Brevet FR2038254A1 — publié le 19710108

. !. 2038254 La présente invention se rapporte à un disjoncteur dont les durées de mise hors circuit sont extrêmement courtes et dans lequel deux pièces de contact creuses sont disposées, sous une pression de contact élevée, à l'intérieur d'une chambre remplie 5 d'un agent d'extinction gazeux. Ces disjoncteurs à chambres sous pression, qui interrompent un courant de court-circuit dans les limites de une ou deux demi-alternances, sont réalisés selon une conception déjà bien connue, en ce sens que les pièces de contact creuses mobiles sont séparées par des forces électrodynamiques, 10 l'air comprimé affluant dans l'intervalle de couplage engendrant tant le déplacement ultérieur des pièces de contact dans leur position finale que l'extinction de l'arc électrique. Toutefois, les déclencheurs électrodynamiques appliqués au potentiel haute tension exigent line dépense technique élevée, étant donné que la 15 commande de déclenchement doit être amenée du potentiel de terre au potentiel haute tension et que la charge du condensateur, amorçant l'impulsion de déclenchement et appliqué au potentiel haute tension, doit effectuer en outre la transmission de ce courant de charge par l'intermédiaire de transformateurs isolés pour la haute 20 tension. Un autre disjoncteur à chambre sous pression, conçu plus simplement, prévoit un déclenchement rapide tel que par suite de l'aération d'une chambre annulaire présente directement à l'intervalle de couplage, l'air exerçant une pression sur une 25 membrane à partir de l'extérieur parvient en aval de la face arrière d'un piston de commande, destiné à la pièce de contact creuse mobile, et provoque ainsi une séparation des pièces de contact. Il n'est cependant pas possible d'obtenir de cette façon une très grande vitesse de couplage, car le processus d'aération et le 30 processus de ventilation subséquent nécessitent une durée prolongée, en raison de l'inertie de l'air affluant, et la commande doit encore travailler également à 1'encontre de l'air comprimé adjacent. Par conséquent, l'invention emprunte une autre voie 35 pour réaliser, en fonction d'une construction simple, un disjoncteur à chambre sous pression, dont les durées de mise hors circuit sont extrêmement courtes, c'est-à-dire pour obtenir une interrup- 70 02300 - 2 - 2038254 tion du courant de court-circuit dans les limites d'une ou de deux demi-alternances. Conformément à l'invention, dans ce type de dis joncteur, l'une des pièces de contact creuses est réalisée d'une manière connue comme un contact à fonctionnement différé, 5 soumis à une pression élevée, et l'autre pièce de contact creuse mobile, se trouvant sous la-pression de l'agent d'extinction n'agissant que dans le sens d'une mise hors circuit, est retenu fermement dans la position de mise en circuit, par un dispositif d'arrêt à déclenchement extrêmement rapide. Cette forme de réali-10 sation du disjoncteur permet, d'une part, d'appliquer une pression de contact élevée et, d'autre part, d'obtenir une forte accélération des pièces de contact creuses dans le sens d'une mise hors circuit, après le déclenchement du dispositif d'arrêt, car aucune force opposée ne s'exerce à 1'"encontre du mouvement de mise hors 15 circuit, lin outre, lorsqu'il fonctionne par la voie électrodynamique, le dispositif d'arrêt peut déclencher en l'espace de quelques microsecondes. Un dispositif d'arrêt de ce type se compose avantageusement d'une bague de piston à élasticité interne, disposée dans une rainure annulaire du piston de commande de la pièce 20 de contact creuse mobile, et d'une rainure annulaire située conformément à la position de mise en circuit, pratiquée dans le cylindre de commande et dans laquelle la bague de piston occupant la position de mise en circuit s'engage par écartement au moyen d'un organe de verrouillage mis en action à partir de l'extérieur. 25 les dispositifs d'arrêt de ce type sont bien connus en soi. D'autres particularités de l'invention se dégagent de la description donnée ci-dessous d'un exemple de réalisation représenté aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une coupe de l'une des moitiés de la double 30 chambre de couplage d'un disjoncteur, dans lequel les pièces de contact occupent une position de mise hors circuit par suite de la pression exercée par l'agent d'extinction; et la figure 2 reproduit la commande de déclenchement du dispositif d'arrêt. 35 La chambre de couplage 2, reposant sur une console de sou tien 1, enferme, à l'intérieur d'une chambre de pression 3 renforcée par des-fibres de verre, l'intervalle de couplage formé ~ 70 02300 _3_ : 2038254 par las deux pièces de contact creuses 4 et 5. la pièce de contact 4 relativement fixe se trouve sous la pression d'un puissant ressort Belleville 6. Un ressort annulaire peut également être utilisé en lieu et place du ressort Belleville. Une saillie 7 5 s'applique, en fonction d'une voie déterminée de la pièce de contact 4, contre une partie fixe de l'élément de guidage 8 de cette pièce de contact. Les deux pièces de contact sont sous une pression de contact élevée dans la position de mise en circuit. A l'intérieur du piston de commande 9 de la pièce de contact creuse 10 mobile 5, on a pratiqué un évidement 10, dans lequel un organe de verrouillage 11 s'engage et maintient ainsi les contacts en prise l'un avec l'autre à l'sncontre de la pression adjacente de l'air d'extinction contenu à l'intérieur de la chambre 3 et du ressort Belleville 6. L'air comprimé pénètre par les conduits 12 dans la 15 chambre cylindrique du piston de commande 9. Afin que l'air comprimé ne puisse pas s'échapper de la chambre sous pression par l'intermédiaire de l'endroit de contact, les deux contacts sont étanchéifiés par un dispositif tubulaire 13, divisible dans la position de mise hors circuit. Ce n'est qu'au cours d'une mise 20 hors circuit que la partie 14 d'une bague d'étanchéité, située sur la pièce de contact creuse mobile 5, glisse sur la partie 13 et libère ainsi la voie de l'air d'extinction, de façon que celui-ci puisse affluer dans les deux sens, c'est-à-dire dans -la direction indiquée par les flèches, à travers les pièces de contact creuses, 25 et puisse ainsi éteindre l'arc électrique. Aux extrémités de la chambre, on a pratiqué des ouvertures d'évacuation par lesquelles les gaz de couplage peuvent parvenir à l'air libre. Ces ouvertures d'évacuation sont fermées après un temps déterminé par l'air comprimé agissant sur les coulisses des soupapes 16, de façon que 30 les pièces de contact' creuses 4 et 5 soient maintenues' ouvertes dans la position de mise hors circuit par la pression adjacente. Un sectionneur particulier n'est donc pas nécessaire. Bans le cylindre de commande de la pièce de contact creuse 5 ?.on a prévu un conduit de trop-plein 17? par lequel l'air comprimé parvient 35 sur la face arrière du piston 9, après une course déterminée de celui-ci, de sorte qu'il en résulte un. amortissement du mouvement de mise hors circuit. 70 02300 - 4 - 2038254 Pour la mise en circuit, l'air est amené, par l'intermédiaire d'un conduit d'air comprimé spécial 18, à un piston de commande 19 qui s'applique contre le-piston 9 après une course- déterminés et déplace la pièce' de contact creuse mobile de.nouveau dans 5 la position de mise en circuit, à l'encontre de la pression dt: ressort S et de l'agent d'extinction adjacent. Dans la position de mise en circuit, l'organe de verrouillage II, soumis à la pression d'un ressort, s'engage de nouveau dans l'évidement 10 du piston 9 et verrouille ainsi les deux pièces do contact dans cette position. 10 Pendant le processus de mise en circuit, l'air comprimé est amené simultanément à une soupape de dégagement dlair 21 par l'intermédiaire d'un organe d'étranglement 20, de" sorte que cet air comprimé ventile le conduit d'évacuation 22. Dès que la ventilation est terminée, les soupapes à coulisses 16 s'ouvrent de nouveau. 15 La mise en action du dispositif d'arrêt s'effectue par l'intermédiaire d'une tige isolante 23 articulée sur un bras de levier 24» Ce bias'de levier 24 est relié rigidement, de son côté, à un arbre rotatif 25. Les organes de verrouillage 11 sont fixés sur" les -extrémités de cet arbre rotatif 25. Ces organes parvien-20 nent, sous la pression d'un ressort 26 (figure 2), dans la position de mise en circuit entre une bague de piston élastique 27 et écartent ainsi cette dernière. La bague de piston s'engage dans le piston de commande 9* ainsi que dans une rainure 28 de son cylindre do commande. Il en résulte un verrouillage ferme qui ne peut 25 pas non plus être supprimé par la pression accumulée du ressort Eelloville 6 et de l'agent d'extinction adjacent. Ce nrest que lors qu'un déplacement de la tige 23 s'effectuant dans le sens descendant et d'un mouvement rotatif correspondant de l'arbre 25 qu'un déverrouillage se produit entre le piston 9 et son cylindre 30 de commande, de sorte qu'on libère ainsi une force d'accélération élevée qui déplace les pièces de contact 4 et 5 dans la position de mise hors circuit, en 1*espace de quelques microsecondes. Selon la figure 2, un dispositif de compensation hydraulique est monté dans le prolongement de la tige isolante 23 et 35 permet de compenser les modifications de la longueur de cette oxge" en fonction des variations de la température. La partie inférieure de la tige est accrochée à un élément 29 semblable à un piston et "70 02300 : 2038254 la partie supérieure de cette même tige est raccordée à un élément 30 similaire à un piston. Au cours .de..petits mouvements à développement lent de la tige isolante, un échange de liquide peut so produire entre les deux éléments semblables à un piston, sans que 5 la position do l'organe de verrouillage 11 en soit modifiée. JLn revanche, lors d'un mouvement de mise hors circuit de la tige 23, le liquide présent au-dessus et au-dessous des parties 29 et 30 ne peut pas être compensé d'une manière suffisamment rapide, de . sorte que ce mouvement est transmis entièrement à l'organe de ver-10 rouillage 11, tel que ceci est également désiré. la tige 23 est appliquée au potentiel de terre constamment sous la pression de l'air comprimé fortement sollicité, son piston de commande 31 est ainsi maintenu dans la position normale, également par un verrouillage de la bague de piston. L'organe de verrouillage 32 est mis en 15 action dans ce cas, d'une. manière connue, par la voie, électrodynamique, au moyen d'une décharge par choc, par l'intermédiaire d'un condensateur 33. Le déclenchement de la commande 31 peut s'effectuer par rapport à la pente du courant du secteur, de façon que la séparation des pièces de contact creuses soit engendrée en fonc-20 tion d'une durée minimale de l'arc électrique et, par. conséquent, d'un travail de couplage minimal. 70 02300 - 6 - 2038254 RjsïEEDICATIOÏÏS. 1.- Disjoncteur pour des durées du mise hors circuit extrêmement" courtes, dans lequel deux pièces de contact creuses sont disposées » sous une pression de contact élevée, à l'intérieur 5 d'une, chambre remplie d'un agent d'extinction gazeux, caractérisé en ce que l'une des pièces de contact creuse est conçue, d'une manière connue, comme un contact à fonctionnement différé, soumis à une pression élevée; et en ce que l'autre pièce de contact creuse mobile, se trouvant sous la' pression de l'agent d'extinction 10 n'agissant qu^ dans le sens d'une mise hors circuit, est retenu fermement dans la position de mise en circuit, par un dispositif d'arrêt à déclenchement extrêmement rapide. 2.- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt se compose d'une bague de piston 15 à élasticité interne, disposée dans une rainure annulaire du piston de commande de la pièce de contact creuse mobile, et d'une rainure annulaire située conformément à la position-de mise en circuit, pratiquée dans le cylindre de commande et dans laquelle la bague de piston occupant la position de mise en circuit s'en-20 gage par écartement au moyen d'un organe de verrouillage mis en action à partir de l'extérieur. 3.- Disjoncteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un levier plat est "monté, en tant qu'organe de verrouillage, sur un arbre rotat'if actionné par un déclencheur électro- 25 . dynamique. " 4»- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce' de contact creuse mobile peut être mise en * action, pour la mise en circuit, par un piston de commande séparé coiistructivement de cette pièce et entraîné par la voie pneuma-30 tique. Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de contact creuse relativement fixe se trouve sous la pression d'un puissant ressort annulaire ou ressort Belleville» 35 6»- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé .en ce que les pièces de conta.ct creuses sont étanchéif iées, à 70 02300 - 7 - 2038254 l'état do mise en circuit, contre toute pénétration de l'agent d'extinction, par un dispositif tabulaire, divisible pendant la mise hors circuit. 7.- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé 5 en ce que les ouvertures de décharge pour les gaz do- couplage peuvent être obturées par des soupapes à coulisses commandés par ces gaz. 8.- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une soupape à action différée, située dans la vcie.de 10 l'évacuation des gaz de couplage, est prévue pour ventiler cette voie d'évacuation pendant le processus de mise en circuit. 9.- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un conduit de trop-plein est pratiqué dans le cylindre de commande du contact de couplage mobile, de.façon que l'agent 15 d'extinction parvienne, pendant le mouvement de mise hors circuit, sur la face arrière du piston de commande, en vue d'amortir ce mouvement, 10.- Disjoncteur suivant la revendication caractérisé en ce que le déclencheur électrodynamique est mis en action par 20 rapport à la pente du courant du secteur, du façon que la séparation des pièces .de contact creuses s'effectue en fonction d'une durée minimale de l'arc électrique et par conséquent d'un travail do couplage minimal. 11.- Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérise 25 en ce que la tige de mise en action, montée à lfintérieur de la console de soutien pour le dispositif d'arrêt, est munie d'un système de compensation hydrau-lique, grâce auquel les modifications de la longueur de la tige de mise en action sont compensées en fonction des variations de la température.