Brevet FR2333339A1 — publié le 19770624

L'invention, due à la collaboration de MM. André DUCULZAUX, Dominique FERRUCCI et Vinayak POTES, est relative à une chambre de coupure pour disjoncteur électrique, notamment à effet de limitation d'un courant de court-circuit, comprenant - une chambre de formation d'un arc tiré entre des contacts fixe et mobile séparables, disposés au voisinage d1une entrée de la chambre de formation délimitée par des parois latérales, - un dispositif de commande de séparation desdits contacts, - une chambre d'extinction d'arc prolongeant ladite chambre de formation et comportant un empilage de plaques de déslonisation transversales par rapport à la direction initiale de 1 arc, - un élément gazogène solidaire mécaniquement dudit dispositif de commande et susceptible d'engendrer dans ladite chambre de formation dtarc un dégagement gazeux sous l'action de l'arc et un soufflage gazogène de 1 ' arc vers ladite chambre d'extinction, - et des ouvertures d'évacuation dudit dégagement gazeux, ménagées dans ladite chambre d'extinction;; Dans un dispositif connu du genre mentionné, ledit éLé- ment gazogène est mobile dans la chambre de formation d'arc et suit la migration de arc en fonction de la course du contact mobile lors de ltouverture du disjoncteur. Dans des disjoncteurs rapides limiteurs, la vitesse initiale élevée de séparation des contacts provoque par étirement longitudinal de l'are une croissance rapide de la tension d'arc augmentée d'autre part par le soufflage gazogène. Des essais d'ouverture du disjoncteur ont montré que lors du déplacement du contact mobile, notamment sous Inaction dtun dispositif de propulsion électrodynamique, une dépression était engendrée en aval du contact à l'entrée de la chambre de formation d'arc qui freine le déplacement de l'arc vers la chambre d'extinction. Ltinvention a pour but d'éviter cet inconvénient et de réaliser un disjoncteur rapide limiteur à pouvoir de coupure élevé par le déplacement accéléré de l'arc vers les plaques de désionisation. Le disjoncteur est caractérisé par le fait que ledit élément gazogène est agencé dans la zone d arc au voisinage desdits contacts de manière à obturer durant toute la course d'ouverture dudit contact mobile ladite entrée de chambre de formation d'arc, et à comprimer ledit dégagement gazeux pour le renforcement dudit soufflage gazogène en direction de a chambre d'extinction et une eroissance rapide de la tension d'arc. L'obturation de l'entrée de la chambre de formation d'arc permet ainsi d'obtenir une pression gazogène élevée appropriée à une croissance rapide de la tension d'arc, car tout le volume de gaz de soufflage produit durant la coupare est chassé ver le haut en direction de la chambre d'extinction, évitant toute fuite préalable au niveau de la chambre de formation d'arc Cette obturation est avantageusement obtenue par un élément gazogène en forme de bouchon assujetti au contact mobile et déplaçable dans l'entrée de la chambre de formation d'arc de manière à remplir l'espace balayé par le contact mobile. Selon un développement de l'invention, la chambre de coupure est double et comprend un contact mobile en forme de pont coopérant avec deux contacts fixes espacés par un Intervalle déterminé de telle manière que le bouchon gazogène, de forme paral- lélépipédique est monté à coulissement dans entrée de la chambre de formation d'arc, et dont les dimensions correspondent sensiblement audit intervalle et à l'écartement des parois latérales de ladite chambre. Selon un autre développement de l'invention, lesdites parois latérales sont munies de Joues en matériau gazogène coope- rant avec ledit bouchon gazogène pour renforcer le soufflage gazo- gène dans ladite chambre de formation d'arc. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de I'exDosé oui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lescuels la figure 1 est ure vue schématique en coupe axiale du disjoncteur paoide limiteur selon l'invention, représenté en position de fermeture, les moyens de commande du propulseur électrodynamique n'étant pas représentés ; la figure 2 est une vue n couve selon:: a ligne II-II de la figure Sur les figures 1 et 2, un pôle de l'interrunpteur électrique, notamment d'un disjoneteur rapide limitour, comporte un circuit principal GO parcouru par le courant permaanent et munl d'un pont 12 de contacts mobiles princisaux, assujetti à un bras 14 monté à coulissement de manière à commander l'ouverture et le fermeture de l'interruoteur. Le hras 14 est solldaire d'un disoue conducteur 16 disposé en regard d'une bobine 18 annulaire à une faible distance de ce dernier en position de fermeture des contacts. La bobine 18, enrobée dans un élément support 20 en matériau isolant, peut être alimentée par une décharge dTune batterie de condensateurs (non représentés), et les courants induits dans le disque 16 provoquent, par effet électrodynamique, la répulsion du disque 16 selon le sens de la flèche F.Une telle commande d'ouverture rapide des contacts est bien connue et il est inutile de la décrire plus en détail. Un dispositif de verrouillage unidirectionnel (non représenté) du type décrit dans le brevet fran çais NO 2.247.118 de la demanderesse assure l'auto-accrochage de l'équipage mobile de ltinterrupteur en position d'ouverture. Le pont 12 coopère avec une paire de contacts fixes principaux 22, 24 raccordés à des conducteurs 25, 26 d'amenée et de sortie du courant, et munis de plages 28, 30 de contacts allongées-se faisant face et séparés par un intervalle susceptible d'être shunté par le pont 12 en position de fermeture.Les pages 28, 30 s'étendent dans deux demi-plans d'un dièdre à arête parallèle à la longueur des plages, et le pont 12 porte plusieurs plots ou doigts 32 alignés dans le sens de l'arête du dièdre et de sections trapézoidales appropriées à la configuration des plages 28, 30 taillées en biseau. L'ensemble de ces organes est contenu dans un boîtier 33 muni de deux parois verticales 35, 37 réunies par deux traverses 39 formant la base du disjoncteur. Le pont 12 est mobile verticalement dans le plan bissecteur de trace XX' du dièdre, et est relié mécaniquement à un pont auxiliaire mobile 34 d'un circuit pare-étincelles 36 par une tige de liaison 38, l'ensemble des ponts mobiles 12, 34, de la tige 38 et du disque 16 formant l'équi- page mobile du pôle. Le circuit pare-étincelles 36 est connecté en parallèle aux bornes du circuit principal 10. I1 présente une structure symétrique par rapport au plan bissecteur XX' et pour des raisons de clarté de l'exposé, les mêmes numéros de référence désignent des éléments symétriques les uns étant affectés de la lettre a. Le pont auxiliaire 34 mobile porte à chaque extrémité un contact pare-étincelles 40, 40a mobile coopérant avec un contact pare-étincelles 42, 42a fixe > en forme de boucle dont l'ex- trémie inférieure est reliée électriquement aux contacts fixes principaux 24, 22 par l'intermédiaire d'un conducteur 44, 44a, et dont l'extrémité supérieure est agencée en corne d'arc 46, 46a dirigée vers la plaque de base 48, 48a d'une chambre de coupure 5G, 50a associée a chaque aire de contacts pare-étinna. 1è fixes et mobiles 40, 42; 40a 42a, Chaque chambre 50, 50a est constituée d'une manière bien connue Dar une chambre d'extinction d'arc munie d'un empilage de plaques métalliques encochées de désionisation de l'arc électricue tiré entre chaque paire de contacts pare-étian- celles et sont disposées entre deux parois latérales 51, 51a dune enveloppe 52, de part et d'autre du plan bissecteur XX' avec irter- position d'une corne 54 centrale de guidage de l'arc, en forme de U munie de branches divergentes Drolongées jusqu T au voisinage de la plaque supérieure 56, 56a de la chambre 50, 50a.La corne 54 est assuJettie à l'enveloppe 52 par une tige support 58 fixée à l'âme rectiligne du U, séparée du pont 34 auxiliaire d'une distance "d" appropriée à l'ouverture du circuit pare-étincelles 36. Une pièce intercalaire 50, en matériau isolant, agencée entre le boltier 33 du circuit principal et l'enveloppe 52 du circuit pare-étincelles, est traversée dans sa zone centrale par la tige de liaison 38, et sert d'appui à des ressorts 62 de pression de contact. TJn tampon ou bouchon 64 en matériau gazogène, solidaire de la tige 38 et du Dont mobile 34 pare-étincelles ferme l'entrée de la chambre de formation d'arc et s'engage en position de fermeture du disjoncteur dans une encoche 67 de forme conjuguée ménagée dans la pièce intercalaire 50.Le tampon 64 de forme parallélépipédique est fixé sous le pont mobile 34, et ses dïmen- sions correspondent sensiblement à l'intervalle ménagé entre les contacts pare-étincelles fixes 42, 42a et à l'écartement des parois latérales 51, 51a, un faible eu autorisant son coulissement lors de ltouverture du circuit pare-étincelles 36. Les parois latérales de la chambre de formation d'arc comprend des Joues 68, 68a en matériau gazogène coopérant avec le tampon 64 pour engendrer le soufflage gazogène sous l'action de l'arc. Le fonctionnement du pôle de coupure selon l'invention est ie suivant Rn position de fermeture illustrée aux figures 1 et 2, le courant passe en plus grande tartie Dar le circuit principal 10 ayant; une résistance électrique inférieure à celle du circuit pareétincelles 36. Lors de l'apparition d'un courant de défaut, le dispo- sitif de déplacement de l'équipage mobile provoque l'ouverture ra tide successive des contacts principaux puis pare-étincelles. Le courant de défaut est transféré dans le einquit pare-étincelies 36, et un an est tiré entre les contacts pare-étincelles fixes 42, 4a et mobiles 40, 40a L'arc saute rapidement sur la corne 54 centrale et est allongé dans a chambre de formation d'arc délimitée par les cornes d'arc 54, 46, 46a. Au début de la coupure une pression gazogène est engendrée dans l'espace inférieur étanche des chambres de couture résultant de l'action de l'arc sur le ma tériau gazogène du tampon 54 et des doues 68, 70. Les gaz se détendent vers le haut en direction des ouvertures 66 et accélèrent ainsi le déplacement de l'arc vers les plaques de désionisation des chambres de coupure. L'agencement du tampon 64 gazogène sous le pont pare-étincelles mobile 3b maintient le bouchon gazogène très près de la zone d1arc pendant la course d'ouverture des contacts. L'invention ntest bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre clus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, nais eile s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques, notamment celle dans laquelle la structure en pont de contacts principaux et pare-étincelles serait remplacée par des contacts du type pivotant. R E V E N D I C A T I O N S 1. Chambre de coupure pour disjoneteur électrique, notamment à effet de limitation d'un courant de court-circuit, comprement - une chambre de formation d'un arc tiré entre des contacts fixe et mobile séparables, disposés au voisinage d'une entrée de la chambre de formation délimitée nar des parois atérales, - un dispositif de commande de énaration desdits contacts, - une chambre d'extinction d'arc prolongeant ladite chambre de formation et comportant un empilage de planues de d6sionisation transversales par rapport à la direction initiale de l'are, - un élément gazogène solidaire mécaniquement dudit dimositif de commande et susceptible d'engendrer dans ladite chambre de forma- tion d'arc un dégagement gazeux sous l'act-ior. de l'are et un souf flage gazogène de T arc vers ladite chambre d'extinetion, - et des ouvertures d'évacuation dudit dégagement gazeux, ménagées dans ladite chambre d'extinetion, caractérisée par le fait que ledit élément gazogène est agencé dans la zone d'arc au voisinage desdits contacts de manière à obturer durant toute la course d'ouverture dudit contact mobile ladite entrée de chambre de formation d'arc, et à comprimer ledit dégagement gazeux pour propulser l'arc naissant en direction de la chambre d'extinction, afin d'obtenir une croissance très rapide de la tenson d'are. Chambre de coupure seion la revendication l, caractérisée par le fait que ledit élément gazogène comprend un bouchon assujetti audit contact mobIle et déplaçable dans ladite entrée, de manière à remplir l'espace balayé car le contact mobile en obturant ladite entrée et en renforçant le soufflage de l'are vers la cham bre d'extinction. 3. Chambre de coupure selon la revendication 2, munie d'un contact mobile en forme de pont coopérant avec deux contacts fixes espacés par un intervalle déterminé, caractéisée par le fait oue ledit bouchon gazogène est monte à coulissement dans adite entrée et présente une forme d'un parallélépipt de droit dont les longueur et largeur correspondent sensiblement pasretivement andit intervalle et à l'écartement desdites parois latéraies de la chamrre de formation d'arc. @. Chambre de coupure seion la pevendication 2. ou 3, ca ractérisée per le fait que lesdites parois latépaies de@@@ chamhr de formation d'arc est rourvue de joues en matériau ga@@@@@ @@- opérant avec ledit beuchon ueur eugandrer ledit soufflage gazegin sous l'action de l'are.