Brevet FR2454688A1 — publié le 19801114

La présente invention se rapporte à un disjoncteur et plus particulièrement à un disjoncteur du type à gaz, où un fluide qutil contient est mis sous pression par un arc produit entre deux contacts au moment de leur ouverture et l'arc est éteint en forçant le fluide à haute pression à le souffler. Jusqu'à maintenant, les disjoncteurs connus des ce type comme ceux révélés dans les brevets U.S. nO 4,046,9799 4.139.752, 3.975.602 et 3.839.613 sont destinés à éteindre 1 'arc en dévoyant simplement une chambre d'extinction de l1arc contenant un fluide de l'extinction de l'arc adapté à être fortement mis sous pression par un arc produit au moment de la séparation des contacts0 Cependant, dans un disjoncteur traditionnel, comme on l'expliquera mieux ci-après, la pression du fluide d'extinction de l'arc dans la chambre d'extinction de l'arc ne peut être suffisamment accrue au point que le fluide d'extinction de l'arc nécessaire pour ltéteindre, souffle l'arc.Par ailleurs, quand le courant de rupture est important, le volume de la chambre d'extinction de l'arc doit être important mais dans ce cas, quand le courant de rupture est faible, la pression du fluide d'extinction de l'arc dans cette chambre ne peut être suffisamment accrue. La présente invention a pour objet un disjoncteur à gaz permettant à la fois un courant important de rupture et un courant faible de rupture. Selon la présente invention, un disjoncteur de courant à gaz est prévu qui comprend une chambre d'extinction de l'arc contenant un fluide d'extinction de l'arc pouvant être mis sous pression par un arc produit entre deux contacts au moment de leur ouverture et un dispositif d'application de pression ayant un cylindre et un piston pouvant coopérer avec l'opération d'ouverture des contacts, ainsi un changement du courant de rupture est rendu possible par un simple changement de la forme du piston afin qu'une rupture effective puisse être facilement atteinte selon le changement du courant de rupture. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, la surface interne du piston dans le dispositif d'application de pression est de configuration concave afin que le volume de la chambre sous pression puisse être modifié selon le changement du courant nominal de rupture, par un simple changement de la profondeur de la partie concave dans le piston sans nécessiter un changement de la forme du cylindre, afin de faciliter le contrôle du stock, le contrôle de qualité et la fabrication du piston. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure I est une coupe verticale à travers un disjoncteur à gaz typique traditionnel à la position partiellement ouverte du circuit ; et - la figure 2 est une coupe verticale faite à travers un disjoncteur à gaz selon la présente invention, en position partiellement ouverte du circuit. Avant de décrire le mode de réalisation préféré de la présente invention, on décrira un disjoncteur typique à gaz en se référant à la figure 1 des dessins joints où il est représenté en position de circuit partiellement ouvert, en coupe verticale. Sur la figure 1, dans le cas où un contact mobile 9 s'adapte sur un contact stationnaire 3 pour venir en contact avec lui comme cela est représenté par les lignes en pointillés afin d'amener ainsi le disjoncteur en position totalement fermé, un courant électrique estEppliqué à une charge (non représentoe) par un circuit comprenant un conducteur 2-Lune plaque à borne 1 -; le contact stationnaire 3 - le contact mobile 9 -3 un doigt de contact 14 - une plaque à borne li-un conducteur 13. Lors d'un écoulement d'un excès de courant comme un courant de court-circuit et autre dans la charge, le contact mobile 9 est forcé à descendre en regardant-la figure 1 par un dispositif de commutation, non représenté, le contact mobile 9 se séparant du contact stationnaire 3. -A cet instant est produit un arc électrique A entre les contacts mobile et stationnaire 9 et 3.Par la production de l'art A, un fluide de l'extinction de l'arc tel que du SF6 gazeux contenu dans un récipient isolé et résistant à la chaleur 4, fait par exemple en Teflon, et autres, augmente beaucoup en température et pression, il se produit donc une fermeture instantanée des parties creuses du contact stationnaire cylindrique 3 et du contact mobile cylindrique 9, et en même temps la pression dans une chambre sous pression 15 formée au-dessus du récipient isolé et résistant à la chaleur 4, s'élève par des tubulures 8. Comme dans un courant alternatif il existe un point nul naturel, tandis que le courant de rupture s'approche du point nul, le courant de l'arc diminue également, la fermeture des parties creuses des contacts stationnaire mobile 3 et 9 étant libérée. En conséquence, le fluide dans le récipient isolé et résistant à la chaleur 4 baisse en température et en pression. Par conséquent, le fluide d'extinction de l'arc dans la chambre sous pression 15 a' haute pression souffle l'arc A. L'arc A ainsi soufflé par le fluide d'extinction de l'arc est refroidi pour être éteint au point nul du courant de l'arc.Pendant la période de la production de l'arc et après extinction de ce dernier, le fluide entourant l'arc -A et le fluide comme les particules électriquement conductrices vaporisées par les contacts stationnaire et mobile 3 et 9, qui ne servent pas à éteindre l'arc A, sont déchargées du récipient isolé et résistant à la chaleur 4 par les parties creuses des contacts stationnaire et mobile 3, 9 facilitant l'extinction de l'arc A. Cependant, dans un disjoncteur traditionnel ayant la construction et le fonctionnement ci-dessus expliqués, dans le cas où le courant de rupture est faible, la pression du fluide d'extinction de l'arc dans la chambre 15 n'augmente pas suffisamment. Par conséquent, le fluide frais d'extinction de l'arc, nécessaire pour éteindre l'arc A ne peut le souffler suffisamment. Par ailleurs, afin d'assurer le fluide d'extinction de l'arc nécessaire pour éteindre un arc A dans le cas où le courant de rupture est important, le volume de la chambre 15 doit être important, mais avec l'augmentation du volume, la pression du fluide dans la chambre 15 ne peut être élevée dans le cas où le courant de rupture est faible. Par conséquent, un disjoncteur traditionnel présente le défaut de ne pouvoir tenir compte à la fois de courants faibles et forts de rupture. Afin de remédier aux défauts d'un disjoncteur traditionnel, il est concevable que le disjoncteur représenté sur la figure 1 soit associé à un agencement souffleur comprenant un piston et un cylindre. Cependant, dans ce cas, si le courant de rupture est important, il faut un cylindre de grand volume tandis que si le courant de rupture est faible, il faut un cylindre de petit volume. Par conséquent, il faut autant de cylindres et pistons respectivement, ayant des formes différentes, qu'il y a de nombre de couranS nominaux de rupture du disjoncteur, provoquant des problèmes de contrôle de stock, de contrôle de qualité et de prix de fabrication. Par ailleurs, dans le cas d'un courant important de rupture, il y a d'autres inconvénients parce que les dimensions du cylindre sont trop importantes, avec pour résultats une augmentation de la dimension totale du disjoncteur lui-même. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients ci-dessus inhérents à un disjoncteur traditionnel. On décrira maintenant la présente invention en détails en se référant à la figure 2 où le disjoncteur selon l'invention est représenté en position de circuit partiellement ouvert, des éléments correspondant à ceux du disjoncteur de la figure 1 portant des repères correspon dants. Sur la figure 2, un conducteur 2 est relié à une plaque à borne 1 qui est montre à une extrémité d'un récipient isolant resistant à la chaleur 4 afin que le pourtour externe du contact stationnaire 3 puisse être glissé sur le pourtour interne de la partie extrême ouverte du récipient 4. Un cylindre 5 dont une extrémité est fermée par un fond, est fixé à l'autre extrémité du récipient isolé et résistant à chaleur 4 afin que le fond du cylindre 5 obture la partie ouverte à l'autre extrémité du récipient 4.Une séparation interne 6 faite en un matériau électriquement conducteur est disposée dans le cylindre 5 en son centre afin d'être fixée au fond du cylindre 5 à son extrémité supérieure, la séparation interne 6 ayant une forme cylindrique et creuse afin de constituer un passage d'évent 7 pour mettre l'intérieur du récipient isolé et résistant à la chaleur 4 en communication avec l'extérieur du disjoncteur. Des tubulures 8 sont prévues au fond du cylindre 5 pour mettre la chambre du cylindre 5 en communication avec l'intérieur du récipient 4.Un contact mobile 9 ayant une forme cylindrique et creuse est adapté à ce que son pourtour externe à une extrémité, s'adapte dans le pourtour interne du contact stationnaire cylindrique et creux 3 pour venir en contact avec lui, et il est fixé par son autre extrémité, au fond du cylindre 5, sa partie creuse étant en communication avec le passage d'évent 7 de la séparation interne 6. Un piston 10 ayant sensiblement une forme de chapeau inversé est monté dans la chambre du cylindre 5 afin de pouvoir être décalé par rapport à la paroi interne de ce cylindre 5 ainsi qu'au pourtour externe de la séparation interne 6. Une plaque de contact Il est fixée au piston 10 à son fond, et en même temps elle est adaptée à être décalée par rapport à la séparation interne 6 avec un contact coulissant 12 interposé entre elles. Un conducteur 13 est relié à la plaque à borne 11. La séparation interne 6 est pourvue d'une ouverture % dans sa paroi à proximité du fond du passage d'évent 7 pour le mettre en communication avec l'atmosphère. Comme dans le disjoncteur traditionnel de la figure 1, un fluide d'extinction de l'arc est contenu dans la chambre du cylindre 5. On décrira maintenant le fonctionnement du disjoncteur selon l'invention. En supposant que le contact mobile 9 entre et vient en contact avec la partie creuse de contact stationnaire 3 comme cela est représenté par les lignes en pointillés sur la figure 2 pour amener le disjoncteur en position de circuit fermé, alors un courant électrique est amené à une charge (non représentée) par le conducteur 2 mis la plaque à borne 1 b le contact stationnaire 3 - le contact mobile 9 -+ la séparation interne 6 - le contact coulissant Q bla plaque à borne 11- > le conducteur 13.Si un excès de courant tel qu'un courant de court-circuit et autres s'écoule dans la charge, le contact mobile 9 est forcé à descendre en regardant la figure 2 dans la séparation interne 6 au moyen 'n dispositif de commutation (non représentés), afin qu'il y ait séparation du contact mobile 9 et du contact stationnaire 3. Lors de la séparation du contact mobile 9 et du contact stationnaire 3, un arc A se produit entre eux.Dans ce cas, le cylindre 5 ainsi que le récipient isolé résistant à la chaleur 4 descendent en même temps que le contact mobile 9 par rapport au piston 10, par suite le fluide d'extinction de l'arc contenu dans la chambre du cylindre 5 est comprimé par le piston 10 pour être fortement mis sous pression, ainsi le fluide forcé à passer par des tubulures 8)souffle l'arc A, et l'arc A est totalement éteint par le fluide soufflé quand son courant est un faible courant électrique. Quand le courant de l'arc est un fort courant électrique, la pression du fluide dans le récipient isolé et résistant à la chaleur 4 est augmenté par l'énergie de l'arc, fermant instantanément les parties creuses des contacts cylindriques stationnaire et mobile 3, 9, et en même temps cela augmente la pression du fluide d'extinction de l'arc dans la chambre dans le piston 5.Ainsi, la pression du fluide d'extinction de l'arc dans le récipient isolé 4 augmente par l'énergie de l'arc et le piston 10 se déplace relativement. Dans cet état, tandis que le courant de rupture à interrompre s'approche du point 0, le courant de l'arc diminue, la fermeture des parties creuses des contacts stationnaire et mobile 3 et 9 étant libérée, et par suite la température et la pression du fluide dans le récipient isolé 4 baissent. En conséquence, le fluide d'extinction de l'arc dans la chambre du cylindre 5 à une haute pression souffle l'arc A par les tubulures â. L'arc A soufflé par le fluide d'extinction de l'arc est refroidi pour être éteint au point O du courant de l'arc. Pendant la période de la production de l'arc et après extinction de l'arc, le fluide tel que le fluide à haute température entourant l'arc A, les parties conductrices vaporisées des contacts stationnaire et mobile 3 et 9 et autres, qui ne sont pas efficaces pour éteindre l'arc A, se déchargent du disjoncteur hors du récipient 4 par les parties creuses des contacts stationnaire et mobile 3 et 9, rendant ainsi plus efficace l'extinction de l'arc A.Par ailleurs, selon la grandeur du courant de rupture,si la position de la surface interne tournée vers la chambre du cylindre 5 est modifiée de celle représentée par la ligne en trait plein sur la figure 2 à celles représentées par les lignes L1, L2 ou L3, ou plus particulièrement si le piston 10 est forcé à avoir une forme concave à la partie tournée vers la chambre du cylindre 5 et si la profondeur de la forme concave varie afin d'ebeàL1, L2 et L3 à partir de la surface supérieure, le volume de la chambre dans le cylindre 5 peut être modifié sans changer la forme du cylindre 5, par suite l'augmentation de pression dans la chambre du cylindre 5 est ajustée de façon que l'arc A puisse être éteint efficacement. De ce fait, on peut facilement déduire que, selon les courants électriques nominaux d'arrêt, si l'on prevoit un petit nombre de pistons 10 ayant des profondeurs différentes et de forme concave, ils peuvent facilement tenir compte des courants respectifs sans nécessiter un changement de la forme du cylindre 5. Par ailleurs, comme le piston 10 a une forme concave, le cylindre 5 peut être petit.Par ailleurs, comme l'arc A est éteint avec sa direction divisée en deux directions comme cela est rerrsent par les flèches c et d sur la figure 2, c'est-àdire dans la direction des parties creuses des contacts stationnaire et mobile 3, gdu 9du(tbl'écoulement du fluide d'extinction de l'arc par les tubulures 8 comme cela est représenté par les flèches a et b, l'extinction de l'arc peut être effectuée plus efficacement. Comme fluide d'extinction de l'arc, on peut utiliser un gaz isolant tel que SF6, et autres, ainsi qu'un liquide tel qu'une huile isolante. A la lecture de ce qui précède, on notera que selon l'invention, une rupture efficace peut avoir lieu, correspondant au changement du courant de rupture par un simple changement de la forme du piston, sans changer la forme du cylindre et en même temps, les effets sont excellents par rapport au contrôle de stock, au contrôle de qualité et au prix de fabrication du disjoncteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivi ents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, Si cellesci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur à gaz caractérisé en ce qu'il comprend un moyen formant contact stationnaire et cylindrique relié à un conducteur, un récipient isolé et résistant à la chaleur ayant une partie ouverte à une extrémité et monté coulissant sur le pourtour externe dudit moyen formant contact stationnaire à une extrémité, un moyen formant cylindre, fermé à une extrémité par un fond relié audit récipient isolé à son autre extrémité afin que le fond dudit moyen formant cylindre obture l'ouverture dudit récipient à ladite autre extrémité, un moyen formant séparation interne fixé audit fond dudit cylindre et constituant un passage d'évent entre l'intérieur dudit récipient isolé et l'atmosphère, un certain nombre de tubulures prévues dans ledit fond dudit moyen formant cylindre pour mettre l'intérieur dudit récipient isolé en communication avec l'intérieur dudit moyen formant cylindre, un moyen formant piston monté dans ledit cylindre afin de pouvoir être décalé sur la surface périphérique interne dudit cylindre ainsi que le pourtour externe dudit moyen formant séparation interne, un conducteur relié audit moyen formant piston et un moyen formant contact cyEdFiqus et mobile pouvant coopérer avec ledit moyen formant contact stationnaire, fixé audit moyen formant cylindre et ayant une partie creuse reliée audit passage d'évent. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface interne du moyen formant piston précité est configurée pour être concave. 3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité formant séparation interne comprend un cylindre creux fait en un matériau électriquement conducteur. 4. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la profondeur de la configuration concave précitée dans le moyen formant piston précité peut être modifiée selon le courant nominal de rupture.