Brevet FR2273362A1 — publié le 19751226

L'invention est relative a un disjoncteur à haute tension pour lequel les utilisateurs exigent très fréquemment la coupure sans réamorgage des courants capacitifs, tels que ceux des lignes à vide, des câbles à vide ou des batteries de condensateurs. Dans les appareils à huile ou à hexafluorure de soufre en particulier, cette condition impose souvent de déplacer le contact mobile a une vitesse plus elevee que celle qui serait nécessaire pour la coupure des courants autres que les courants capacitifs.Mais la masse du contact mobile est généralement importante, car le contact assure le passage d'un courant élevé en régime permanent et parce que, dans certains types d'appareils tels que les disjoncteurs autonomes a hexafluorure de soufre, le contact mobile est solidaire du dispositif d'autocompression qui comprend par exemple le cylindre et la tuyère de soufflage. Pour obtenir la vitesse élevez necessaire à la coupure des courants capacitifs, on utilise une énergie importante, ce qui entraîne ltemploi d'un organe de manoeuvre, dont le dimensionnement est très supérieur à celui qu'exigerait la coupure des courants autres que les courants capacitifs, et le renforcement des liaisons entre le contact mobile et l'organe de manoeuvre. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle vise à l'obtention d'un disjoncteur ayant une vitesse d'éloignement des contacts élevée nécessaire a la coupure des courants capacitifs tout en utilisant un contact mobile qui se déplace par rapport au bâti fixe à la vitesse normalement prévue pour assurer la coupure des courants autres que les courants capacitifs. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension ayant une position de fermeture et une position d'ouverture, et comprenant un contact fixe et un contact mobile muni d'un contact d'arc, caractérisé par le fait que le contact fixe comporte un contact semi-mobile muni de moyens de rappel, et que, lors du passage de la position de fermeture à la position d'ouverture, ledit contact semimobile reste d'abord en contact avec le contact d'arc, puis se sépare du contact d'arc sous l'action desdits moyens de rappel. Selon une caractéristique le contact d'arc est mobile par rapport au contact mobile et est maintenu en contact avec le contact semi-mobile par un ressort de pression supporté par le contact mobile. Selon une autre caractéristique le contact fixe comportant des doigts de contact fixe principaux et le contact mobile des doigts de contact mobile principaux, le contact semi-mobile est disposé en contact de liaison entre les doigts de contact fixe et les doigts de contact mobile. Selon une autre caractéristique les moyens de rappel du contact semi-mobile comportent un ressort agissant sur un levier muni d'un axe de rotation, et la rotation du levier est commandée par une came solidaire du contact mobile. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et illustré dans les dessins. Les figures I à 4 sont des demi-coupes longitudinales selon l'axe XY d'un disjoncteur selon l'invention. Dans les figures on a désigné par 40 la chambre de coupure d'un disjoncteur à haute tension, d'axe longitudinal XY, et formée par deux plateaux 1 et 10 séparés par un isolateur 11. La chambre de coupure 40 qui est remplie d'un gaz diélectrique contient un contact fixe 2 et un contact mobile 8. Le courant arrive par le plateau 1 qui supporte le e contact fixe 2. Le plateau 10, qui constitue l'autre borne de courant du disjoncteur, est muni à l'intérieur de la chambre 40 de doigts de contact 9 et d'un piston fixe annulaire 25. Le contact mobile 8 comporte un corps cylindrique 41 pouvant coulisser à travers le piston 25 et le plateau 10 et contre les doigts de contact 9 sous l'action d'un organe de manoeuvre et d'une transmission isolante, non représentés, et agissant sur la chape 23 disposée à l'extrémité du corps 41 extérieure à la chambre 40. Sur son extrémité intérieure à la chambre 40, le contact mobile 8 comporte un cylindre de soufflage 7 coopérant avec le piston 25 et délimitant une chambre mobile 35. Le fond 6 du cylindre 7 est muni de doigts de contact mobile principaux 5. Le contact mobile 8 comporte en outre un contact d'arc 14 cylindrique et disposé contre un ressort 12 prenant appui contre une butée 13 portée par le corps cylindrique 41. Le contact d'arc 14 est lui-même mobile sous l'action du ressort 12 et peut coulisser intérieurement au contact 8. Le contact fixe 2 est muni de doigts de contact fixe principaux 3, disposés en appui extérieurement contre le corps cylindrique d'un contact semi-mobile 4 pouvant coulisser sur le contact fixe 2. En position de fermeture représentée dans la figure 1, le contact semimobile 4 est en contact avec les doigts de contact mobile principaux 5 et avec l'extrémité 30 du contact d'arc 14 sous la pression du ressort 12. Le contact semi-mobile 4 est d'autre part en appui contre l'extrémité 15 d'un levier 16 grâce à la pression d'un ressort 17 disposé entre une butée 18 solidaire du contact fixe 2 et d'un talon 42 du contact semi-mobile 4. Le levier 16, qui peut tourner autour d'un axe 19 solidaire du contact 2, comporte sur l'autre extrémité un galet 34. Le galet 34 prend appui sur la rampe longitudinale d'une came 43 disposée sur une couronne 21. La couronne 21 est solidaire du contact mobile 8 par l'intermédiaire des tiges isolantes 22 fixées au fond 6 du cylindre de soufflage 7. Sur la figure 2, l'organe de manoeuvre, non représenté, a déplacé la partie mobile 8 jusqu a la position finale d'ouverture. Un jeu 24 existe alors entre le fond 6 du cylindre de soufflage 7 et le piston 25 solidaire du plateau 10. Le ressort 12 appuie sur une butée 26 du fond 6 le contact d'arc 14 qui a coulissé et est en contact avec les doigts 5. Le ressort 17 a repoussé le contact semi-mobile 4 et la butée 27 du levier 16 s'appuie sur la plage 28 du porte-contact 2. En position d'ouverture, la tension est appliquée entre l'extrémité 29 du contact semi-mobile 4 et l'extrémité 30 du contact d'arc 14. Une distance d'isolement 32 sépare l'extrémité 29 de l'extrémité d'une buse isolante 31 solidaire du contact mobile 8 et une distance d'isolement 33 sépare l'extrémité du levier 16 avec l'extrémité de la rampe inclinée 44 de la came 43 et divergent vers le plateau 1. La manoeuvre d'ouverture correspond a la succession des figures 1, 3, 4, 2. En passant de la figure 1 à la figure 3, le contact mobile 8 se déplace vers le plateau 10, la rampe 20 de la came 43 glisse sur le galet 34 du levier 16. Le fond 6 du cylindre 7 se rapproche du piston fixe 25 et comprime le gaz de l'enceinte 35.Le ressort 12 repousse le contact d'arc mobile 14 jusqu'a la butée 36 du fond 6 et les doigts 5 ont été commutés du- contact semi-mobile 4 au contact dtarc 14. Jusqu'à la position de séparation des contacts d'arc 14 et semi-mobile 4, illustrée dans la figure 3, le contact mobile principal 8 se déplace seul, le contact d'arc 14 et le contact semimobile demeurant dans la position représentée en figure 1. Lors de l'ouverture, quelques millisecondes après la position de la figure 3 qui correspond a la séparation de l'extrémité 29 du contact semi-mobile avec l'extrémité 30 du contact d'arc 14, le disjoncteur se trouve dans la position de la figure 4. Le fond 6, en se déplaçant vers la droite, continue à se rapprocher du piston fixe 25, comprime le gaz de l'enceinte 35 et sa butée 36 entraîne le contact 14. Le déplacement de la couronne 21 solidaire des tiges 22 et du fond 6 permet la rotation du levier 16 autour de l'axe fixe 19 sous l'action du ressort 17. Ce dernier déplace ainsi le contact semi-mobile-4 en sens inverse du contact d'arc 14.Le contact semi-mobile 4 étant relativement léger, une assez faible énergie suffit pour lui communiquer une vitesse au moins égale a celle de la partie mobile 8, ce qui, au minimum, double la vitesse d'accroissement de la distance entre les contacts 4 et 14. Le gaz comprimé dans l'enceinte 35 traverse les orifices 37 du fond 6, souffle à l'intérieur 38 du cylindre constituant le contact semi-mobile 4 l'arc 39 amorçé entre l'extrémité 30 du contact d'arc mobile 14 et l'extrémité 29 du contact semi-mobile 4, et provoque l'extinction de l'arc. Le faible jeu entre le contact semi-mobile et la buse 31 empêche, dans la phase initiale, le passage d'une quantité importante de gaz comprimé autour du contact 4, jusqu a ce que l'extrémité 29 se trouve dans le divergent de la buse. La partie mobile 8 et le contact semi-mobile 4 poursuivent leur course en sens inverse, et, en fin d'ouverture, l'appareil se trouve dans la position de la figure 2. La manoeuvre de fermeture correspond a la succession des figures 2, 4, 3 et 1, en présentant trois phases Au début du mouvement de fermeture, dans une première phase qui suit la figure 2 et qui se termine avant la figure 4, seul le contact mobile 8 se déplace ; le contact semi-mobile 4 ne se déplace pas et le ressort 17 n'intervient pas. L'énergie absorbée est donc sensiblement la même que si le contact semi-mobile n'existait pas. De la position précédant immédiatement la figure 4 jusqu' celle de la figure 3, les deux contacts d'arc 14 et semi-mobile 4, dans une deuxième phase, se déplacent en sens inverse ; ce qui réduit la durée de préamorçage et l'usure des contacts et du gaz. Enfin dans une troisième phase, après l'entrée en contact (figure 3), la couronne 21 glisse sur le galet 34, ce qui n'absorbe pratiquement pas d'énergie et seuls le contact mobile 8 et les doigts de contact 5 se déplacent. Les avantages du disjonteur selon l'invention sont les suivants - la vitesse du contact mobile et en première approximation énergie nécessaire a la manoeuvre sont déterminées seulement par la coupure du courant de courtcircuit ; -uUn contact semi-mobile léger se déplaçant après la séparation des contacts à ltouverture å une vitesse élevée et en sens inverse du contact mobile permet une rapide augmentation de la distance d'ouverture et la coupure des courants capacitifs, sans accroissement très notable d'énergie 3 - l'utilisation du contact -semi-mobile permet, pour un disjoncteur à gaz à auto-compression, d'effectuer la-séparation des contacts après une plus grande course du dispositif de compression ;; - le dispositif accroît la vitesse de fermeture avant l'entrée en contact, ce qui diminue la durée de préarc et l'usure ; - après l'entrée en contact è la fermeture, le dispositif n'accroît pratiquement pas l'énergie nécessaire pour atteindre la position finale de fermeture ; - en position d'ouverture, une distance dans le fluide d'isolement (32 ou 33) existe toujours en série avec les isolants de la buse ou des tiges isolantes de la chambre de coupure, ce qui évite les cheminements en ligne de fuite le long des isolants ;; - lorsque l'invention s'applique comme dans exemple décrit à un disjoncteur a gaz, tel que de lthexafluorure de de soufre, la séparation des contacts de rupture d'arc peut être effectuée après une course accrue du dispositif de compression, c'est-a-dire pour une pression de gaz plus élevée, sans réduire en fin d'ouverture la distance d'isolement entre contacts ; cette disposition facilite la coupure des courants de court-circuit. Il est bien évident que l'invention n'est nullement limite au mode de réalisation qui vient d'êtredécrit et représenté et qui nta été donné qutà titre d'exemple ; en particulier on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains élements par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. L'invention s'applique aussi bien aux disjoncteurs a gaz a axe horizontal, vertical ou encore incliné. Elle peut s'appliquer a d'autres types de disjoncteur tels que des disjoncteurs a hexafluorure de soufre a double pression, ou encore a des disjoncteurs a huile. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur a haute tension, ayant une position de fermeture et une position d'ouverture, et comprenant un contact fixe (2) et un contact mobile (8) muni d'un contact d'arc (14), caractérisé par le fait que le contact fixe (2) comporte un contact semi-mobile (4) muni de moyens de rappel, et qùe, lors du passage de la position de fermeture a la position d'ouverture, ledit contact semi-mobile (4) reste d'abord en contact avec le contact d'arc (14) puis se sépare du contact d'arc sous l'action desdits moyens de rappel. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contact d'arc (14) est mobile par rapport au contact mobile (8) et est maintenu en contact avec le contact semi-mobile (4) par un ressort de pression (12) supporté par le contact mobile (8). 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le contact fixe comportant des doigts de contact fixe principaux (3) et le contact mobile (8) des doigts de contact mobile principaux (5), le contact semi-mobile (4) est disposé en contact des liaisons entre les doigts de contact fixe (3) et les doigts de contact mobile (5). 4/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens dè rappel du contact semi-mobile comportent un ressort (17) agissant sur un levier (16) muni d'un axe de rotation (19). 5/ Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la rotation du levier est commandée par une came (43) solidaire du contact mobile (8). 6/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé par le fait que le contact mobile principal selon I se déplace à la vitesse nécessaire pour la coupure des courants autres que capacitifs et le contact semi-mobile fournit l'accroissement de vitesse d'ouverture nécessaire pour la coupure des courants capacitifs. 7/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé par le fait que le contact mobile comporte un dispositif de soufflage (35) par auto-compression de l'arc engendré lors de l'ouverture, entre l'extrémité (26) du contact semimobile (4) et l'extrémité (30) du contact d'arc (14). 8/ Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'a l'ouverture dans un appareil à auto-compression le début du mouvement du contact semimobile, en sens inverse du mouvement du contact mobile, se produit au voisinage du maximum de pression du dispositif à auto-compression. 9/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qut l'ouverture, après la séparation des contacts et sur la distance de coupure, la vitesse d'éloignement des contacts d'arc mobile et semi-mobile est au moins égale à deux fois la vitesse propre du contact mobile. 10/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'en position d'ouverture, une distance dans le fluide d'isolement (32, 29) existe toujours en série avec les isolants situés à l'intérieur de la chambre de coupure.