Brevet FR2246958A1 — publié le 19750502

La présente Invention concerne un dispositif de contacts interrupteurs électriques ayant une action magnétique sur l'arc de coupure, ce système présentant deux contacts dont l'un comporte deux branches dans lesquelles le courant passe dans des directions opposées. L'une des branches forme avec l'arc et avec le deuxième contact, une boucle de courant. La deuxième branche se trouve en dehors d'un plan formé par la direction de l'arc et par la direction de la dimension principale de la première branche Selon une réalisation particulière, la seconde branche peut encore être subdivisée et séparée en deux conducteurs, dont ltun d'eux est disposé respectivement parallèlement au plan de déplacement de l'arc et près de l'arc. La force magnétique due au courant dans la deuxième branche est dirigée dans le sens de l'arc. Elle augmente ainsi la vitesse de déplacement de l'arc qui, après ouverture des contactes, est soufflé par la force magnétique d'entraSnement, laquelle le déplace et l'allonge.En général, l'arc est entraSné entre des t8les d'extinction qui sont disposées en une chambre d'extinction suivant le sens de parcours de l'arcs Par suite du soufflages de la subdivision dans des tales d'extinction et du refroidissement dans une chambre d'extinction, l'arc doit absorber une haute tension afin que la durée du flux de courant après ouverture des contacts soit abrégée et que les conditions d'extinction soient améliorées en conséquence. En outre par une désionisation permanente - par exemple à l'aide d'air pulsé - l'arc doit 8tre aussi désionisé suffisamment vite lors du passage, par zéro du courant pour que tout réallumage de l'arc soit exclu. Des dispositions particulières peuvent être prévues à cette fin. L' arc peut par exemple être soufflé par un flux de gaz, en particulier d'hexafluorure de soufre S6 ou mEme il peut être soufflé par un flux qulil crée lui-mSme. Si l'arc se trouve dans un canal dtécou- lement formé par la chambre d'extinction, un flux de gaz peut Entre créé par les forces de Lorentz, s'appliquant sur l'arc, flux qui par son inertie intervient pour désioniser pendant le passage par zéro du courant et immédiatement après ce passage par zivo du courant. Si le déplacement de l'arc est empochez i l'extrémité d'un tel canal de flux, par exemple par la paroi de la chambre, il se forme alors un double tourbillon, d'une manière connue, par suite de la force de LorentzO le gradient de température en direction de la paroi et, avec lui, la conduction de chaleur dans cette direction et en proportion également, le gradient de tension d'arc sont accrus par ce double tourbillon. L'effet de soufflage et de désionisation reste à peu près conservé sur l'arc. L'élément défavorable dans ce genre de refroidissement de l'arc, c'est que le flux est composé d'un gaz non encore refroidi et aussi, incomplètement désioniséO On a reconnu de plus, que l'effet de refroidissement de ce flux est fonction du rapport du diamètre de l'arc à la largeur du canal de flux et, par là, de l'intensité du courant L'objet fondarnental de l'invention est, par conséquent, d'amCliorcr l'effet d'extinction d'un tel dispositif.L'invention tient dans le fait que le dispositif de contact est installé dans une chambre d'extinction, dont la paroi frontale qui est disposée dans la direction de déplacement de l'arc et dont les parois latérales qui sont disposées parallèlement au plan de déplace ment de l'arc sont percées au moins partiellement0 Du fait des parois de la chambre d'éxtinction qui sont percées, la pénétration de flux et la désionisation de l'arc sont notablement améliorées étant donné que la surface se trouvant disponible pour l'évacuation de la chaleur contenue dans le gaz est accrue en rapport et que la formation d'un double tourbillon par reflux des gaz est évitée, La désionisation se produit ainsi pour l'essentiel, par évacuation du gaz conducteur dans le flux de gaz0 L'écartement des parois latérales du canal de flux peut être choisi de préférence au moins un peu plus petit que la largeur des contacts mobiles l'un par rapport à l'autre, en particulier plus petit que la largeur de l'appui des contacts du dispositif de contact0 A cette fin, les parois latérales peuvent être respectivement pourvues d'une saillie en forme de nervure. De plus, la hauteur du canal de flux peut être choisie au moins un peu plus grande -que l'écar- tement des contacts dans la position d'ouverture. On obtient un autre effet d'extinction amé- lioré par le fait que la chambre d'extinction se trouve au moins en partie dans un boîtier fermé Dans ce boîtiers les gaz sortant de la céramique perforée ou poreuse devant l'arc affluent à nouveau dans la chambre d'extinction, derrière l'arc, de sorte qu'il se forme une circulation de flux avec effet de refroidissement accru en rapport sur l'arc. L'effet du soufflage magnétique propre de l'arc est essentiellement fonction de la force de Lorentz produite et ainsi, de la grandeur du champ magnétique devant la paroi perforée Pour amplifier ce champ magnétique, on peut utiliser des aimants permanents ou , l'adduction de courant aux emplacements des contacts peut être choisie de telle sorte que l'intensité du champ, devant la paroi de fermeture perforée, soit accrue On doit toutefois éviter que, du fait de cet accroissement du champ, une augmentation des forces de soulèvement des contacts n'apparaisse pas en meme temps Pour la suite des explications sur itin vention, on se référera au dessin où sont représentées sché matiquement sur la figure 1, une réalisation d'un dispositif connu et sur les figures 2 et 3, respectivement une coupe d'un exemple de réalisation d'un perfectionnement de chambre d'extinction selon l'invention D'après la figure 1/ i1 est prévu deux contacts 3 et 4 mobiles l'un par rapport à l'autre dans lesquels le courant indiqué par les flèches 12 et 13 a un sens opposé et forme une boucle de courant avec l'arc 180 Le courant évacué par la borne de raccordement 59 et dont le sens est indiqué par une flèche 14, se divise, conformément à la disposition suivant le brevet connu, en deux branches 46 et 47, dont l'une d'elles est disposée parallèlement à l'arc 18 et près de cet arc. La force magnétique due aux courants 12 et 13 sur l'arc 18 est encore accrue par les courants partiels circulant dans les deux conducteurs 46 et 47 Sous 1' ef- fet de ces forces, l'arc 18 est déplacé dans le sens parallèle aux conducteurs 46 et 47 et à la borne dis raccordement 49, comme l'indique la flèche 21 sur la figure Dans le sens de déplacement de l'arc 18, il y a un canal d'écoulement, dont les parois latérales selon la figure 2 sont formées d'un corps en matière isolante 48 et 49 qui est fermé par une paroi frontale perforée 58, contre laquelle l'arc 18 est entraSné sous l'effet de sa force magné- tique propre.Cette proi frontale est constituée d'une matière isolante perforée, qui est connue -sous l'appellation de céramique perforée ou poreuse. Au moins 10 h, toutefois pas sensiblement plus de la moitié, de préférence 25 à 35 * de sa sur face1est formé de trous dont le diamètre n'est pas inférieur à 0,5 mm, toutefois, pas sensiblement supérieùr à 2 mm, de préférence environ de 1 à 1,5 mmO la branche 4 du contact fixe peut être prolongée de préférence en direction de la paroi frontale 58 du canal d'extinctionformé par les parois latérales 48 et 49 et peut en particulier, atteindre cette paroi frontale 58 d L'avantage de cette disposition, c'est que la partie prolongée de la branche 4 sert de voie de déplacement pour la racine de l'arc qui prend naissance sur le contact 6 Ia racine inférieure de l'arc 18 se déplace de l'appui de contact 6 vers la paroi de fermeture 58, hors de laquelle les gaz échauffés par l'arc peuvent s'échapper dans un boîtier fermé 80 0 Dans ce boîtier, les gaz chauds circulent à ltextérieur des parois latérales 48 et 49 en sens inverse de celui du déplacement de l'arc 18 puis repénètrent derrière l'arc 18 dans le canal d'écoulement comme indiqué dans la figure par les flèches 81 Les parois latérales 48 et 49 peuventtde préférence aussi être constituées , tout au moins en partie de céramique perforée L'extrémité arrière du canal d'écoulement peut être ouverte ou, de mêmeS être fermée par une céramique perforée, non représentée sur la figure. Un mode de réalisation particulièrement avantageux du canal d'extinction formé par les parois latérales 48 et 49 associées à un corps perforé 58 tient dans le fait que ces parois latérales 48, 49 sont disposées avec un écart l'une de l'autre qui, entre l'appui de contact 6 et la paroi frontale 58 est plus faible que le diamètre du contact mobile, Ce façonnage est obtenu de manière simple par les supports en forme de nervure 82 et 83 des parois de chambre 48 et 49o Ces nervures peuvent avantageusement ne porter que sur une partie prédéterminée de la hauteur h de la chambre d'extinction comme le représente en coupe longitudinale la figure 30 La nervure 37 - t--rmine déjà à une dis- tance prédéterminée a au-dessus de la branche 4, agissant comme voie de déplacement du dispositif de contacts L'arc 18, qui se déplace d'abord dans le sens de la flèche 21 sous ltef- fet de ses forces magnétiques propres, est tiré par le mouvement de la branche 3. Sa racine inférieure chemine sur la partie prolongée de la branche 4, servant de voie de déplacement, en direction de la paroi frontale 58 de la chambred'ex- tinction et l'arc 18 est allongé en conséquence. Durant ce mouvement, une partie de l'arc 18 est entraSnée dans la fente formée par les nervures 82 et 83 et, par apparition d'un soufflage, est allongée davantage.Du fait des nervures 82 et 83 la formation d'un nuage de plasma en direction du déplacement 21 de l'arc 18 depuis les appuis de contact 6 et 19 est emp8- chée, lequel pourrait conduire à un réallumage entre les appuis de contact. La hauteur h du canal d'écoulement peut être choisie de préférence au moins un peu plus grande que l'écart entre les branches 3 et 4, comme le représente la figure 3. Avec ce genre de réalisation du canal d'extinction, l'arc est ainsi allongé en rapport. La fente constituée par les nervures 82 et 83 forme alors une séparation suffisante entre les racines de l'arc 18. Avec le mode de réalisation d'un dispositif de contacts suivant l'invention, qui est disposé dans une chambre d'extinction, pour une hauteur de chambre de 20 à 40 mm environ, en particulier environ 30 à 35 mm et une largeur de chambre d'environ 4 à 7 mm, de préférence environ 5 à 6 mm, en particulier environ 5,5 mm et une lumière pour la fente formée par les deux nervures d'environ 1,8 à 3 mm, de préférence environ 2 mm, un courant de court-circuit d'une valeur efficace 1eff allant jusqu'à 15 kÀ peut encore Btre traité en limitation de courant, c'est-à-dire dans un temps de coupure de moins de 10 msec environ0 Avec cet interrupteur, on peut atteindre des tensions d'arc allant jusqu'à au moins 300 VO REVENDICATIONS 1. Dispositif de contacts interrupteurs électriques ayant une action magnétique sur l'arc de coupure, ce système pré serLt*tnt deax contacts dont l'un comporte au moins deux branches dans lesquelles le courant passe dans des directions opposées et dont l'une forme avec l'arc et avec le deuxième contact, une boucle de courant, la deuxième branche du premier contact se trouvant-en dehors d'un plan formé par la direction de l'arc et par la direction de la dimension principale de la première branche, caractérisé par le fait que le dispositif de contact est installé dans une chambre d'extinction, dont la paroi frontale qui est disposée dans la direction de déplacement de l'arc et dont les parois latérales qui sont disposées parallèlement au plan de déplacement de l'arc sont perforées-au moins partiellement. 2. Dispositif de contacts suivant la revendication 1 avec un contact mobile qui conditionne la largeur d'ouverture de la chambre d'extinction, caractérisé par le fait que la largeur de l'ouverture de la chambre d'extinction présente une rétrécissement entre les contacts et la paroi frontale. 3. Dispositif de contacts suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le rétrécissement est formé par deux saillies du genre nervures se faisant vis-à-vis sur les parois latérales de la chambre d'extinction, ces saillies ne portant que sur une partie prédéterminée de la hauteur de la chambre d'extinction. 4. Dispositif de contacts avec une chambre d'extinction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la chambre d'extinction est montée dans un bottier au moins partiellement fermé, dont les parois latérales présentent un écartement prédéterminé par rapport aux parois latérales de la chambre d'extinction.