Brevet FR2203157A1 — publié le 19740510

L'invention concerne un disjoncteur de puissance à volume de fluide réduit, avec au moins une colonne de polie, montée verti calmement avec des montants sur un bâti ou un tableau d'ar.nareil- lage, une liaison extérieure à la colonne de ple et reliant les parties supérieure et inférieure du disjoncteur, créant un circuit de fluide fonctionnant par thermosyDhonO Dans les disjoncteurs de puissance, le courant électrique passant dans le disjoncteur, provoque un échauffement dû aux pertes Joule dans les pinces conductrices et aux pertes par courants de Foucault dans les pie ces voisines.L'évacuation de cette chaleur présente de grandes dificultés. C'est pourquoi l'on contact déjà toute une série de disjoncteurs dans lesquels on a apporté une attention particulière à l'évacuation de chaleur. C'est ainsi que le brevet allemand 1 129 211 présente un disjoncteur de puissance pour une installation de distribution dans lequel, à l'intérieur d'une enveloppe en résine moulée, est prévu pour les gaz lors dè la manoeuvre, un réservoir à air à double paroi dont l'es- pace annulaire intermédiaire contient un produit refroidisseur en circulation.Par suite, les moyens d'extinction et de refroidissement y sont strictement séparés et l'extérieur de l'enveloppe en matière moulée, se trouve un échangeur de chaleur traversé par le produit refroidisseur qui s'y refroidit. Ce disjoncteur a toutefois l'inconvénient d'une constitution très compliquée, à cause du réservoir d'air à double paroi. De plus, l'effet refroidisseur est relativement faible, car la chaleur se produisant à l'intérieur du disjoncteur sur les pièces conductrices est d'abord prélevée par le fluide extincteur et communiquée ou transmise sur le côté interne du réservoir d'air, avant que se troduise le rèfroidissement proprement dit. On contact, en outre, un disjoncteur (brevet allemand 1 615 976), oui possède une colonne de pole présentant deux pièces d'extrémites métalliques, et qui est pourvue de dispositifs pour un effet de thermosyphon. Le fluide extincteur y circule à travers la chambre de counure de bas en haut. Un tube isolant, mince par ranç-ort à la section de la cnambre de coupure, reliant, à l'extérieur de cette cambre, les pièces métalliques d'extrémité, sert de retour d'un circuit fermé. L'huile échauffée par les pièces du disjoncteur, c'est-à-dire par les parties conductrices de courant, coule vers le haut et, à travers le tube isolant, vers le bas, d'où elle renonte à nouveau vers le haut.Le refroidissement est faible, car la surface des Pièces d'extrémité ne peut être choisie tron grande. les i-ces d'extrÛité servant d'échangeur de chaleur sont sous tension, car elles sot en liaison avec les pinces conductrices. Ceci est désavantageux, car un refroidissement spécial ou par circulation forcée au moyen de nroduits refroidisseurs, n'est pas possible. Bien plus, le refroidissement n'est obtenu que par rayonnement de chaleur, ce qui, par nature, n'est pas très important. Le but de l'invention est de créer un disjoncteur de puissance du type indiqué au début, qui évite les inconvénients des disjoncteurs connus. in particulier, le refroidissement doit être largement améliorée Ce problème est résolu en ce que la liaison extérieure à la colonne de piles constitue l'échangeur de chaleur. les appuis en matière isolante supportant les différentes colonnes de piles présentent chacun un évidement longitudinal fermé vers l'extérieur, ces évidements étant en liaison avec le fluide au-dessus et au-dessous des pièces de disjoncteur ; les perçages intérieurs longitudinaux des supports sont reliés à l'échangeur de chaleur. I1 est avantageux de prévoir au moins un tube refroidisseur comme échangeur de chaleur. Dans une autre exécution, il est avantageux que chacun des tubes de refroidissement soit fabriqué en métal, et présente des ailettes de refroidissement à sa surface extérieure. De plus, dans les disjoncteurs tripolaires, les tubes de refroidissement des trois piles peuvent être réunis entre euxo Dans l'alésage interne du support inférieur est prévu une soupape de retenue qui empêche le retour du fluide à l'échangeur de chaleur, au-dessous de la partie inférieure du disjoncteur. Dans une autre exécution, on peut monter dans le circuit d'huile, une pompe qui fait passer l'huile à travers la colonne de pole et l'échangeur de chaleur. En supplément, on n eut prévoir un ventilateur soufflant de l'air sur l'échangeur de chaleur, ce qui améliore l'évacuation de chaleur de cet échangeur. les avantages de l'exécution avec échangeur de chaleur, consistent en ce que, grâce à la liaison de l'échangeur de chaleur au fluide par les supports isolants, on peut prévoir un refroidissement su nlémentaire de l'échangeur au moyen d'un ventilateur, sans avoir à craindre de difficultés provenant de courants de fuite su-?erficielle ds à la souillure des surfaces extérieures des tubes refroidisseurs. On peut aussi exploiter la mtme constitution des colonnes de pôles, du b ti et de la commande d'enclenchement pour différents courants nominaux, que l'on utilise le disjoncteur sans refroidissement, avec un refroidissement par thermosyphon dans l'échangeur de cnaleur, ou avec refroidissement forcé par ventilateur. Un exemple de réalisation sera expliqué plus en détails à l'aide d'un dessin. La figure montre une colonne de pôle 1 d'un disjoncteur à puissance tripolaire à volume de fluide réduit, avec un échangeur de chaleur, en coupe. La colonne de pole 1 se développe verticalement et est fixée par deux isolateurs supports 2, en haut et en bas, a un ti 3. Sur le bâti 3 est disposée la commande - qui n'est pas représentée - et qui, au moyen de la barre isolante d'enclenchement 4, actionne le contact mobile 5 par un système de leviers, non représentés, et se trouvant à l'extrémité inférieure la du pile. les éléments de coupure de la colonne de polie 1 représentée, sont entourés d'un tube en matière isolante 6, ainsi que la pièce isolante 7, provoquant le courant d'air nécessaire pour provoquer la dissipation de l'arc lors d'une coupure. Ces pièces isolantes sont montées d'une façon connue en soi et la partie supérieure de la colonne de pole 1 est prévue une pièce de raccordement 8, reliée à une nièce support du contact fixe 10, fermant ainsi le circuit entte la pièce de raccordement et le contact fixe. Xe contact fixe 10 présente un alésage intérieur dans lequel s'engage le contact mobile 5, la surface extérieure de ce contact mobile 5 venant en contact avec la surface intérieure du contact fixe. Le contact fixe est relié à la pièce support 9 qui, par une nièce de forme 9a, surnorte effectivement le contact fixe. Pour obtenir un guidage de contact fixe à l'intérieur de la pièce de forme, et nour réaliser un montage flottant, des ressorts lOb sont prévus. A l'intérieur de la pie ce support 9, est prévue une ouverture 9c, pouvant étre fermée par une bille 9b, servant de soupape de retenue. me point de liaison entre la pièce de forme 9a et le contact fixe 10 est assuré par un élément support 9e pourvu de lumière 9d, Les lumières 9d permettent au fluide de passer par l'ouverture 9. Le contact mobile 5 est guidé par des galets de guidage, électriquement conducteurs, et il est relié a une tringlerie de guidage 12 et à une pièce intermédiaire lla, qui se trouve ellemême en liaison avec la pièce inférieure de raccordement 13. les isolateurs supports 2, présentent en leur milieu, un évidement longitudinal 2a, fermé vers l'extérieur et en liaison, par des perçages 14 dans le cylindre intérieur de la colonne de pôle 1, avec l'huile ou le fluide se trouvant au-dessus et audessous des pièces de contact. I1 est prévu, à l'extérieur du chassis 3 un tube 15 servant d'échangeur de chaleur, qui est relié en haut et en bas, aux alésages intérieurs 2a des supports 2. La fixation des supports à la colonne de pôle a lieu par une pièce tubulaire intermédiaire 16 qui entoure partiellement une tubulure intérieure 17. L'isolateur support ou le support luimême ceinture de mtme la tubulure intérieure 17. À l'intérieur de la pièce intermédiaire 16 du support inférieur, se trouve un élément de tube 19 avec une ouverture 20 et pourvu d'un siège pour une bille 18 servant de soupape de retenue. Le fonctionnement du dispositif sera expliqué ci-dessous. le fluide extincteur, ici de l'huile, chauffé par les pièces conductrices de la colonne de pble monte partiellement à l'intérieur et à l'extérieur de la bille creuse de manoeuvre, arrose les pièces de contact supérieures et s'écoule par le support supérieur vers le radiateur ou l'échangeur de chaleur. be fluide extincteur y est refroidi, et revient, par l'effet du thermosyphon, à la colonne de pole par le support inférieur. in disposant l'échangeur de chaleur entre les supports isolants ou les isolateurs supports, on obtient que l'échangeur de chaleur lui-mdme est au potentiel de la terre, alors que les autres éléments sont sous tension. les exécutions suivantes, non représentées dans le dessin, sont considérées encore comme appartenant à l'invention. On peut, pour un refroidissement forcé, prévoir dans l'échangeur de chaleur, ou à un autre endroit du circuit d'huile une pompe qui fait circuler l'huile dans le sens de la flèche repérée A dans le dessin. Par la pompe, on obtient une circulation accélérée du fluide, qui est encore pleinement efficace, même lorsque pour une raison quelconque ou continuellement, une des colonnes de niôle est hors circuit. La condition nour ceci est toutefois que les tubes de refroidissement de l'échangeur de chaleur, pour les différentes colonnes de pôle soient reliés entre eux0 On peut, en supplément prévoir aussi un ventilateur qui souffle de l'air de refroidissement sur l'échangeur de chaleur. Pour ceci, on peut avantageusement, envisager une cheminée guidant le courant d'air. Mais une cheminée ne nécessite pas absolument un ventilateur, car comme connu, un courant d'air est déjà créé devant l'échangeur par un effet de cheminée. R: Ys jTCh'PIOlIS 1. Bisjoncteur de puissance, à volume de fluide réduit, avec au moins une colonne de drôle, fixée verticalement par des supports, sur un bati ou un tableau d'aupareillage, où une interconnexion, formant un circuit de fluide par effet de thermosyphon est prévue, à l'extérieur de la colonne de pâle, entre le fluide situé au-dessus et celui situé en-dessous des pièces de disjonc- teur, celui-ci étant caractérisé en ce que la liaison extérieure à la colonne de pôle (1) constitue un échangeur de chaleur (15). 2. Disjoncteur de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports (2) portant chaque colonne de pble (1), sont en matière isolante et présentent chacun un évidement longitudinal (2a), fermé vérs l'extérieur, ces évidements étant en liaison avec le fluide au-dessus et au-dessous des pièces de disjoncteur, et en ce que ces évidements longitudinaux intérieurs (2a) sont reliés à l'échangeur de chaleur (15). 3. Bisjoncteur de puissance, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un tube de refroidissement est prévu comme échangeur de chaleur. 4. Disjoncteur de puissance, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube de refroidissement est fabriqué en métal, et présente des ailettes de refroidissement à sa surface extérieure. 5. Disjoncteur de puissance, selon l'ensemble des revendications 1 à 4, à trois colonnes de pâle, caractérisé en ce que les tubes de refroidissement sont reliés entre eux. 6. Disjoncteur de puissance, selon l'ensemble des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans l'évidement longitudinal intérieur du support inférieur, est prévue une soupape de retenue qui empêche un retour du fluide dans l'échangeur de chaleur. 7. Disjoncteur de puissance, selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans le circuit de fluide à travers la colonne de pâle, les isolateurs supports et l'échangeur de chaleur est montée une pompe. 8. Disjoncteur de puissance, selon l'ensemble des revendications là 7, caractérisé en ce qu'un ventilateur est prévu, qui souffle un courant d'air le long de l'échangeur de chaleur. 9. Disjoncteur de puissance, selon l'ensemble des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ltéchangeur de chaleur est entouré d'un puits d'aération monté verticalement et servant de cheminée. 10. Disjoncteur de puissance, selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un puits d'aération entourant l'échangeur de chaleur et le ventilateur, est prévu qui dirige le courant d'air créé par le ventilateur sur l'échangeur de chaleur.