Brevet FR2161096A1 — publié le 19730706

L'invention concerne une disposition d'électrodes pour chambres d'extinction sous vide. Pour les électrodes d'interrupteurs de puissance sous vide, abstraction faite de quelques exécutions extrêmemewt compliquées technologiquement et par conséquent à peine réalisables, on a toujours proposé et employé des exécutions en forme de disques. On sait que si la tension à couper augmente le diamètre de ceq électrodes en forme de disque doit augmenter. Cela exige de grandes chambres d'extinction d'arc et aussi de grandes masses à déplacer s'il faut obtenir de grands courants de coupure de l'ordre de quelques dizaines de kA. On a donc cherché deux façons d'arriver au but recherché en conservant cependant des diamètres admissibles pour les disques d'électrodes. Avec l'un des moyens, on a pratiqué des fentes, par exemple en forme de spirale dans les électrodes en disques, pour provoquer ainsi un mouvement de rotation de ltaxe autour de l'axe de l'électrode et réduire par conséquent la chape superficielle spécifique des électrodes par l'utilisation rXgu- lière de la surface totale, de sorte que les courants de coupure augmentent. Dans la deuxième solution, on travaille avec un champ magnétique produit par le courant de l'arc lui-même ou séparément, qui est dirigé le long de l'axe de l'arc, de sorte que les produits de l'arc sont maintenus comme dans une "bouteille magnétique" et qu'ainsi une augmentation de la tension de l'arc est empochée.Une telle augmentation de la tension de l'arc qui serait liée à un débit d'énergie fortement accru et par conséquent de nouveau à une charge superficielle spécifique plus élevée se présenterait Si l'arc se déplaçait totalement ou partiellement au delà du bord du disque d'électrode, autrement dit, si une partie des produits de l'arc quittait l'intervalle des électrodes. Les deux dispositions ont certes un certain effet et la première est effectivement appliquée dans les chambres d'extinction sous vide se trouvant sur le marché. Cependant, dans le fonctionnement avec des disques fendus dans le cas de très grands courants de coupure, les diamètres sont de toute façon trop grands, tandis que dans le cas de l'application d'un champ magnétique longitudinal, on peut bien empêcher que l'arc dépasse du bord, mais pas que, de plus dans une certaine mesure, il se solidifie en un point parce que son mouvement à travers le champ est supprimé.La conséquence en est qu'une partie des avantages obtenus est de nouveau supprimée, parce que la surface des électrodes n'est pas utilisée, et qu'une limitation de puissance par la charge superficielle spécifique admissible en fonction de la matière a lieu précisément aux poises de la surface de l'électrode où l'arc bruie. Une amélioration est bien obtenue si par exemple de la façon déjà proposée, les deux mesures décrites sont combinées entre elles. Ainsi, par exemple, on peut appliquer un champ magnétique dirigé obliquement par rapport à l'axe de l'arc, champ magnétique qui possède une composante axiale qui maintient la partie de l'arc, tandis que la composante radiale existant en outre met l'arc en rotation (voir la proposition de brevet "chambre d'extinction d'arc à grande puissance"). Une telle disposition conviendrait bien pour obtenir avec des électrodes un disque de diamètre admissible pour de fortes intensités de coupure; cependant, comme on peut le voir sans difficulté, cela ne pourrait s'obtenir qu'avec une grande- dépense. Le but de l'invention est d'éviter les défauts indiqués. -L'invention a pour but de trouver une disposition d'électrodes qui convienne pour la coupure de très forts courants et de plus exige une dépense technique relativement faible. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que les électrodes sont constituées sous forme de deux cuvettes mobiles axialement l'une par rapport à l'autre, emboîtées axialement l'une dans l'autre. Une forme d'exécution particulièrement pratique est caractérisée par le fait que la cuvette extérieure est plus longue que la cuvette intérieure de la course de l'interrupteur. La hauteur des parois des cuvettes est fonction de la puissance à couper, le diamètre du système ne varie donc pas avec l'augmentation de puissance et peut être maintenu constructivement dans des limites admissibles. La cuvette dont la masse est la plus petite est pratiquement l'électrode mobile qui, comme d'habitude, est reliée au carter de la chambre, par exemple par un soufflet métallique. En dehors de la zone de courant nominal qui peut être en une autre matière que la zone d'usure ; il peut encore être prévu d'une façon déjà proposée une zone d'usure pour courants faibles sur laquelle les arcs passent à partir de la zone de courant nominal avant d'atteindre la zone d'usure pour les courants forts. De plus, la zone de courant nominal peut être subdivisée d'une façon déjà proposée à la façon des électrodes 4/4 pour obtenir une amélioration des propriétés de commutation du système d'électrodes. Les zones d'usure en forme de cuvettes où les électrodes peuvent être fabriquées économiquement par exemple suivant un procédé de coulée approprié. Pour augmenter davantage encore les intensités de coupure et éviter que les cuvettes ne deviennent trop longues, celles-ci peuvent aussi être fendues de différente façon pour obtenir ainsi un allongement des parcours des arcs, avant que les arcs n'arrivent au bord. De préférence, les fentes ne sdit pas exécutées jusqu'au bord, pour ne pas affaiblir la stabilité mécanique et pour donner à l'arc l'occasion de tourner dans la zone marginale dans le cas où il devrait cependant atteindre celle-ci pour des puissances particulièrement grandes. Bien entendu, au lieu de fentes, on peut employer aussi d'une façon connue des garnitures en matière résistante. Les cuvettes peuvent présenter aussi, au lieu de parois cylindriques, des parois inclinées. Les parois peuvent aussi être inclinées l'une vers l'autre, de telle sorte que vers le bord la distance des électrodes goit assez grande. Les inclinaisons peuvent aussi être obtenues par le fait que l'épaisseur de la matière des parois des cuvettes diminue vers le bord. L'invention va être expliquée en détail ci-après à l'aide d'un exemple d'exécution. Dans le dessin annexé est représentée en coupe une disposition d'électrodes. La disposition d'électrodes se compose d'une cuvette électrode intérieure i et d'une cuvette électrode exté' rieure 2. Dans l'état représenté, l'électrode intérieure 1 s'applique sur l'électrode en cuvette extérieure 2 et en réalité les deux cuvettes électrodes 1, 2 se touchent dans la zone du courant nominal 3. L'électrode intérieure 1 fixée à la timonerie 4 est mobile dans le sens axial comme indiqué par la flèche 5. La course de cette cuvette électrode 1 est arr8- tée par rapport aux longueurs des cuvettes électrodes 1, 2, de telle sorte que, lorsque ces électrodes 1, 2 sont éloignées l'une de l'autre, le bord supérieur 6 de l'électrode intérieure 1 se trouve sur le même plan que le bord supérieur 7 de l'électrode extérieure 2. Dans le dessin, ce plan est indiqué par la ligne en pointillé 8 et la course de l'électrode est indiquée par la flèche 9.L'électrode intérieure 1 est pratiquement reliée au carter de la chambre par un soufflet non représenté. la surface extérieure de l'électrode intérieure 1 et la surface intérieure de 1' électrode extérieure 2 fonctionnent comme surface de déplacement de l'arc. les arcs se forment sur les surfaces annulaires de courant nominal 3. Comme d'habitude, ils sont entraînés vers l'extérieur par le guidage en forme de boucle du courant et parcourent les parois des cuvettes vers le haut. Il arrivent ainsi, comme indiqué schématiquement, successivement aux points 10, 11, 12. Comme déjà exposé, les cuvettes électrodes peuvent présenter en plus une zone d'usure pour courants faibles, les parois des électrodes peuvent être constituées coniquement par inclinaison appropriée des parois ou variation de l'épaisseur des parois et pour le prolongement des surfaces de déplacement de l'arc, il peut être prévu dans les électrodes en pot des fentes obliques ou des garnitures en matière résistante. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, à partir desquelles on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de ltin- Invention. REVEND I CAT0NS 10) Disposition d'électrodes pour chambres d'extinction sous vide avec une électrode fixe et une électrode mobile, caractérisée par le fait que ces électrodes sont constituées sous forme de deux électrodes en forme de cuvettes (1, 2) mobiles axialement l'une par rapport à l'autre, embot- tées coaxialement l'une dans l'autre. 20) Disposition d'électrodes suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'électrode extérieure (2) est plus longue que l'électrode intérieure (1) de la course des électrodes. 30) Disposition d'électrodes suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que la petite électrode intérieure (2) est exécutée sous forme d'électrode mobile. 40) Disposition d'électrodes suivant les revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'avec des diamètres prédéterminés des deux électrodes (1, 2) la longueur de cellesci est dimensionnée de façon correspondante à l'intensité du courant de coupure. 50) Disposition d'électrodes suivant les revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les électrodes (1, 2) présentent en plus une zone d'usure pour les courants faibles. 60) Disposition d'électrodes suivant les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les parois des électrodes en cuvettes (1, 2) sont dirigées coniquement vers l'intérieur ou vers l'extérieur. 70) Disposition d'électrodes suivant les revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que l'ouverture entre l'électrode extérieure et l'électrode intérieure (1, 2), du fait de la réduction des épaisseureede matière des parois des pots ou par l'inclinaison réciproque des parois des pots est plus grande au bord des0 potes que dans la zone des parties de fond. 80) Disposition d'électrodes suivant les revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que pour prolonger les surfaces de déplacement de l'arc, les électrodes (1, 2) sont munies totalement ou partiellement de fentes dirigées obliquement pgr rapport à l'axe des électrodes. 90) Disposition d'électrodes suivant la revendication 8, caractérisée par des fentes se terminant devant le bord des électrodes. 100) Disposition d'électrodes suivant les revendications 1 à 7, caractérisée par des garnitures en une matière de grande résistance électrique prévues dans les électrodes en forme de cuvettes provoquant un allongement de la surface de déplacement de l'arc.