Brevet FR2181939A1 — publié le 19731207

L'invention concerne une disposition de buses de soufflage pour disjoncteur à gaz comprimé comportant au moins une buse de révolution, dont la fonction eonsiste à recevoir l'arc avant son développement ; l'arc est soufflé à l1intérieur de la buse de soufflage à l'aide d'un écoulement du gaz d'extinction. Il existe des buses simples et doubles pour disjoncteur à gaz comprimé, où l'arc est soufflé dans l'intérieur de la buse de soufflage à l'aide du gaz d'extinction. L'arc est ensuite allongé, refroidi puis éteint. L'arc est amorcé soit par la séparation des buses de soufflage qui servent egalement de contacts, soit par le déplacement d'une tige de contact (ou d'un tube de contact) shuntant les buses de soufflage séparées l'une de l'autre par une distance d'isolement. Ces disjoncteurs à gaz comprimé offrent les meilleures conditions d'extinction dans le cas où l'arc brule dans l'axe des buses de soufflage.L'arc est souvent éloigné de l'axe central des buses de soufflage soit à cause des champs magnétiques des conducteurs extérieurs et des influences des autres phases dans le cas d'un dis joncteur polyphasé, soit par les irrégularités des flux de gaz. Le pouvoir d'extinction du disjoncteur à gaz comprimé est ainsi diminue. Le but de l'invention est la mise au point d'une disposition de buses de soufflage pour disjoncteur à gaz comprimé, dans laquelle le pouvoir d'extinction du disjoncteur à gaz comprimé est amélioré au moyen d'un centrage forcé de l'arc dans la buse. Le problème a été résolu de la manière suivante. La buse de soufflage se compose d'une enveloppe métallique intérieure et d'une enveloppe métallique extérieure de révolution et selon une disposition coaxiale ; ces enveloppes ne sont liées électriquement que par une seule de leurs extrémités ; le courant est amené à la buse de soufflage vers l'extrémité de llenveloppe métallique extérieure qui est opposée à la zone de jonction des deux enveloppes ; puis il est transmis, par la zone de jonction et l'enveloppe métallique intérieure, à l'arc qui brûle à l'intérieur de la buse de soufflage et il sort ensuite de la buse de soufflage dans la portion de l'axe de révolution située au centre de la zone de jonction. Les courants extérieurs à l'enveloppe métallique extérieure, sont pratiquement sans influence sur l'arc qui brûle à l'intérieur de l'enveloppe métallique intérieure à condition que l'épaisseur de l'enveloppe métallique extérieure corresponde au moins à la profondeur de pénétration des ondes électromagnétiques à la fréquence du réseau dans la matiere de l'enveloppe métallique extérieure. I1 est connu qu'un conducteur traversant un tube et parcouru par un courant dont le sens est inverse du sens du courant parcourant le tube, est centré par les efforts électrodynamiques dus au courant. Les efforts électrodynamiques dus au courant permettent le centrage de l'arc dans le flux du gaz en cas d'irrégu larités dans le flux de gaz de soufflage. On va décrire, à l'aide des figures ci-jointes, des exemples de mise en oeuvre de l'invention. La figure I montre une disposition de buse double. Les figures 2, 3, 4 représentent trois variantes de buses simples. La disposition de la figure 1 comporte deux buses de soufflage identiques 1. Ces deux buses de soufflage I sont traversées par le courant de service lorsque le disjoncteur à gaz comprimé est fermé, et elles sont serrées l'une contre l'autre avec la pression de contact nécessaire. Elles sont séparées l'une de l'autre lors d'une ouverture. Le gaz d'extinction pénètre alors dans l'espace formé ainsi entre les deux buses de soufflage 1, comme l'indiquent les flèches 2 de la figure 1, pour se diriger vers l'intérieur des buses de soufflage 1, et souffler l'arc 3 à l'intérieur de ces buses de soufflage 1. La buse de soufflage I elle-meme se compose de deux cylindres 4 et 5 en disposition coaxiale. Les deux cylindres 4 et 5 ne sont liés électriquement que par la zone de jonction 6. L'amenée du courant est assurée par des bornes 7.Le courant se dirige de la borne 7 vers l'arc 3 à l'intérieur de la buse de soufflage 1, en passant par l'enveloppe métallique extérieure 5, la zone de jonction 6 et l'enveloppe métallique intérieure 4. Le courant sort ensuite de la buse de soufflage I en se déplaçant selon l'axe de révolution 8, situé au centre de la zone de jonction 6. Le centrage de l'arc 3 dans la buse de soufflage I est réalisé par le champ magnétique du courant qui traverse l'enveloppe métallique intérieure 4. Cette force de centrage, agissant en sens inverse des forces dues aux irrégularités éventuelles du flux du gaz d'extinction, maintient l'arc 3 jusqu a son extinction dans l'axe de révolution 8 de la buse de soufflage 1. La force de centrage compense en outre l'influence des champs extérieurs, tels que les champs alternatifs magnétiques à la fréquence du réseau, par lesquels l'arc 3 pourrait être éloigné de l'axe de révolution 8 de la buse de soufflage 1.Afin d'affaiblir encore davantage l'influence de tels champs magnétiques, on a choisi une enveloppe métallique extérieure 5, dont l'épaisseur est plus importante que la profondeur de pénétration ô des ondes électromagnétiques à la fréquence du réseau dans la matière de ltenve- loppe métallique extérieure 5. La profondeur de pénétration peut être déterminée à l'aide de la formule dans laquelle ôest la profondeur de pénétration en cm ; , la perméabilité relative ;I-io , la perméabilité du vide en Vs/A cm K, la conductibilité specifique en 1/Ohm cm et w, la fréquence du réseau en Hz. La figure 2 représente un autre exemple de disposition de l'invention. La buse de soufflage 9 se compose des enveloppes métalliques intérieure 10 et extérieure 11, qui sont en partie de forme conique. La surface des enveloppes métalliques 10 et 11 se trouvant dans le voisinage de la zone de jonction 12 ainsi que dans la zone 12 elle-même, est recouverte d'un isolant électrique 13. Les contacts fixes 14 du disjoncteur à gaz comprimé sont assujettis à l'enveloppe métallique intérieure 10. Une tige mobile 15 est retirée de l'enveloppe métallique intérieure 10 lors d'une coupure de courant. Le gaz d'extinction s'écoule vers l'intérieur de la buse de soufflage 9 en passant près de la tige mobile 15. En ce qui concerne l'exemple représenté par la figure 3, le gaz d'extinction s 'écoule de l'extrémité de l'enveloppe métallique intérieure 17 opposée à la zone de jonction 16 et se dirige vers l'intérieur de la buse de soufflage 18. L'arc 3 est allongé au moyen de la tige mobile 19 à l'intérieur d'une buse de Laval comportant une enveloppe isolante 20 et est ensuite éteint. L'épaisseur de l'enveloppe métallique extérieure 21 est inférieure à celle de l'enveloppe métallique intérieure 17. Ainsi, on obtient une répartition du courant sur la surface de l'enveloppe métallique intérieure 17 qui est particulièrement régulière. Par suite de la résistance ohmique plus élevée de l'enveloppe métallique extérieure 21, on obtient également une répartition plus régulière du courant dans la zone de jonction 16 La figure 4 représente une disposition avec des enveloppes métalliques intérieure et extérieure fixes 22 et 23, reliées par un élément de liaison 24 à l'endroit de la zone de jonction. Un isolant électrique 25 est placé entre les deux enveloppes métalliques 22 et 23 pour garantir une meilleure résistance mécanique de la buse de soufflage. Un contact d'arc 26 en forme de tige est disposé selon l'axe de révolution de la zone de jonction. Pour l'extinction de l'arc 3, le tube de contact 27 est déplacé dans l'enveloppe métallique intérieure 22 et le gaz d'extinction soufflé près du contact d'arc 26 se dirige vers l'intérieur de la buse de soufflage. La buse de soufflage peut également sistre conçue comne buse de Laval dans cette disposition. L'invention n'est pas limitée aux dispositifs faisant l'objet des exemples décrits. REVENDICATIONS 1/ Disposition de buses de soufflage pour disjoncteur à gaz comprimé comportant au moins une buse de révolution pour recevoir l'arc avant son développement, l'arc étant soufflé à l'intérieur de la buse de soufflage à l'aide d'un écoulement de gaz d'extinction, caractérisée en ce que la buse de soufflage est formée par une enveloppe métallique intérieure et une enveloppe métallique exterieure de révolution, qui sont coaxiales et liées électriquement par une seule de leurs extrémités, en ce que le courant est introduit dans la buse de soufflage vers l'extrémité de l'enveloppe extérieure qui est opposée à la zone de jonction des deux enveloppes, est transmis par la zone de jonction et ltenveloppe intérieure à l'arc qui brule à l'intérieur de la buse de soufflage et sort ensuite de la buse de soufflage dans la portion de l'axe de révolution située au centre de la zone de jonction. 2/ Disposition de buses de soufflage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'épaisseur de l'enveloppe extérieure correspond au moins à la profondeur de pénétration des ondes électromagnétiques à la fréquence du réseau dans la matière de l'enveloppe métallique extérieure. 3/ Disposition de buses de soufflage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que l'épaisseur de l'enveloppe métallique extérieure est inférieure à celle de l'enveloppe métallique intérieure. 4/ Disposition de buses de soufflage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'au moins la surface interne de l'enveloppe métallique in extérieure est nue et que le gaz d'extinction s'écoule danse buse de soufflage à partir de la zone de jonction des deux enveloppes métalliques. 5/ Disposition de buses de soufflage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la surface de l'enveloppe métallique intérieure et/ou de l'enveloppe métallique extérieure est recouverte, au moins partiellement, d'un isolant électrique. 6/ Disposition de buses de soufflage selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le gaz d'extinction s'écoule dans la buse de soufflage à partir de l'extrémité de l'enveloppe métallique intérieure opposée à la zone de jonction. 7/ Disposition de buses de soufflage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que deux buses de soufflage sont opposées l'une à l'autre par leurs zones de jonction et forment ainsi une buse double. 8/ Disposition de buses de soufflage selon l'une des revendications 1, 2, 3, 5 et 6, caractérisée par le fait qu'un contact d'arc en forme de tige est disposé selon l'axe de révolution de la zone de jonction. 9/ Disposition de buses de soufflage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'espace entre l'enveloppe métallique extérieure et lten- veloppe métallique intérieure est rempli, au moins partiellement, avec un isolant électrique.