<Desc/Clms Page number 1>
La présenta invention concerne lu fabrication de condensateurs électriques du type bobiné qui eont utilisés dans les circuits à courant alternatif. On sait que, toutes les autres conditions restant les mêmee, un condensateur insérédans un circuit à courant alternatif est parcouru par une intensité qui est proportionnelle à la tension appliquée et à la capacitéde ce condensa- tour. Dans la pratique, comme le condensateur est réa- lisé avec un diélectrique imparfait, c'est-à-dire préaen- tant des pertes, eavec des armatures métalliques ayant une certaine résistance chaque, une partie de la puis- sa¯.ce appliquée au condensateur est dissipée sous forme de chaleur l'intérieur du condensateur lui-mêe.
La réduction de cette puissance dissipée l'intérieur du condensateur, l'amélioration des proprié- tés de3 matériaux utilisés at la possibilité de dissiper à l'extérieur lu chuleur interne produite de façon iné- vitable, constituent les problèmes essentiels du perfec- tionnement technique de ce type de condensateur.
La présente invention a cur objet un nouveau procédé de fabrication des condensatours destinés aux applications précitées qui permet une meilleure dissipa- tion de la chaleur interne profite.
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention sera décrite plus en dé- tail ci-après avec réf érence aux dessins ci-annexés dans lesquels :
Figure 1 illustre la partie du procédé conven- tionr.el de fabrication des condensateurs bobinés qui est conservée dans le procédé de la présente invention ;
Figure 2 illustre les nouvelles cractéristi- ques du procédé conforme à la présente invention ; Figure 3 représenta un groupe da plusieurs élé- ments de condensateurs, conformer à la présente invention, après assemblage ;
Figures 4 et 5 représentent plusieurs éléments de condensateurs qui forment trois groupes en série ;
Figure 6 montre le parcours du flux calorifi- que dans un condensateur comprenant des éléments bobinés conformes à la présente invention ;
Figure 7 montre le parcours du flux calorifi- que dans un condensateur constitué par des éléments bobi- nés selon le procédé ueuel.
Comme on le sait, la procédé de fabrication qui est actuellement et généralement adopté peur les con- densateurs du type considéré consiste à enrouler une ou plusieurs couche3 d'un film diélectrique ou de papier imprégné, entre deux armatures métalliques 1 et 2. n lu fin de l'enroulement, on coupe l'une des armaturesmétalliques, par exemple l'armature 1 , et, à une distance convenable de cette coupure, on coupe la deuxième armature 2, après quoi on poursuit l'enroule- ment, uniquement avec le papier ou le film pendant, un certain nombre de tours qui dépend des conditions du projet.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
prZa achèvement, 1';Elôoont de condon3at, tr se trouve donc entièrement ¯wcca:e:t :3r la diéle' brique.
On a constata qua ceJ GO:lde:1su'.;eurs, à ausa de leur revêtement isolait 2ler qui présenlc- égale- ment '.l..'1 pouvoir d'isolation te:minue élevé, pré-''nient une distribution non unitore de 1;a chaleur à l') ité- rieur de l'élément et, :1'rr,e (ùjon générale, une mauvaise conductibilité calorifique entre l'int4riear et l'axté- rieur.
Il en résulte l'apparition dans le condensa- teur de points chauds qui sont très nuisibles pour la du- rée de service du condensateur.
Le procédé, objet de la présente invention,
EMI3.2
consiste conne laa procédés usuels enrouler ensemble deux rubans conducteur s , en aluminium par exemple, en in-
EMI3.3
terposant entre ces rubans les épaisseurs con%.3nable3 de diélectrique cornue repré2en:é Ju; la figure 1 ;
mais il diffère substantiellement des prccédés usuelspar la fa- çon de réaliser la fin de l'enrouleront et par l'achève-
EMI3.4
ent de celui-ci, plus précixbont pur le fait qu'on s'arrange pour que 1'élément de condensateur bobiné soit toujours recouvert extérieurement par des feuilles métal-
EMI3.5
liques, en particulier des feuilles d'aluminiua, jusqu'à obtenir l'épaisseur nécessaire. 3i l'sl 4..an da condensa- te> axiale déjà et ait du type u=aa :1 , c'ast-a-dira s'il est recouvert par une matière 1:éiectriq¯ue, on doit pour obtenir le résultat recherche réaliser, conformèrent: à
EMI3.6
la présente invention, un ^ecou'JI'a.:.9:
. métallique exté- rieur ultérieur qui n'ost relié aux armatures du conden- suteur ni électriquement, ni mécaniquement. On voit sur
<Desc/Clms Page number 4>
les figures que, dans une forme de réalisation préféren- tielle, en coupe l'une des armatures 1 et, à une certaine distance de cette coupure qui assure l'isolement entre les armatures 1 et 2, on coupe tous les rubans diélectri- que3.
L'armature 2 qui subsiste estenroulée jusqu'à produire l'extérieur de l'élément une épaisseur d'alu- minium suffisante pour permettre lu transmission de la quantité de chaleur produite (voir figure 2).
Cette armature métallique 2 part du début de l'enroulement, elle en suit sans solution da continuité tout le développement interne et, à la fin, elle se pro - longe jusqu'à recouvrir extérieurement la totalité du condensateur. Pour l'observateur, il existe donc une dif- férence évidente entre le condensateur réalisé par les moyens habituels at le condensateur objet de la présente invention du fait que le premier est recouvert extérieure- ment par une matière diélectrique tandis que l'autre est recouvert par une matière conductrice, aluminium par exemple.
La présente invention est utilisable en parti- culier pour la réalisation des condensateurs qui doivent être insérés dans les réseaux à courant alternatif pour améliorer le facteur de puissance d'une installation.
Ceux-ci sont normalement réalisés par l'assem- blage de plusieurs condensateurs élémentaires dans une boite métallique unique, ces condensateurs élémentaires étant connectés en série ou en parallèle, en fonction de la tension nominale et de la puissance du condensateur global.
<Desc/Clms Page number 5>
Le nombre des groupa c condensateurs montés
EMI5.1
an série est déterminé d'apr.3 1.i règles connues qui fixent la meilleure utilisation t. ïrni co-écononique du diélectrique dans Ct1il1'..) co::a!:93 ur élémentaire.
Le nombre iei :::O-.i3r:.':Fl+;' ira élentairel3 con- n3atés en parallèle d4seni; au cet :::-31 re. de la puissance réactive nominale du conden.3ute-,r.
Les condensa élenjlre9 peuvont être réalisés selon l'une des diverses méthodes connues; avec arcature en saillie chacune par rapport à l'un des borde du diélectrique ou avec armatures en retrait par rapport aux borda du diélectrique. Cr. assemble les condensateurs élémentaires en les plaçant côté à cote comme représenté à la figure 3.
EMI5.2
Les groupes d' 1 "r..enta capacitifs placés côte à cote, et réalisés suivant la présente invention, se trouveront en contact par une armature. Lorsqu'on veut réaliser une série, on doit interposer une épaisseur de cartcn isolant 4 au moins sur la hauteur des armatures à nu qui doivent être isolées les unea des autres (partie de gauche de la figure 4). Si le condensateur est à arma- tures en saillie, on réalise la connexion sur la deuxième armature qui ne réalise pas l'enveloppement externe par
EMI5.3
une é11iaat1on par pulv-erijation sur la tête de l'élé- mont, comme représenté en 5, 6 figure 4.
Las bornes de sortie 7 et 6 sont soudées sur
EMI5.4
la métalliaation des deux groupas extrêmas, de condensa- tueurs élémentaires. Si les condanaataurs élémentaires sont à armatures en retrait, on réalise la liaison entre les deuxièmes armatures en introduisant, à l'intérieur
<Desc/Clms Page number 6>
de l'enroulement, des bandes métalliques au contact des armature. Les figures 4 et 5 montrent un exemple de montage séris-parallèle.
Ci: peut observer 1'amélioration de la dissipa- tion calorifique qui résulte de la présente invention, en étudiant les figures 6 et7 qui comparent les parcours des flux calorifiques à l'intérieur de l'élément dans un condensateur classique ot dans un condensateur conforme à la présente invention.
Dans ce.3 figuras, les flèches indiquent la di- rection du flux calorifique dans les divers pointe, la référence 9 désigne l'armature métallique qui recouvre extérieurement chaque élément capacitif particulier, la référence 10 la boîte extérieure qui contient l'ensemble des éléments capacitifs, et la référence 11 l'isolement relativementà la masse.
Dans le condensateur usuel (figure 7) où le di- électrique de recouvrement est indiqué par 12, la cha- leur produite à l'intérieur de l'élément A doit parcourir cet élément dans le sens du grand côté pour atteindre la boite 10.
Dans l'élément conforme à la présente invention, au contraire, le flux calorifique parcourt l'élément transversalement, et atteint la boite 10 à travers l'é- paisseur d'aluminium 9 qui se trouve à l'extérieur (fi- gure 6). Il en réalité que la différence de température entre l'intérieur de l'élément et la boite est plus faible.
En outre, le revêtement d'aluminium placé à l'extérieur de tous les condensateurs élémentaires rend plus uniforme la température de tous lea éléments, en
<Desc/Clms Page number 7>
abaissant davantage la température du point le plus chaud.
Dans les condensateur:) élémentaires fabriqués salon les procédés traditionnels, on a, à l'extérieur, un recouvrement constitué par plusieurs couches de matière diélectrique au lieu d'etreconstitué par une matière conductrice, aluminium par enmple, comme le prévoitla présente invention.
Ce diélectrique produit une différence de tem- pérature importante, parce qu'il est traverse par la cha- leur produite à l'intérieur du condensateur élémentaire.
Plus spécialement dans les condensateurs à armatures en saillie, la présence du recouvrement en diélectrique eu- tour de l'élément ne permet pas par suite de la présence des armatures qui sortent aux extrémités de cet élément de réduire l'épaisseur de l'isolation avec la boîte, iso- lation constituée par des épaisseurs de diélectrique re- couvrant l'ensemble du paquet de condensateurs élémen- taires.
L'amélioration du mécanisme de la dissipation calorifique apparait donc d'une façon encore plus évidente, si l'on compare le système d'enroulementtraditionnel avec le système prévu par la présente invention.
En remplaçant le recouvrement diélectrique exté- uleur par un recouvrement conducteur conformément à la présente invention, on obtient en outre une utilisation plus rationnelle des matériaux.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to the manufacture of electrical capacitors of the coiled type which have been used in alternating current circuits. It is known that, all other conditions remaining the same, a capacitor inserted in an alternating current circuit is traversed by an intensity which is proportional to the voltage applied and to the capacity of this capacitor. In practice, as the capacitor is made with an imperfect dielectric, that is to say pre- venting losses, with metallic reinforcements having a certain resistance each, part of the power applied. at the capacitor is dissipated as heat inside the capacitor itself.
The reduction of this power dissipated inside the capacitor, the improvement of the properties of the materials used and the possibility of dissipating the inevitably produced internal heat exchanger outside, constitute the essential problems of technical improvement. of this type of capacitor.
The present invention relates to a novel method of manufacturing condensers for the aforementioned applications which allows better dissipation of internal heat benefits.
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 illustrates that part of the conventional method of manufacturing coil capacitors which is retained in the method of the present invention;
Figure 2 illustrates the novel characteristics of the process according to the present invention; Figure 3 shows a group of several capacitor elements, according to the present invention, after assembly;
Figures 4 and 5 show several elements of capacitors which form three groups in series;
Figure 6 shows the path of the heat flow in a capacitor comprising wound elements in accordance with the present invention;
Figure 7 shows the path of the heat flow in a capacitor formed by elements wound according to the Ueuel process.
As is known, the manufacturing process which is currently and generally adopted for capacitors of the type in question consists in winding one or more layer 3 of a dielectric film or of impregnated paper, between two metal reinforcements 1 and 2. n read end of the winding, one of the metal reinforcements is cut, for example the reinforcement 1, and, at a suitable distance from this cut, the second reinforcement 2 is cut, after which the winding is continued, only with paper or film during a certain number of turns which depends on the conditions of the project.
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
prZa completion, 1 '; Elôoont de condon3at, tr is therefore entirely ¯wcca: e: t: 3r the die' brick.
It was found that this J GO: lde: 1su '.; Eurs, ausa of their coating isolated 2ler which also presents' .l ..' 1 high insulating power, pre - '' deny a non-unitary distribution of heat inside the element and, in general, poor heat conductivity between the inside and the outside.
This results in the appearance in the capacitor of hot spots which are very detrimental to the service life of the capacitor.
The method, object of the present invention,
EMI3.2
consists of the usual methods of winding together two conductive tapes s, aluminum for example, in
EMI3.3
terposing between these ribbons the con% .3nable3 thicknesses of retort dielectric repré2en: é Ju; figure 1;
but it differs substantially from the usual methods in the way of making the end of the winding and in the
EMI3.4
ent of this, more precixbont the fact that one arranges so that the element of coiled condenser is always covered on the outside by sheets of metal.
EMI3.5
liques, in particular aluminum sheets, until the necessary thickness is obtained. 3i l'sl 4..an da condensate> axial already and has the type u = aa: 1, that is to say if it is covered by a 1: electric material, we must to obtain the research result to achieve, conformed: to
EMI3.6
the present invention, a ^ ecou'JI'a.:. 9:
. subsequent exterior metal which is neither electrically nor mechanically connected to the capacitor frames. We see on
<Desc / Clms Page number 4>
the figures that, in a preferred embodiment, in section one of the reinforcements 1 and, at a certain distance from this cut which ensures the insulation between the reinforcements 1 and 2, all the dielectric tapes are cut 3 .
The remaining frame 2 is rolled up to produce the outside of the element a sufficient thickness of aluminum to allow the transmission of the quantity of heat produced (see FIG. 2).
This metal frame 2 starts from the start of the winding, it follows without any break in continuity all the internal development and, at the end, it extends until it covers the entire capacitor on the outside. For the observer, there is therefore an obvious difference between the capacitor produced by the usual means and the capacitor which is the subject of the present invention, owing to the fact that the first is covered on the outside by a dielectric material while the other is covered. by a conductive material, aluminum for example.
The present invention can be used in particular for the production of capacitors which must be inserted in alternating current networks in order to improve the power factor of an installation.
These are normally achieved by assembling several elementary capacitors in a single metal box, these elementary capacitors being connected in series or in parallel, depending on the nominal voltage and the power of the overall capacitor.
<Desc / Clms Page number 5>
The number of groupa c capacitors mounted
EMI5.1
a series is determined from apr.3 1.i known rules which fix the best use t. The co-economic element of the dielectric in Ct1il1 '..) co :: a!: 93 elementary ur.
The number iei ::: O-.i3r:. ': Fl +;' ira élentairel3 connected in parallel d4seni; at this ::: - 31 st. of the nominal reactive power of the conden.3ute-, r.
The condensa élenjlre9 peuvont be carried out according to one of the various known methods; with arcature projecting each relative to one of the edges of the dielectric or with reinforcements set back relative to the edges of the dielectric. Cr. assemble the elementary capacitors by placing them side by side as shown in figure 3.
EMI5.2
The capacitive groups of 1 "r..enta placed side by side, and produced according to the present invention, will be in contact by an armature. When it is desired to produce a series, one must interpose a thickness of insulating card at least 4. on the height of the bare reinforcements which must be insulated from each other (left part of figure 4). If the capacitor is with protruding armatures, the connection is made on the second reinforcement which does not make the connection. external wrap by
EMI5.3
an e11iaat1on by spraying on the head of the mount, as shown in 5, 6 figure 4.
The output terminals 7 and 6 are soldered to
EMI5.4
the metalliaation of the two extreme groups of elementary capacitors. If the elementary condanaataurs have recessed frames, the connection between the second frames is made by introducing, inside
<Desc / Clms Page number 6>
of the winding, metal bands in contact with the reinforcement. Figures 4 and 5 show an example of a seris-parallel assembly.
Ci: can observe the improvement in heat dissipation which results from the present invention, by studying Figures 6 and 7 which compare the paths of the heat flows inside the element in a conventional capacitor and in a compliant capacitor. to the present invention.
In these 3 figures, the arrows indicate the direction of the heat flow in the various points, the reference 9 designates the metal frame which externally covers each particular capacitive element, the reference 10 the outer box which contains all the elements. capacitive, and reference 11 for isolation from ground.
In the usual capacitor (figure 7) where the overlap dielectric is indicated by 12, the heat produced inside element A must travel through this element in the direction of the long side to reach box 10.
In the element according to the present invention, on the contrary, the heat flow traverses the element transversely, and reaches the box 10 through the thickness of aluminum 9 which is on the outside (figure 6 ). In reality, the temperature difference between the inside of the element and the box is smaller.
In addition, the aluminum coating placed on the outside of all elementary capacitors makes the temperature of all elements more uniform.
<Desc / Clms Page number 7>
further lowering the temperature of the hottest spot.
In elementary capacitors :) manufactured using traditional methods, there is, on the outside, a covering made up of several layers of dielectric material instead of being made up of a conductive material, aluminum per enmple, as provided for in the present invention.
This dielectric produces a significant temperature difference, because it is traversed by the heat produced inside the elementary capacitor.
More especially in the capacitors with protruding armatures, the presence of the dielectric covering around the element does not allow, as a result of the presence of the armatures which come out at the ends of this element, to reduce the thickness of the insulation with the box, insulation made up of dielectric layers covering the entire package of elementary capacitors.
The improvement of the heat dissipation mechanism therefore appears in an even more obvious way, if we compare the traditional winding system with the system provided by the present invention.
By replacing the outer dielectric cover with a conductive cover in accordance with the present invention, a more rational use of materials is further achieved.