Brevet FR2260180A1 — publié le 19750829

L'invention est relative à un disjoncteur muni d'un contact principal fixe, destiné à être connecté à une extrémité du circuit que le disjoncteur doit fermer et ouvrir, un contact fixe de raccordement destiné à être connecté à ltautre extrémité de ce circuit, un contact auxiliaire fixe qui est connecté électriquement en permanence au contact principal fixe et un contact de commutation, mobile axialement, en forme de tige, dont la partie d'extrémité a un diamètre plus petit et est agencée pour coopérer avec le contact principal fixe et dont la partie constituant la tige proprement dite, de forme tubulaire, est raccordée coaxialement à la partie d'extrémité précitée et a une action de shuntage, cette partie de shuntage étant agencée pour coopérer avec le contact fixes de raccordement et avec le contact auxiliaire fixe, ces contacts fixes et ces parties du contact de commutation mobile étant disposés et réalisés de manière à assurer qu'au cours du processus de coupure la partie de shuntage du contact de commutation mobile soit tout d'abord séparée du contact~auxiliaire fixe et qu'ensuite la partie d'extrémité du contact mobile de commutation soit séparée du contact principal fixe et qu'au cours du processus de fermeture cette partie d'extrémité soit tout d'abord amenée en contact avec le contact principal fixe et qu'ensuite la partie de shuntage soit amenée en contact avec le contact auxiliaire f-ixe. Dans des disjoncteurs de ce genre, le contact principal fixe et la partie d'extrémité du contact de commutation servent uniquement à couper et à fermer le circuit et le contact auxiliaire fixe et la partie de shuntage du contact de commutation servent uniquement à conduite le courant lorsque le disjoncteur est en position de fermeture.Jusqu'à présent ces disjoncteurs sont construits de telle manière que leurs contacts de commutation mobiles demeurent en toutes circonstances connectés électriquement à leur contact de raccordement. I1 en résulte que, dans la position d'ouverture du disjoncteur,l'isolation, au point de vue des tensions, est définie par la distance d'isolement entre le contact de raccordement fixe et le contact auxiliaire fixe et par la distance d'isolement entre la partie d'extrémité en forme de tige du contact de commutation mobile et le contact auxiliaire fixe et, en outre, par la qualité du diélectrique existant entre ces contacts et celle des surfaces d'isolation disposée entre ceux-ci.Toutefois, ce diélectrique et ces-surfaces sont- atta- qués et contaminés par le processus de commutation, notamment aux emplacements situés entre ces contacts. C'est pourquoi ces distances d'isolement doivent être augmentées pour accroître la sécurité de l'appareil. Par conséquent, le problème consistant à séparer d'une manière sûre les tensions dans des disjoncteurs comportant un contact de commutation mobile constitué par une pièce unique provient du fait que les disjoncteurs ne sont pas seulement conçus pour assurer une séparation de tensions satisfaisante, mais ont encore pour rôle d'interrompre et de fermer le circuit à la fois dans les conditions normales et dans les conditions extrêmes qui accompagnent les phénomènes affectant l'isolement exigé par une séparation de tensions satisfaisante. L'invention a pour but de fournir un disjoncteur du genre décrit au préambule, dans lequel l'isolement nécessaire à la séparation des tensions est amélioré, d'une manière simple, et n'est pas exposé, ou l'est moins, à l'action nocive du processus de commutation. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que la course du contact de commutation mobile est supérieure à la dimension axiale de la surface de contact de la partie de shuntage du contact de commutation, de telle manière qu'en position d'ouverture du disjoncteur le contact de commutation soit également séparé du contact de raccordement fixe.Dans ce mode de construction du disjoncteur, une distance d'isolement, à savoir la distance entre la partie d'extrémité en forme de tige relativement étroite du contact de commutation et le contact de raccordement fixe, est connectée en série avec la distance normale d'isolement entre le contact auxiliaire fixe et cette partie d'extrémité en position d'ouverture du disjoncteur, et cette distance d'isolement supplémentaire n'est pas exposée,ou l'est difficilement, à l'influence du processus de commutation, de sorte qu'elle demeure de qualité élevée. D'une manière avantageuse, le contact principal fixe peut Etre monté dans une chambre d'extinction d'arc qui s'étend jusqu'à proximité du contact auxiliaire fixe, et le disjoncteur peut en outre être construit de telle manière que la chambre d'extinction d'arc soit accessible uniquement à la partie d'extrémité du contact de commutation. Dans ce cas, le contact de raccordement fixe et aussi la distance d'isolement supplémentaire viennent se placer, dans la position d'ouverture du disjonc -teur, à une distance relativement grande du contact principal fixe et de l'arc produit au voisinage du contact principal à l'intérieur de la chambre d'extinction d'arc.On peut assurer une séparation encore meilleure entre la commutation de puissance que doit effectuer le contact de commutation et le contact fixe principal, d'une part, et lå séparation de tension que doit effectuer le contact dé commutation dtautre part, si la chambre -d'extinction d'arc est séparée, d'une manière étanche aux gaz et aux liquides, de l'espace où sont situés le contact fixe de raccordement, le contact auxiliaire fixe et la partie de shuntage du contact de commutation et si la partie d'extrémité de ce dernier contact traverse,d'une manière étanche aux gaz et aux liquides,une ouverture pratiquée dans une paroi d'extrémité de la chambre d'extinction d'arc. La chambre d'extinction d'arc doit alors présenter un passage dtéchappement séparé donnant à l'extérieur. Ce passage d'échappement séparé de la chambre d'extinction d'arc peut être réalisé facilement lorsque, dans un disjoncteur à contact de commutation mobile verticalement, la chambre d'ex- tinction d'arc contenant le contact principal fixe est montée au-dessus de l'espace contenant le contact de raccordement fixe, le contact auxiliaire fixe et la- partie de shuntage du contact de commutation. L'invention est expliquée plus en détail ci-après dans certains de ses modes de réalisation considérés à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'élément de commutation drun disjoncteur conforme à l'invention, et - la figure 2 est une vue en coupe axiale de l'élément de commutation d'une variante de ce disjoncteur L'élément de commutation représenté à la figure 1, qui est monté à l'intérieur du bottier métallique (non représenté) d'un disjoncteur blindé, et est isolé de ce bottier, comporte un porte-contact 1 muni de doigts de contact 2 destinés à connecter, d'une manière séparable, une broche de contact 3 prévue pour être connectée à une extrémité du circuit extérieur, des doigts de contact 4 directement portés par le porte-contact et constituant le contact principal fixe, un contact auxiliaire fixe 6 connecté électriquement au porte-contact 1 au moyen d'un tube métallique 5 et supporté par ce porte-contact, une bague de con tact 9 maintenue à une certaine distance du contact auxiliaire fixe 6 par des tubes 7, 8 de matériau isolant et destinée à connecter d'une manière séparable le disjoncteur à l'autre extrémité du circuit, et un contact de raccordement fixe 10 connecté électriquement à la bague de contact et supporté par celle-ci. La bague de contact 9 est fixée, par l'intermédiaire du tube 11 de matériau isolant, à une bague métallique 12 qui peut faire partie de la paroi supérieure du bottier du disjoncteur. Avec les contacts fixes 4, 6 et 10 coopère un contact de commutation, mobile axialement, qui est constitué par une partie de shuntage de forme tubulaire13, de diamètre relativement grand et coopérant avec le contact auxiliaire fixe 6 et le contact de raccordement fixe lQ d'une part, et une partie d'extrémité en forme de tige 15, de diamètre beaucoup plus petit et coopérant uniquement avec le contact principal fixe4dautre part. Cette partie d'extrémité 15 est connectée électriquement à la partie de shuntage 13 au moyen de bras radiaux 14.Le contact de commutation mobile 13, 14, 15 est accouplé, par l'intermédiaire d'un tube 16 de matériau isolant, à la tige d'entraînement 17 agencée de manière à être déplacée verticalement dans les deux sens par un mécanisme d'entraenement approprié (non représenté). Dans la position de fermeture représentée du contact de commutation 13, 14, 15, la connexion entre le contact principal fixe 4 et la partie d'extrémité 15 du contact de commutation est shuntée par la connexion entre le contact auxiliaire fixe 6 et la partie de shuntage 13 du contact de commutation. Cette dernière connexion convient mieux pour conduire des courants de fonctionnement intenses. Le contact fixe 4, 6 et 10 est disposé de telle manière et les parties 15 et 15 du contact de commutation 13, 14, 15 sont chacune suffisamment longue pour qu'au cours du processus de commutation, la partie de shuntage 13 du contact de commutation soit tout d'abord séparée du contact auxiliaire fixe 6 et qu'ensuite la partie d'extrémité 15 du contact de commutation soit séparée du contact principal fixe 4, et qu'au cours du processus de ré-enclenchement cette partie d'extrémité 15 soit tout d'abord amenée en contact avec le contact principal fixe 4, la partie de shuntage 13 étant ensuite amenée en contact avec le contact auxiliaire fixe 6.La coupure et la fermeture du circuit sont alors effectuées exclusivement par le contact principal fixe 4 et par la partie d'extrémité du contact de commutation tandis que le contact auxiliaire fixe 6 et la partie de shuntage 13 du contact de commutation sont séparés et amenés au contact l'un de l'autre, lorsqu'il ne passe pas de courant. Par conséquent, ces derniers contacts 6 et 13 ne sont pas affectés par le processus de commutation ou le sont' peu La partie d'extrémité 15 du contact de commutation travaille dans une chambre d'extinction d'arc 18 munie d'éléments de désionisation 19. La chambre d'extinction d'arc 18 est logée à l'intérieur du tube 5 et va du contact principal fixe 4 au contact auxiliaire fixe 6. Conformément à l'invention, la course du contact de commutation 13, 14, 15 est supérieure à la dimension axiale, c'est-àdire à la longueur, de la surface de contact de la partie de shuntage 13 du contact de commutation qui, au cours du processus de commutation, vient en contact avec le contact de raccordement fixe 10, de telle manière quten position d'ouverture du disjoncteur, le contact de commutation 13, 14, 15 est complètement isolé des contacts fixes 4, 6, 10, de la bague de contact 9 et du porte-contact 1 (voir la position d'ouverture du contact de commutation représentée en pointillé sur les figures).Dans cette position du contact de commutation, la séparation de tensions dépend de la surface isolante, de l'isolateur 7 et des distances radiales d'isolement a et b , disposées en série et s'étendant entre les contacts fixes 6 et 10 d'une part et la partie d'extrémité 15, relativement étroite, du contact de commutation d'autre part. En particulier l'isolati-on entre cette partie d'extrémité 125 et le contact de raccordement fixe 10, qui est peu ou pas affectée par le processus de commutation, augmente considérablement la sécurité de séparation de tension. Le disjoncteur représenté sur la figure 2 est du type ouvert. Ce disjoncteur comprend un tube conducteur vertical 20 qui contient le porte-contact 21 muni du contact principal fixe 22. Ce tube est muni, à son extrémité supérieure, d'un contact en forme de douille 23, destiné à connecter, d'une manière séparable, le disjoncteur à la broche de contact 24 qui est connectée à une extrémité du circuit extérieur. L'extrémité inférieure de ce tube supporte un contact auxiliaire fixe 25. Le tube,muni des con- tacts 22 23, 25, est supporté par des isolateurs 26, 27. L'isolateur-27 porte-en même temps un bottier métallique 28 munid'un contact de raccordement fixe 29 qui est disposé coaxialementpar rapport au contact auxfiiaire fixe25etest connecté électriquement au boîtier 28.Ce contact de raccordement 29 est maintenu à une distance d'isolement fixe du contact auxiliaire fixe 25 par li- solateur de support 27.- Un contact en forme de douille 30 est également connecté électriquement au boîtier 28. -Ce contact en forme de douille 30 relie, d'une manière séparable, le disjoncteur à la broche de contact 31 qui est connectée à l'autre extrémité du circuit extérieur. Le contact de commutation, mobile axialement, qui coopère avec les contacts fixes 22, 25 et 29 est constitué par une partie d'extrémité 32 de diamètre relativement petit, qui coopère uniquement avec le contact principal fixe 22 et une partie de shuntage 33, de diamètre beaucoup plus grand, qui coopère uniquement avec le contact auxiliaire fixe 25 et le contact de raccordement fixe 29.Dans ce disjoncteur également, les contacts 22, 25, 29 sont placés de telle manière et les parties 32 et 33 ainsi que la course du contact de commutation sont suffisamment longues pour que l'ouverture et la fermeture du circuit soient assurées par la partie d'extrémité 32 du contact de commutation et par le contact principal fixe 22, mais que, dans la position de fermeture du disjoncteur, la connexion entre les contacts 22 et 32 soit shuntée par la connexion entre le contact auxiliaire fixe 25 et la partie de shuntage 33 du contact de commutation. Toutefois, dans la position d'ouverture du disjoncteur, le contact de commutation 32, 33 est entièrement séparé des contacts fixes 22, 25 et 29. Dans- cette dernière position,. la séparation des tensions est définie par la distance d'isolement axiale c entre les contacts fixes 25 et 29 et par la connexion en série des distances d'isolement radiales d et e entre la partie d'extrémité étroite 32 du contact de commutation et les contacts fixes 25 et 29. Un bras 35, monté de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe 34 et agencé pour être entraîné de ltextérieur est prévu pour manoeuvrer le contact de commutation 32 pour fermer et pour ouvrir le circuit. Ce disjoncteur présente encore la particularité supplémentaire que la chambre d'extinction d'arc 36, contenant les éléments de désionisation 37, est montée au-dessus de l'espace 38 contenant les contacts fixes 25 et 29 et la partie de shuntage 33 du contact de commutation et est séparée de cet espace, d'une ma nière étanche aux gaz et aux liquides, par une paroi d'extrémité 39 à travers laquelle passe, d'une manière étanche aux gaz et aux liquides, la partie d'extrémité en forme de tige 32 du contact de commutation. Cette paroi 39 agissant comme une cloison empêche que les matériaux isolants et les surfaces de contact coopérantes contenues à l'intérieur de l'espace 38 soient atta qués par l'arc et contaminés par les produits émis lors de la commutation.Dans ce disjoncteur, la séparation de tensions peut toujours être assurée par la distance d'isolement b, de qualité constante, entre le contact de raccordement fixe 29 et la partie d'extrémité 32 du contact de commutation. Le disjoncteur peut être rempli,jusqu'au niveau désigné par 401par un liquide isolant, par exemple de l'huile minérale. Du fait que la chambre d'extinction d'arc est prévue dans la région supérieure du disjoncteur, les gaz libérés au cours du processus de commutation peuvent être évacués à l'extérieur à travers un passage 41 réalisé dans la paroi supérieure 42 du tube 20. Dans le disjoncteur représenté sur la figure 1 également, une cloison étanche aux gaz et aux liquides peut être prévue entre la chambre d'extinction d'arc 18 et l'espace contenant les contacts fixe 6 et 10 et la partie de shuntage 13 du contact de commutation. La chambre d'extinction d'arc doit alors être reliée à un passage allant à l'extérieur, monté en dérivation sur cet espace. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. La caractéristique essentielle-de l'invention est que dans ce disjoncteur, contrairement aux contacts de commutation mobiles des disjoncteurs connus, dans lesquels les contacts destinés à fermer et à ouvrir le circuit sont shuntés, le contact mobile de commutation est séparé,en position d'ouverture du disjoncteur, de tous les contacts fixes, c'est-à-dire des deux extrémités du circuit. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur muni d'un contact principal fixe, destiné à être connecté à une extrémité du circuit que le disjoncteur doit fermer et ouvrir, un contact fixe de raccordement destiné à être connecté à l'autre extrémité de ce circuit, un contact auxiliaire fixe qui est connecté électriquement en permanence au contact principal fixe et un contact de commutation, mobile axialement, en forme de tige, dont la partie d'extrémité a un diamètre plus petit et est agencée pour coopérer avec le contact principal fixe et dônt la partie constituant la tige proprement dite, de forme tubulaire, est raccordée coaxialement à la par-. tie d'extrémité précitée et a une action de shuntage, cette partie de shuntage étant agencée pour coopérer avec le contact fixe de raccordement et avec le contact auxiliaire fixe, ces contacts fixes et ces parties du contact de commutation mobile étant disposées et réalisées de manière à assurer qu'au cours du processus de coupure la-partie de shuntage du contact de commutation mobile soit tout d'abord séparée du- contact auxiliaire fixe et qu'ensuite la partie d'extrémité du contact mobile de commutation soit séparée du contact principal fixe et qu'au cours du processus de fermeture cette partie d'extrémité soit tout d'abord amenée en contact avec le contact principal fixe et qu'ensuite la partie de shuntage soit amenée en contact avec le contact auxiliaire fixe, lequel,disjoncteur estcaractérisé en ce que la course du contact de commutation mobile est supérieure à la dimension axiale de la surface de contact de la partie de shuntage du contact de commutation, de telle manière qu'en position d'ouverture du disjoncteur le contact de commutation soit également séparé du contact de raccordement fixe. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact principal fixe est monté dans une chambre d'extinction d'arc qui s'étend jusqu'à proximité du contact auxiliaire fixe, la chambre d'extinction d'arc est accessible uniquement à la partie d'extrémité du contact de commutation. 3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre d'extinction d'arc est séparée, d'une manière étanche aux gaz et aux liquides, de l'espace où sont situés le contact fixe de raccordement, le contact auxiliaire fixe et la partie de shuntage du contact de commutation, et la partie d'extrémité de ce dernier contact traverse, d'une manière étanche aux gaz et aux liquides, une ouverture pratiquée dans une paroi d'extrémité de la chambre d'extinction d'arc 4.- Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contact de commutation mobile est monté de manière à se déplacer verticalement et en ce que la chambre d'extinction d'arc contenant le contact principal fixe est montée au-dessus te l'espace contenant le contact de raccordement fixe, le contact auxiliaire fixe et la partie de shuntage du contact de commutation.