Brevet FR2254871A1 — publié le 19750711

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Georges BERNA D et Jean JAIILET, est relative à un interrupteur électrique comprenant un fourreau tubulaire en matériau isolant gazogène, un contact fixe disposé à llextérieur du fourreau, un contact-mobile allongé coaxial et susceptible de coulisser à l'intérieur dudit fourreau, un embout en matériau isolant gazogène coiffant l'extrémité du contact mobile et de seetion conjuguée audit fourreau pour confiner avec ce dernier un interstice laminaire cy- lindrique de laminage de l'arc tiré entre-les contacts fixe etmo- bile séparés. Le brevet français NO 1.443.145 décrit un interrupteur électrique du genre mentionné, dans lequel l'arc est étouffé par 1-aminage entre deux parois en matériau gazogène. Un tel interrupteur est particulièrement approprié à la coupure de courant de basse ou de moyenne tension et d'intensité relativement faible, par exemple. de quelques dizaines d'ampères.Par contre, il supporte difficilement -les accumulations de coupures de courant dépassant les intensités précitées et l'on observe une érosion en forme de sillons linéaires apparaissant sur les parois confinant l'interstice laminaire. Un tel sillon, s'étendant entre les contacts fixe et mobile, constitue un chemin préférentiel de l'arc qui accentue 1'effet d'érosion s 1accompagnant bien entendu d'un laminage affaibli. L'apparition et la stagnation de 1 1arc en un meme endroit provoquent également une érosion des contacts aux emplacements correspondants. Le pouvoir de coupure de l'interrupteur dXerott rapidement et devient aléatoire. La présente invention a pour but de remédier à oet inconvénient et de permettre la réalisation d'un interrupteur conservant ses qualités originales tout en présentant des perfor mances accrues. Ltinterrupteur électrique selon l'invention est caractérisé par le fait-qu'il comprend de plus des.moyens magnétiques engendrant un champ magnétique radial, par rapport à 1 axe dudit fourreau dans la zone d'extension de l'arc, qui provoque une rotation de l'arc à l'intérieur dudit interstice cylindrique. Sous l'action du ou des champs magnétiques radiaux l'arc électrique subit un mouvement rotationnel rapide empêchant toute stagnation et érosion locales du matériau gazogène ou des contacts électriques.-Une rotation forcée d'un tronçon de l'arc peut être suffisante à son déplacement, les parties adjacentes de ce tronçon étant influencées et entraînées en rotation. Les champs magnétiques peuvent être produits par des aimants permanents incorporés ou noyés dans les parties constitutives de l'interrupteur, mais il est clair que les champs peuvent être engendrés par des bobinages alimentés d'une manière quelconque. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'inven- tion, des aimants permanents sont disposés respectivement au voisinage du contact fixe et du contact mobile de manière à entratner en rotation les racines d'arc et de ce fait l'ensemble de l'arc s'étendant dans l'interstice laminaire. Les aimants permanents peuvent être agencés pour provoquer une rotation dans le même sens des racines de l'arc ou de préférence en sens opposé afin d'acoroetre l'allongement de l'arc. L'interrupteur selon l'invention présente avantageusement une symétrie par rapport à l'axe longitudinal, le fourreau-et l'embout étant-dans ce cas de forme cylindrique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de 11 exposé qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limi tàtifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un interrupteur selon l'Invention, représenté en position fermée; la figure ?, analogue à la.figure 1, montre l'interrupteur en position ouverte; les figures 3 et 4 sont des vues analogues à celles respectivement des figures 1 et 2, illustrant une variante de réalisation selon l'invention. Sur les figures, une tige cylindrique 10 de commande se termine par un contact mobile 12-susceptible de coopérer avec un contact fixe 14 en forme de tulipe constitué par des doigts de contact 16,. entourant, en position fermée des contacts, circonfé- rentiellement le contact mobile 12. Le contact fixe 14 est raccordé électriquement.à une borne 18 et la tige de commande 10 enma- tériau conducteur coopère avec une prise de courant, désignée par le repère général 20. En position fermée des contacts, représentée sur la figure 1, la tige de commande 10 traverse un fourreau tubulaire 24 en un matériau gazogène approprié à un dégagement, sous l'action de ltarc, de gaz extincteurs.Le matériau gazogène peut ?tre -à base de polytétrafluoréthylène ou de ses dérivés, de polymétacrylate,de méthyle, de résine polyamide, commercialement dénommée NYLON, de résine acétale, dénommée DELRIN, ou analogues. Le contact mobile 10, 12 se prolonge par un embout isolant cylindrique 26 de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du fourreau 24, de manière à pénétrer et à obturer en ne laissant subsister qu'un interstice laminaire, le fourreau 24 lors d'un déplacement vers la position d'ouverture du contact mobile 10, 12. L'embout 26 est également en un matériau gazogène, de préférence identique à celui du fourreau 24. Le contact fixe 14 comporte des électrodes pareétincelles 22 dont les extrémités 28 viennent à proximité de llen- trée du fourreau 24. Un tel interrupteur est bien connu, notamment du brevet français précité et il est inutile de le déerire plus en détail. On rappelera-simplement son fonctionnement en précisant qu'en position fermée le courant passe par les doigts de contact en tulipe 16, le contact mobile 12 et la tige de commande 10. L'ouverture de l'interrupteur provoquée d'une manière usuelle, notamment mécaniquement ou pneumatiquement, s'effectue par déplacement de la tige mobile 10 dans la direction indiquée par la flèche sur la figure 1, provoquant une séparation des doigts de contact 16 et du. contact mobile 12 La racine d'arc est rapidement transférée du contact 16 vers les extrémités 28 des électrodes 22 et lors de ltintroduetion de ltembout.26 dans le fourreau 24 l'arc est amené à s'étendre dans le faible interstice ménagé entre la paroi intérieure du fourreau 24 et la paroi extérieure de l'embout 26. I1 est soumis à un laminage intense et à l'action désionisante des parois isolantes ainsi qu'à un effet de soufflage de gaz dégagés par les parois gazogènes sous l'action de la chaleur. L'action combinée d'allongement, de laminage et de-soufflage de l'arc provoque rapidement son extinction. Selon la présente invention, un aimant permanent-de forme snnulaire 30 est disposé à l'entrée du fourreau gazogène 24, de manière à entourer les électrodes 22. Un deuxième aimant permanent 32 est noyé dans. 11 extrémité du contact mobile -12. Dans l'exemple illustré par les figures 1 et-2, les surfaces polaires des aimants s'étendent dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'interrupteur. Les polarités et les lignes de force des aimants permanents 30, 32 sont schématiquement représentées sur la figure 2, et-il-est facile devoir que les racines d'arc 34, 36 d'un arc 38, respectivement ancrées sur les extrémités 28 et le contact mobile 12, sont chassées sous l'action du champ magnétique radial dans ces zones. Les racines d'arc 34, 36 migrent sur des trajectoires circulaires, respectivement des électrodes 22 et du contact mobile 12, et entraînent dans leur rotation l'arc 38 s1étetdant dans l'interstice laminaire.La migration rapide limite l'échauffement local des contacts et des parois gazogènes 24, 26 évitant tout phénomène d'érosion. il est clair que les aimants 30, 32 pourraient être agencés d'une manière différenté et/ou être constitués par des électro-aimants. Les figures 3 et 4 illustrent une variante de réalisation dans laquelle les mêmes numéros de repère désignent des pièces analogues ou identiques à celles de la figure 1. Un aimant permanent cylindrique tubulaire 39 est enfilé sur le fourreau gazogène 24 et une culasse ferromagnétique 40 ou un aimant permanent additionnel est noyé dans 11 embout isolant 26. En position ouverte des contacts 14 et 12 l'aimant 39 engendre un champ magnétique rar dial dans- 11 entrefer occupé par le fourreau 24 et l'interstice laminaire d'extension de l'arc 38. Ce soufflage magnétique additionnel à celui des racines dSarc 34, 36 accentue la rotation de l'arc dans la zone de laminage limitant de ce fait les phénomènes d'érosion.Les aimants additionnels 39, 49 peuvent être.fractionnés ou S t étendrent sur un tronçon limité du fourreau 24 lorsque la pré sence de pièces conduetriees est incompatible avec la tenue di- électrique de l'appareil. Dans l'exemple illustré par les figures 1 et 2, les racines d'arc tournent en sens Qpposés et la trajectoire en hélice imposée à l'arc correspond à un allongement accru. Les pola rités de llun des aimants peuvent être inversées pour créer une rotation dans le même sens des racines d'arc de la manière illustrée parles figures 3 et 4. Dans ce dernier cas les polarités des aimants 39, 40 doivent être choisies en conséquence. L'adjonction d'aimants permanents permet un accroissement des performances de. l'interrupteur et évite toute forma tonde trajet préférentiel de l'arc. L'interrupteur selon la présente invention est particulièrement approprié à la coupure de courant à vide des transformateurs. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux desSins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences, notamment à celle dans laquelle la disposition, la combinaison ou l'agence ment des aimants serait différent. REVENDICATIONS 1. Interrupteur électrique comprenant un fourreau tubulaire en matériau isolant gazogène, un contact fixe disposé à l'extérieur du fourreau; un contact mobile allongé coaxial et susceptible de coulisser à l'intérieur dudit fourreau, un embout en matériau isolant gazogène coiffant l'extrémité du contact mobile et de section conjuguée audit fourreau pour confiner avec ce dernier un interstice laminaire cylindrique de laminage de l'arc tiré entre les contacts fixe et mobile séparés, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus des moyens magnétiques engendrant un champ magnétique radial par rapport à l'axe dudit fourreau dans la zone d'extension de l'arc qui provoque une rotation de l'are à l'inté- rieur dudit interstice cylindrique. 2. Interrupteur électrique selon la revendication 1, à contact fixe annulaire, caractérisé par le fait que lesdits moyens magnétiques sont disposés au voisinage du contact fixe à l'extérieur dudit fourreau pour engendrer une rotation simultanée de la racine d'arc sur ledit contact annulaire. 3. Interrupteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens magnétiques incorporés à l'extrémité dudit contact mobile. 4. Interrupteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens magnétiques eylindrioues entourant ledit fourreau et agencés pour engendrer dans ledit interstice cylindrique un champ magnétique radial. 5. Interrupteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu1il comporte des moyens magnétiques disposés dans ledit embout solidaire du contact mobile. 6. Interrupteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens magnétiques comportent des aimants permanents. 7. Interrupteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des cuiasses-de canalisation du flux magnétique engendré par lesdits moyens magnétiques.