Brevet FR2464551A1 — publié le 19810306

L'invention est relative à un disjoncteur électrique multipolaire à autosoufflage logé dans une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, chaque pôle comprenant - une paire de contacts coaxiaux dont l'un est mobile axialement pour créer un intervalle de coupure entre les contacts séparés, - un dispositif de soufflage à piston cylindre délimitant un volume pistonnable de compression du gaz durant la course d'ouverture, - au moins une voie de communication ménagée entre ledit volume et une buse de soufflage entourant coaxialement les contacts pour engendrer un écoulement de gaz pour l'extinction de l'arc, - et un clapet d'admission coopérant avec ladite voie pour moduler le soufflage. Selon un dispositif connu du genre mentionné, le clapet d'admission assure l'ouverture maximum de la voie de communication vers la buse de soufflage lorsque la pression de gaz isolant dans le volume pistonnable de compression dépasse un seuil donné. Cette ouverture peut ainsi intervenir à un instant quelconque de la courbe sinusoidale du courant d'arc, et la coupure de ce dernier s'avère difficile lorsque l'intensité du courant se trouve à la valeur maximale. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de réaliser un disjoncteur à autosoufflage, modulé en fonction de l'intensité du courant d'arc, tel que le soufflage soit indépendant de la pression du gaz dans le volume pistonnable et intervienne au voisinage du zéro de courant pour des défauts importants. Le disjoncteur est caractérisé par le fait que ledit clapet d'admission comporte un organe électromagnétique de commande doté d'une armature mobile agencée dans l'entrefer d'un circuit magnétique associé au contact mobile, ladite armature étant solidaire d'un disque obturateur coopérant avec ladite voie de communication pour assurer la fermeture ou itouverture du clapet d'admission de gaz dans la buse de soufflage selon que l'intensité du courant d'arc soit respectivement supérieure ou inférieure à un seuil prédéterminé. Selon une caractéristique de l'invention, ladite armature mobile du clapet d'admission coopère avec un organe élastique de rappel pour occuper une position de repos lors du soufflage et une position d'attraction rendant le soufflage impossible respectivement lors de la libération et de l'obturation de la voie par le disque selon que la force électromagnétique d'attraction s'exerçant sur l'armature soit inférieure ou supérieure à la force de rappel dudit organe élastique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit magnétique du clapet est logé dans une rainure annulaire du contact mobile disposée au voisinage du piston de soufflage, et le disque obturateur intercalé entre le circuit et le piston comporte une pluralité d'orifices défilant devant le piston durant le mouvement de pivotement de l'armature pour coincider avec les trous correspondants du piston en position d'ouverture du clapet et de soufflage de l'arc, ou être décalés angulairement desdits trous en position de fermeture du clapet lors du dépassement du seuil par le courant d'arc. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui 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 lesquels la figure 1 montre une vue partielle en coupe axiale d'un disjoncteur à autosoufflage équipé du clapet inventif représenté en position d'ouverture et de soufflage de l'arc; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la fig. 1; la figure 3 représente une vue analogue à celle de la fig. 1, en position de fermeture du clapet; la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la fig. 3. Selon les figures 1 à 4, un pôle de disjoncteur haute tension à autosoufflage logé dans une enveloppe 10 cylindrique étanche remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, notamment de l'hexafluorure de soufre sous pression, comporte une paire de contacts fixe 12 et mobile 14 alignés selon l'axe XX', et un dispositif d'autosoufflage 16 susceptible d'envoyer un jet de gaz dans le convergent d'unebuse 18 de soufflage entourant l'intervalle de coupure 20 lors de la séparation des contacts 12, 14.Une paroi 22 intermédiaire fixe de forme annulaire partage l'intérieur de l'enveloppe 10 en deux compartiments adjacents amont 24 et aval 26, et est doté d'une ouverture 28 centrale de passage du contact mobile 14 monté à translation alternée entre les positions d'ouverture et de fermeture par l'actionnement d'un mé- canisme de commande (non représenté). Le dispositif d'autosoufflage 16 est agencé dans le compartiment amont 24 et comprend un piston 30 annulaire accouplé mécaniquement au contact mobile 14, de manière à coulisser le long de la paroi interne de l'enveloppe 10 en délimitant un volume pistonnable 32 avec la paroi fixe 22. Le piston 30 supporte la buse 18 de soufflage qui enserre à faible jeu le contact fixe 12 en position de fermeture du disjoncteur. Des trous 34 de communication du volume 32 avec le convergent de la buse 18 sont répartis circonférentiellement dans le piston 30 mobile pour l'admission du gaz comprimé dans l'intervalle de coupure 20 entraînant l'extinction de l'arc tiré entre les contacts 12, 14 séparés. L'échappement du gaz de soufflage s'effectue en sens axial inverse par des canaux 36, 38 de communication des contacts creux fixe 12 et mobile 14 avec les compartiments amont 24 et aval 26. Le fonctionnement d'un tel disjoncteur est classique et bien connu des spécialistes. Selon l'invention, le dispositif d'autosoufflage 16 est équipé d'un clapet d'admission 40 à commande électromagnétique susceptible de coopérer avec les trous 34 du piston 30 pour moduler le soufflage en fonction de l'intensité du courant d'arc, indépendamment de la pression du gaz comprimé dans le volume 32. Le clapet 40 est agencé dans le volume 32 et comporte un circuit magnétique 42 fixé au contact mobile 14 dans une rainure 44 annulaire disposée en léger retrait du piston 30 dans le sens d'ouverture. Le circuit magnétique 42 est formé par une bague ferromagnétique fendue à entrefer 46 délimité par une extension 48 radiale coopérant en position d'attraction avec une armature ferromagnétique 50 pivotante lorsque le courant d'arc dépasse un seuil prédéterminé. L'armature ferromagnétique 50 est une portion de cylindre creux portée par un disque 52 monté libre en rotation autour du contact mobile 14 coaxial et positionné dans la rainure 44 entre le circuit magnétique 42 et le piston 30. Le disque 52 mobile est en matériau amagnétique, notamment en aluminium, et est percé d'une pluralité d'orifices 54 déplaçables devant les trous 34 d'admission du piston 30 lors du mouvement en rotation du disque 52 dû à l'attraction de l'armature 50 contre l'extension 48 du circuit magnétique 42 lors du dépassement du seuil par le courant d'arc. Audessous du seuil, des ressorts de rappel 56 sollicitent le disque 52 en position de repos et le maintien de l'armature 50 contre une butée d'arrêt 58 solidaire du circuit magnétique 42.Les trous 34 d'admission du piston 30 et les orifices 54 du disque 52 obturateur présentent des configurations trapézoidales identiques. Le fonctionnement du dispositif d'autosoufflage 16 à clapet électromagnétique 40 d'admission du gaz selon l'invention, est le suivant Pour des intensités du courant d'arc inférieures au seuil prédéterminé, l'armature-50 se trouve en position de repos (fig. 1 et 2) en appui contre la butée d'arrêt 58 par l'action de la force de rappel des ressorts 56. Les orifices 54 du disque 52 sont positionnés en face des trous 34 conjugués du piston 30 provoquant l'ouverture du clapet 40 et l'admission du gaz précomprimé dans le convergent de la buse 18 de soufflage. Le soufflage de l'arc intervient normalement à la séparation des contacts 12, 14 lors de la translation du contact mobile dans le sens de la flèche F et l'échappement du gaz s'opère par les canaux 36, 38. En cas de dépassement du seuil par le courant d'arc (fig. 3 et 4), le flux électromagnétique dans l'entrefer 46 du circuit magnétique 42 dû au passage du courant dans le contact mobile 14 coaxial engendre une force d'attraction qui devient supérieure à la force de rappel des ressorts 56 entraînant l'attraction rapide de 1' armature 50 contre l'extension 48. Le pivotement du disque 52 dans le sens des aiguilles d'une montre bouche les trous du piston 30 et provoque la fermeture du clapet 40 rendant le soufflage impossible. La modulation du soufflage dépend ainsi de l'intensité du courant d'arc, et est indépendante de la pression régnant dans le volume pistonnable 32.L'ouverture du clapet 40 suivie du soufflage de l'arc intervient exclusivement lorsque l'intensité du courant alternatif tombe sous ledit seuil à un instant donné situé au voisinage du zéro du courant. La fermeture du clapet 40 durant le reste de la période d'intensité forte augmente la pression de gaz dans le volume 32 durant la course d'ouverture du contact mobile 14, et élimine tout transfert de gaz chauds susceptible d'intervenir en sens inverse du sens normal de soufflage depuis l'intervalle de coupure 20 vers le volume 32. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au-contraire à toute variante de clapet électromagnétique 40 restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques, notamment celle dans la quelle l'armature 50 du clapet 40 et le disque 52 associé seraient animés d'un mouvement de translation par rapport à l'enveloppe 10 et au fond 22 dans la direction de l'axe XX' pour assurer l'obturation ou la libération des trous 34 du piston 30 de soufflage. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur électrique multipolaire à autosoufflage logé dans une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, chaque pôle comprenant - une paire de contacts coaxiaux dont l'un est mobile axialement pour créer un intervalle de coupure entre les contacts séparés, - un dispositif de soufflage à piston cylindre délimitant un volume pistonnable de compression du gaz durant la course d'ouverture, - au moins une voie de communication ménagée entre ledit volume et une buse de soufflage entourant coaxialement les contacts pour engendrer un écoulement de gaz pour l'extinction de l'arc, - et un clapet d'admission coopérant avec ladite voie pour moduler le soufflage, caractérisé par le fait que ledit clapet d'admission comporte un organe électromagnétique de commande doté d'une armature ferromagnétique mobile agencée dans l'entrefer d'un circuit magnétique associé au contact mobile, ladite armature étant solidaire d'un disque obturateur coopérant avec ladite voie de communication pour assurer la fermeture ou l'ouverture du clapet d'admission de gaz dans la buse de soufflage selon que l'intensité du courant d'arc soit respectivement supérieure ou inférieure à un seuil prédéterminé. 2. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite armature mobile du clapet d'admission coopère avec un organe élastique de rappel pour occuper une position de repos lors du soufflage et une position d'attraction rendant le soufflage impossible respectivement lors de la libération et de l'obturation de la voie par le disque selon que la force électromagnétique d'attraction s'exerçant sur l'armature soit inférieure ou supérieure à la force de rappel dudit organe élastique. 3. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit circuit magnétique entoure coaxialement le contact mobile traversé par le courant d'arc qui engendre un flux électromagnétique dans l'entre- fer de débattement de l'armature associée. 4. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 3, le piston de soufflage solidaire du contact mobile étant monté à coulissement à l'intérieur du cylindre fixe, caractérisé par le fait que ledit circuit magnétique est logé dans une rainure annulaire du contact mobile disposée au voisinage du piston de soufflage. 5. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 4, la voie de communication comprenant une pluralité de trous d'admission dans le piston de soufflage, caractérisé par le fait que l'armature est montée à pivotement entre les positions de repos et d'attraction provoquant la rotation du disque autour du contact mobile pour libérer ou boucher les trous du piston de soufflage. 6. DisJoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le disque obturateur est logé dans ladite rainure entre le circuit magnétique et le piston de soufflage, et comprend une série d'orifices défilant'devant le piston durant le mouvement de pivotement de l'armature pour coincider avec les trous correspondants d'admission en position d'ouverture du clapet et de soufflage de l'arc, ou être décalés angulairement desdits trous en position de fermeture du clapet lors du dépassement du seuil par le courant d'arc. 7. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le piston de soufflage et le disque obturateur comportent un même nombre de trous et d'orifices ayant des configurations identiques. 8. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon la revendication 4, caractérisé par le fait -que l'armature mobile est montée à translation entre les positions de repos et d'attraction entrainant le coulissement axial du disque adapté à l'ouverture et la fermeture du clapet. 9. DisJoncteur électrique à autosoufflage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit clapet électromagnétique est agencé dans ledit volume pistonnable de compression du gaz. 10. Disjoncteur électrique à autosoufflage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit clapet électromagnétique est logé dans le convergent de ladite buse de soufflage.