans le cas de plaques cylindriques, les cylindres peuvent encore être composés d'une sorte d'hélice à pas croissant quand on arrive aux bords. Comme toujours, le milieu peut être formé de tôle enroulée en cylindre, les tubes étant employés seulement vers les bords. La partie centrale pourrait aussi bien être faite de- tôles ondulées, avec ondulation sui vant des lines droites ou courbes.
Dans<B>le'</B> cas de condensateurs de grande longueur, si on a choisi la forme cylindrique, par exemple, on construira avec avantage plusieurs cylindres élémentaires de dimen sions réduites en longueur; chacun de ces cy lindres sera plus maniable et pourra, être cons titué de tôles ne présentant pas de joints dans le sens de la longueur. Chaque cylindre sera terminé par une ou plusieurs spires de tiges ou tubes qui serviront à relier les cylindres élémentaires- entre eux, en donnant à l'en semble une flexibilité facilitant le montage.
L'ensemble du condensateur sera placé dans une cuve étanche dans laquelle on intro duira un- liquide isolant, comme de l'huile; certaines huiles végétales sont tout à fait ap propriées à cet usage; elles ont une rigidité électrique considérable, dépassant 70.000 volts par cm, et une capacité spécifique élevée at teignant q,5 à 5, ainsi qu'un prix relativement bas.
Au lieu de liquides, on peut introduire une matière plastique, ou un solide comme la paraffine.
Pour éviter des accidents si des matières étrangères flottent dans le liquide, on peut disposer des barrières f en carton ou matière analogue.
Il est bien évident que' l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui vien nent d'être décrites; c'est ainsi que la dispo sition des tiges ou tubes, leur conformation et leur nombre peuvent varier dans de grandes limites, Les plaques peuvent être non seulement constituées par des feuilles métalliques pleines ou ajourées, mais encore être formées en tout ou partie par des substances telles que papier, carton, bois, ou autres, métallisées ou rendues conductrices de l'électricité.
Les plaques des condensateurs selon l'ïn- vention peuvent être reliées alternativement aux deux pôles d'une source de courant ou avec. alternance triple, quadruple, etc., dans le cas de plus de deux pôles comme pour les tensions polyphasées.
High voltage capacitor. In the construction of capacitors for high voltages one comes up against a difficulty arising from the influence of the edges of the conductive plates arranged opposite one another. The electric density increases, in fact, considerably, when one approaches the edges of the plates and takes on the edges themselves a very great value if these are thin or cut at sharp angles.
The breakdown voltage at which the dielectric breakthrough occurs decreases with the increase in this density, so that the capacitor can be used only for an operating voltage much lower than that which corresponds to the thickness of the dielectric in the, central part of the plates, and even under these conditions it always presents weak points on these edges which can lead to its destruction.
The object of the present invention is a capacitor for high voltage free from these drawbacks, which is characterized in that each of its plates is formed, at least in its part adjacent to the edges, by rods with rounded outer surface of which, the The distance from each other increases as one approaches the edges of the plates, in such a proportion for each plate that the distance between the plates increases as one approaches the edges.
The accompanying drawing shows in cross section, fig. 1, and in elevation, fig. 2, an embodiment of the object of the invention.
In this embodiment, each plate is constituted by a central cylindrical part a which is constituted by two sheets a1 and a2 welded together and bordered all around by a tube g carefully connected to the central part, for example, by tin, to avoid sharp angles. On either side of the central part are arranged tubes c in the form of rings which are connected to each other by connections d made so as to avoid parts of small radius or sharp edges. The distance between plates is regulated by blocks of insulation placed from distance to distance.
The diameter of the tubes c is related to the dimensions of the apparatus; in general, the most advantageous diameter is: between one third and one tenth of the distance between the plates. By approaching the edges of the plates ,. the spacing between the tubes c increases, but unequally for the two neighboring plates of the capacitor, as shown in fis. 1, so that the distance between the tubes, that is to say between the plates, increases as one approaches the edges of the plates. This way, the electrical density will not increase dangerously at the edges.
This can be achieved all the better since it is then possible to increase the diameter of the tubes at the periphery of the plate while increasing the distance of these tubes at ceu = x from neighboring plates. It suffices for this to properly adjust the spacings of the successive tubes, as we have. shown on the fis. 1.
Instead of tubes, one can obviously use solid rods. The plates can be formed entirely of rods or tubes.
From the practical point of view, it is possible to adopt circular plates formed of a spiral, of rods whose edge rings move apart, the last coil either closing or not in a circle. It is also possible to adopt square or rectangular plates formed of tubes or rods suitably curved at the angles of the square or of the rectangle, the central part of the plates being able or not to be constituted by a flat surface.
In the case of cylindrical plates, the cylinders can still be composed of a kind of helix with increasing pitch when one arrives at the edges. As always, the medium can be formed from sheet metal wound into a cylinder, the tubes being used only towards the edges. The central part could also be made of corrugated sheets, with corrugation following straight or curved lines.
In <B> the '</B> case of capacitors of great length, if the cylindrical shape has been chosen, for example, it is advantageous to construct several elementary cylinders of reduced dimensions in length; each of these cylinders will be more manageable and may be made of sheets having no joints in the lengthwise direction. Each cylinder will be terminated by one or more turns of rods or tubes which will serve to connect the elementary cylinders to each other, giving the assembly flexibility facilitating assembly.
The entire condenser will be placed in a sealed tank into which an insulating liquid, such as oil, will be introduced; some vegetable oils are quite suitable for this use; they have considerable electrical rigidity, exceeding 70,000 volts per cm, and a high specific capacity of up to 1.5 to 5, as well as a relatively low price.
Instead of liquids, one can introduce a plastic material, or a solid such as paraffin.
To avoid accidents if foreign matter floats in the liquid, barriers of cardboard or the like can be provided.
It is obvious that the invention is not limited to the embodiments which have just been described; it is thus that the arrangement of the rods or tubes, their conformation and their number can vary within wide limits. The plates can be not only constituted by solid or perforated metal sheets, but also be formed in whole or in part by substances such as paper, cardboard, wood, or others, metallized or made electrically conductive.
The plates of the capacitors according to the invention can be connected alternately to the two poles of a current source or with. triple, quadruple, etc., in the case of more than two poles as for polyphase voltages.