Brevet FR2316717A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne un disjoncteur à compression de gaz dans lequel le courant de gaz extincteur nécessaire à l'extinction de l'arc électrique est produit à l'instant de commutation au moyen d'un mécanisme de compression constitué par un cylindre et un piston. De tels appareils de commutation ou disjoncteurs, qui fonctionnent le plus souvent avec du SF6 gazeux en tant qu'agent extincteur d'arc électrique, sont utilisés en nombre croissant et pour des courants de court-circuit de plus en plus élevés. Outré l'accroissement de la puissance de coupure, on exige cependant également un raccourcissement des durées de commutation afin de réduire les charges imposées à l'installa- tion de commutation par le courant de court-circuit.De plus, il est exigé que différents types de court-circuit comme par exemple des courts-circuits aux bornes, des courts-circuits à distance, le phénomène d'opposition de phase ainsi que des courants inductifs et capacitifs occasionnant des arcs électriques de différentes durée soient efficacement supprimés Pour permettre d'obtenir une courte durée d'arc électrique, il faut que la pression de gaz nécessaire à l'extinction de l'arc électrique soit atteinte aussi rapidement que possible, c'est-à-dire déåà au bout d'un court trajet de la tige de manoeuvre entrainée- Pour arrêter des courts-circuits occasionnant un arc électrique de plus longue-durée, la pression du gaz doit en outre être maintenue pendant une durée accrue en conséquence. En cas d'utilisation d'un système a' piston de soufflage simple, il est difficile d'obtenir cette évolution desiree de la pression du gaz puisque c'est seulement au bout d'envi- ron la moitié du trajet total de la tige de manoeuvre ou du cylindre de soufflage que la pression du gaz atteint le double de sa valeur initiale. rar conséquent, le temps nécessaire pour atteindre une pression oui suffit a éteindre l'arc électrique est long. Au cours de l'évolution ultérieure de la compression la pression atteint ensuite des valeurs inuzile- ment élevées de sorte que le canisse de compression est fortement sollicité du point de =nue mécanique. Four aplanir cette évolution irrégulière are de la pression, on veut de maniere connue zonier drs le cylindre do compres- sion un fond intermédiaire supporté par un ressort (Demande de brevet allemand publiée No 23 63 171). On obtient ainsi un accroissement rapide de la pression lors de la phase initiale du processus de mise hors circuit. Cette mesure ne suffit cependant pas pour obtenir également dans le cas de types de court-circuit à longue durée d'arc électrique,comme par exemple lorsqu'il s'agit d'interrompre des courants de court-circuit asymétriques, la courbe de pression aplanie requise.Il s'agit donc suivant la présente invention de proposer pour le dispositif de soufflage d'un disjoncteur à compression une solution constructive permettant d'obtenir l'évolution désirée de la pression. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention consiste en ce que, afin d'adapter l'intensité et la durée du soufflage à différentes conditions de charge électrique, le cylindre présente, entre sa partie supérieure et le piston, deux fonds intermédiaires disposés l'un en regard de l'autre et munis de ressorts et de soupapes. Le mécanisme de soufflage suivant l'invention est explique plus en détail ci-dessous à l'aide des dessins annexés. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un disjoncteur à compression comportant le mécanisme de soufflage suivant l'invention. La fig. 2 est un diagramme représentant l'évolution de la pression, au cours d'un processus de mise hors circuit,en fonction du trajets parcouru par la tige de manoeuvre mobile. La fig- 3 représente une forme de réalisation particulierre du piston de compression. Le disjoncteur est représenté à la fig. 1 respectivement du côté gauche à l'état de mise en circuit et du côté droit dans la position de mise hors circuit. A titre d'illustration un arc électrique est indiqué schématiquement. En vue de la mise hors circuit le cylindre 1 et le tube de commutation 3 fixé à ce dernier sont de manière connue tirés sur le piston fixe 8 a un mécanisme de commande non représenté. Àfin de commander la pression de gaz ainsi produite, le cylindre 1 comr,ortl-- deu fond intermédiaires 2 et 3 qui sont montés cou 1 usants dans lesoace annulaire situé entre la paroi du cy 7-rd-ee et le tube de comrnftation 13. Les fonds intermédiaires sont maintenus par des ressorts a' boudin 4 et 5 dont les extrémités sont fixées dans des évidements prévus à cette fin respectivement dans la partie supérieure du cylindre et dans le piston 8. Les fonds intermédiaires présentent en outre des soupapes 6 et 7 qui sont maintenues fermées par des ressorts â boudin 9 et 10.La soupape 6 s'ouvre dès que,lors de la phase de compression, la tige 11 heurte la partie supérieure du cylindre 1. De même, la soupape 7 s'ouvre dès que la tige 12 heurte le piston 8. Des évidements sont prévus dans la partie supérieure du cylindre et dans le piston pour recevoir i. ressort à boudin a l'état comprimé. Bien que la figure ne montre chaque fois qu'un seul ressort et une seule soupape, -le disJoncteur comporte plusieurs de ces éléments répartis sur la périphérie des fonds intermédiaires. Â la fig. 2, la pression P du gaz est représentée en fonction du trajet S de la tige de commutation 13 au cours d'won processus de mise hors circuit- La mesure de la pression se réalise à.cet égard à l'endroit 18 situé-à l'intérieur de la buse en matière isolante 19 et cela sans être influencée par l'arc électrique.La pression P est la pression initiale o du gaz isolant et s'élève à environ 4 bats- La courbe a s'obtient dans le cas d'un disjoncteur suivant l'état actuel de la technique, alors que la courbe-b-est relative au disjonc- teursuivant l'invention et la courbe c représente l'allure idéale de la pression qu'il serait souhaitable d'atteindre Au cours d'un processus de mise hors circuit, il se produit au bout du parcours SI une séparation de contact entre le tube de commutation fixe 17 et le tube de commutation mobile 13. Le codant de gaz s'établissant à présent ne sert qu'à centrer l'arc électrique puisque l'écartement des contacts nécessaire à l'extinction (première possibilité d'extinction) n'est pas encore atteint. Au niveau 52 le fond intermédiaire supérieur 2 se trouve amené dans sa position terminale et la soupape 6 s'ouvre- De ce fait, le gaz comprimé peut à présent s'écouler en dehors de l'espace limité par les deux fonds n- termédiaires. Enfin, au niveau S), la soupape 7 du fond i--er- médiaire 3 s'ouvre également lorsque ce dernier a effeovuU sensiblement la moitié de son parcours. Ainsi, la pression r augmente encore une fnis et attelant er le piston a atteint sa position terminale (côté droit de la fig. ? ) la pression est brutalement ramenée à sa valeur ini talez Lors du soufflage en retour, le courant de gaz passe par le tube de commutation 13 et les ouvertures 16 dans l'es- pace formant réservoir de gaz (fig.I). La fig. 2 montre que,grâce au mode de construction prévu suivant l'invention pour le mécanisme de soufflage, l'inter -valle de temps entre la première possibilité d'extinction t1 et la dernière possibilité d'extinction t2 se trouve considérablement prolongé par rapport à l'état actuel de la technique. En outre, la courbe de pression se trouve aplanie évitant ainsi des pointes de pression inutilement élevées qui présentent sur le plan mécanique un danger pour le dispositif de soufflage. La courbe de pression b obtenue suivant la présente invention se rapproche, par rapport à la courbe a, davantage du tracé idéal c. La fig. 3 représente une forme de réalisation perfection- née du piston 8. Les fonds intermédiaires sont ici omis à des fins de s-.mDlification- Le piston 8 est avantageusement muni d'un coulisseau creux 14 qui enferme le tube de commutation 13. Le coulisseau creux est maintenu dans sa position de repos supérieure Dar un ressort-lame 15 et couvre dans cette posi tion l'ouverture e de sortie 16 du tube de commutation 13.Dan5 la position terminale supérieure du piston 8 le coulisseau creux recule dans un évidement du piston. Grâce à ce mode de réalisation du piston de compression, les ouvertures de sortie 16 pour le soufflage en retour peuvent être placées plus haut de façon à réduire la longueur totale du disjoncteur. REVENIIGÂTIONS 1 - Disjoncteur à compression de gaz dans lequel le cou rant de gaz extincteur nécessaire à l'extinction de l'arc élec trique est produit à l'instant de commutation au moyen d'un dispositif de compression constitué par un cylindre et un pis ton, caractérisé en ce que, afin d'adapter l'intensité et la durée du soufflage à différentes conditions de charge élec trique, le cylindre 1 comporte entre sa partie supérieure et le piston 8 deux fonds intermédiaires 2, 3 placés l'un en re gard de l'autre et munis de ressorts 4, 5 et de soupapes 6,7. 2 - Disjoncteur à compression de gaz suivant la revendi cation 1, caractérisé en ce que le fond intermédiaire supé rieur 2 prend appui par l'intermédiaire du ressort 4 contre l'extrémité supérieure du cylindre 1. 3 - Disjoncteur à compression de gaz suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fond inter médiaire inférieur 3 prend appui au moyen du ressort 5 contre le piston 8. 4 - Disjoncteur à compression de gaz suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les soupapes 6,7 sont maintenues fermées par des ressorts 9, 10 et s'ouvrent au bout d'un certain parcours de déplacement lorsque leurs tiges 11, 12 butent respectivement cQntre le cylindre 1 et le piston 8. 5 - Disjoncteur à compression de gaz suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston 8 com porte un coulisseau creux 14 qui enferme le tube de commu tata on 13 et qui est maintenu dans sa position supérieure par un ressort-lami 15 de manière à fermer les ouvertures de sor- tie 16.