Brevet FR2490397A2 — publié le 19820319

FR 2490397 A2 19820319 FR 8019903 A 19800916 Disjoncteur à haute tension à arc tournant et autosoufflage Dans la demande de brevet principal, on a décrit un disjoncteur à haute tension sous enceinte de gaz diélectrique comprenant en dérivation entre un contact principal fixe et un contact principal mobile, un circuit auxiliaire de coupure comportant une bobine de soufflage électromagnétique reliée à une électrode de révolution disposée concentriquement à l'intérieur de ladite bobine dans sa partie centrale pour donner naissance en coopération avec un contact d'arc mobile disposé dans l'axe de l'électrode à un arc tournant, caractérisé en ce que le contact d'arc mobile est constitué d'une part par un contact semi-mobile dont les parois latérales coopèrent avec ladite électrode de révolution pour donner naissance, lors de la manoeuvre d'ouverture du disjoncteur, à un premier arc tournant et le maintenir dans cette partie centrale et d'autre part par un contact mobile disposé dans son prolongment et solidaire d'un organe de manoeuvre du disjoncteur, l'extrémité libre du contact semi-mobile coopérant avec l'extrémité libre du contact mobile pour donner naissance lors de leur séparation à un deuxième arc placé en série avec ledit premier arc tournant et perpendiculaire à celui-ci, lesdits arcs étant engendrés dans une chambre d'arc présentant un orifice d'éjection des gaz sous la pression développée par lesdits arcs, ledit orifice étant disposé au droit du deuxième arc et permettant son soufflage, lors du retrait du contact mobile hors de la chambre au travers dudit orifice. Le perfectionnement faisant l'objet de la présente invention vise un mode de réalisation permettant une construction plus simple. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension sous enceinte de gaz diélectrique comprenant en dérivation entre un contact principal fixe et un contact principal mobile, un circuit auxiliaire de coupure comportant une bobine de soufflage électromagnétique reliée à une électrode de révolution disposée concentriquement à l'intérieur de ladite bobine dans sa partie centrale pour donner naissance en coopération avec un contact d'arc mobile disposé dans l'axe de l'électrode à un arc tournant, le contact d'arc mobile étant constitué d'une part par un contact semi-mobile dont les parois latérales coopèrent avec ladite électrode de révolution pour donner naissance, lors de la manoeuvre d'ouverture du disjoncteur, à un premier arc tournant et la maintenir dans cette partie centrale et d'autre part par un contact mobile disposé dans son prolongement et solidaire d'un organe de manoeuvre du disjoncteur, l'extrémité libre du contact semi-mobile coopérant avec l'extrémité libre du contact mobile pour donner naissance lors de leur séparation à un deuxième arc placé en série avec ledit premier arc tournant et perpendiculaire à celui-ci, lesdits arcs étant engendrés dans une chambre d'arc présentant un orifice d'éjection des gaz sous la pression développée-par lesdits arcs, ledit orifice étant disposé au droit du deuxième arc et permettant son soufflage, lors du retrait du contact mobile hors de la chambre au travers dudit orifice, selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé par le fait que le contact principal fixe est disposé à l'intérieur de la bobine de soufflage. Selon une autre caractéristique la chambre d'arc ést délimitée à une de ses extrémités par un piston solidaire du contact semi-mobile et coulissant à l'intérieur du capot, ledit piston étant soumis à l'action d'un ressort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront dans la description donnée ci-après en regard des modes de réalisation donnés à titre d'exemple et illustrés dans les dessins. La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un disjoncteur selon l'invention en position de fermeture. La figure 2 est une vue du disjoncteur selon la figure 1 en cours de manoeuvre d'ouverture. La figure 3 est une vue du disjoncteur selon la figure 1 en position d'ouverture. Dans la figure 1, on a représenté un disjoncteur sous enceinte étanche 31 de gaz à grand pouvoir d'extinction, tel que l'hexafluorure de soufre, sous une pression de quelques bars. Cette enceinte comporte de bas en haut un isolateur 1 support d'ensemble, une virole 8, un isolateur 4, une virole 5 et un capot métallique 6 formant la partie supérieure. La partie inférieure sous l'isolateur 1 est fermée par une plaque 7. La virole 8 supporte une borne 2 du disjoncteur et une couronne de doigts de contact 12. La virole 5 supporte l'autre borne 3 du disjoncteur et une couronne de doigts de contact 13 constituant le contact principal fixe. Le contact principal mobile est constitué par une tige cylindrique 14 dont l'extrémité inférieure coulisse sur la couronne de doigts de contact 12 et dont l'extrémité supérieure 16 coopère en position de fermeture avec la couronne de doigts de contact fixe 13. Le contact 14 est relié à une tige de manoeuvre isolante 9 traversant la plaque 7 et entrainée par un dispositif non représenté. Le contact mobile 14 est tubulaire et présente au voisinage de son extrémité inférieure 35 des orifices latéraux 39 qui relient l'intérieur 15 du contact à l'extérieur. En bout du contact mobile 14 est disposé en coopération un contact d'arc semi-mobile 19 tubulaire. Ce contact semi-mobile 19 est relié par une tige isolante creuse 22 à un piston 23 coulissant dans le capot 6 et poussé par un ressort 20. Le fond du piston est muni de clapets 37 permettant de faire communiquer, lors du mouvement de bas en haut du piston 23, la chambre d'arc 27 avec le volume 38 au-dessus du piston. La course du piston est limitée par un butoir 26 fixé à la virole 5 et traversé par la tige 22. Ce butoir porte au moins un orifice 28 permettant la communication, lorsque le piston descend, entre le volume 32 placé sous le piston et la chambre d'arc 27. L'intérieur de la tige 22 et du contact 19 est référencé 42 dans la figure. Le contact 19 est terminé par un embout 18. La virole 5 porte une couronne conductrice 33 sur laquelle est fixée une bobine de soufflage 21 qui sert elle-même de support d'une part à une électrode de révolution 24 qui entoure, sans le toucher, le contact mobile 14, d'autre part à une tuyère isolante 25 disposée concentriquement au contact mobile 14 à travers un col constituant un orifice 50. L'électrode 24 est reliée électriquement à une extrémité de la bobine 21 dont l'autre extrémité est connectée à la couronne 33. La virole 5 porte en outre un pare-étincelle 29, destiné à protéger les doigts de contact fixe 13 qui selon une caractéristique de la présente invention, sont placés à l'intérieur de la bobine 21. Le diamètre de l'embout 18 du contact semi-mobile 19 est inférieur à celui de l'embout creux 16 du contact mobile. Le fonctionnement du dispositif est le suivant en position de fermeture, le contact semi mobile 19 est en contact par son embout 18 avec ltextrémité 16 du contact mobile 14. Le courant passe par la borne 3, la virole 5, les doigts 13, le contact mobile 14 les contacts 12, la virole 8 et la borne 2. On notera que le contact entre l'embout métallique 18 du contact semi-mobile et le contact mobile 14 se trouve derrière les contacts principaux par rapport au sens de déplacement du contact mobile à l'ouverture. A l'ouverture, provoquée dans le sens de la flèche par un mécanisme non représenté, le contact mobile 14 descend, ainsi que le contact semi-mobile 19 poussé par le ressort 20 par l'intermédiaire de la tige isolante 22. Un arc prend naissance entre 13 et 16. Quand la partie arrondie 17 de l'extrémité 16 du contact mobile 14 arrive au niveau du pare-étincelles 29, l'arc quitte les doigts 13 pour staccrocher sur ce pare-étincelle. Quand l'extrémité 18 de la tige 19 arrive au niveau de l'électrode 24, l'arc s'accroche définitivement entre cette dernière et l'embout 18 de la tige 19. il y a commutation du courant dans la bobine. Le courant passe en effet par la borne 3, la virole 5, la couronne 33, la bobine 21, l'électrode 24, l'arc 40, et la tige 19. La commutation est facilitée par la compression de gaz dans le volume 32 par le piston 23 et le soufflage au niveau du volume 36. L'ensemble 19 et 14 continue de descendre. En fin de course de la tige 19, le contact mobile continue seul sa course. Un deuxième arc 41 (figure 2) s'établit entre 17 et 18, tandis que le premier arc 40 continue de tourner entre la couronne 24 et l'embout 18 de la tige 19. Une partie des gaz chauds stéchappe par le conduit 15 aspirés par la dépression créée par le piston 23 et par le conduit 42 et les ouvertures 39. Quand la tige 14 quitte la buse isolante 25, l'arc 41 est soufflé par le gaz chauffé et comprimé de la chambre d'arc 27 dans le volume 31 à travers l'orifice 50. Au passage par zéro du courant, il y a extinction simultanée des deux arcs 40 et 41. La figure 3 montre l'appareil en position d'ouverture. A l'enclenchement, le tube mobile 14 monte à l'aide d'un mécanisme non représenté. il touche d'abord la tige 19. L'écartement des doigts 13, du pare-étincelles 29, de la couronne 24 par rapport à l'embout métallique 18, de même la ligne de fuite de la tige isolante 22 permettent de tenir la tension. Quand l'extrémité du tube mobile 14 s'approche du pare-étincelles 29, un arc s'amorce entre l'embout 18 et le pare-étincelles 29. L'arc est shunté après quand l'embout creux 16 touche les doigts 13. La disposition des doigts de contact permanent à l'intérieur de la bobine 21 simplifie la construction et permet de mettre plus facilement la bobine 21 à l'intérieur de l'enveloppe isolante 4. il est bien entendu que tous les cas où il est nécessaire d'avoir un courant nominal plus élevé, une autre couronne de doigts permanents peut être ajoutée et fixée à l'extérieur de la bobine comme c'était le cas décrit dans le brevet principal. Cette couronne de doigts sera en parallèle électriquement avec les doigts de contact permanent 13. La commutation d'arc se fait principalement entre l'embout creux 16, le pare-étincelles 29, le contact semi-mobile 19 et l'élec- trode 24 de la bobine. Ceci évite d'avoir un contact électrique glissant entre l'électrode 24 et le contact semi-mobile 19. L'écartement entre l'électrode 24 et la buse 16 du tube de contact mobile 14 permet d'éviter le passage systématique du courant dans la bobine à chaque fermeture sur court-circuit. Les doigts de contact 13 ne s'appuient pas sur le contact semimobile 19. Ceci permet une réduction de l'énergie du ressort de rappel 20. On améliore la commutation de l'arc et la coupure en particulier quand le courant à couper est faible, en utilisant le déplacement du piston 23 où s'appuie le ressort 20 pour comprimer légèrement le gaz dans le volume 32. Ce gaz comprimé entre dans l'enceinte 36 par les ouvertures 28, puis traverse le pare-étincelles 29, et passe dans la chambre d'arc 27. A la fermeture, le tube de contact mobile 14 comprime le ressort 20, la montée en pression dans le volume 38 fait ouvrir les clapets 37 permettant d'égaliser la pression entre les deux volumes 38 et 32. A cet effet, les clapets sont agencés de manière à ne s'ouvrir qu'à l'enclenchement du disjoncteur. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute tension sous enceinte de gaz diélectrique comprenant en dérivation entre un contact principal fixe et un contact principal mobile, un circuit auxiliaire de coupure comportant une bobine de soufflage électromagnétique reliée à une électrode de révolution disposée concentriquement à l'intérieur de ladite bobine dans sa partie centrale pour donner naissance en coopération avec un contact d'arc mobile disposé dans l'axe de l'électrode à un arc tournant, le contact d'arc mobile étant constitué d'une part par un contact semi-mobile (19) dont les parois latérales coopèrent avec ladite électrode de révolution (24) pour donner naissance, lors de la manoeuvre d'ouverture du disjoncteur, à un premier arc tournant (40) et la maintenir dans cette partie centrale et d'autre part par un contact mobile (14) disposé dans son prolongement et solidaire d'un organe de manoeuvre du disjoncteur, l'extrémité libre du contact semi-mobile coopérant avec l'extrémité libre du contact mobile pour donner naissance lors de leur séparation à un deuxième arc (41) placé en série avec ledit premier arc tournant et perpendiculaire à celui-ci, lesdits arcs étant engendrés dans une chambre d'arc (27) présentant un orifice (50) d'éjection des gaz sous la pression développée par lesdits arcs, ledit orifice étant disposé au droit du deuxième arc et permettant son soufflage, lors du retrait du contact mobile hors de la chambre au travers dudit orifice, selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé par le fait que le contact principal (13) fixe est disposé à l'intérieur de la bobine de soufflage (21). 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre d'arc (27) est délimitée à une de ses extrémités par un piston (23) solidaire du contact semi-mobile et coulissant à l'intérieur du capot (6), ledit piston étant soumis à l'action d'un ressort (20). 3/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le contact semi-mobile (19) est creux de manière à permettre une communication entre l'espace (38) au-dessus du piston (23) et la chambre d'arc (27). 4/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le contact semi-mobile (19) et le contact mobile (14) ont une longueur telle qu'en position de fermeture, le lieu de leur contact est situé à l'intérieur de la couronne de doigts de contact fixe (13). 5/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le diamètre de l'embout (18) du contact semi-mobile (19) est inférieur à celui de l'embout (16) du contact mobile (14). 6/ DisJoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le diamètre de l'électrode (24) est supérieur à celui des extrémités (16) et (18) des contacts mobile (14) et semi-mobile (19). 7/ DisJoncteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le contact semi-mobile (19) comprend une portion (22) en matériau isolant de manière à isoler l'embout métallique (18) des autres pièces métalliques.