Brevet FR2505550A1 — publié le 19821112

Interrupteur électrique à remplissage gazeux. L'invention concerne un interrupteur à remplissage gazeux du type à arc tournant, dans lequel l'arc produit entre les électrodes de commutation peut être éteint en faisant tourner l'arc dans une atmosphère gazeuse d'extinction d'arc. Dans des interrupteurs à remplissage gazeux classiques, l'extinction de l'arc se déroule de la manière suivante : Premièrement, un corps cylindrique circulaire constitué par un matériau conducteur est disposé autour de la périphérie extérieure des électrodes de commutation de manière que le pied d'un arc produit entre les électrodes soit dirigé vers le corps cylindrique circulaire. Deuxièmement, le pied de l'arc est entraîné en rotation dans un espace annulaire formé entre les électrodes et le corps cylindrique circulaire, par une force magnétique fournie par une bobine d'entralnement de l'arc qui est disposée autour du corps cyElndrique, dans lequel l'arc, avec un courant approximativement nul, tourne à grande vitesse pour être soumis à un refroidissement forcé, ce qui éteint l'arc.Le champ magnétique de la bobine d'entraînement de l'arc nécessaire pour faire tourner l'arc est produit en appliquant le courant de l'arc à la bobine d'entraînement de l'arc. Ceci implique que la force du champ magnétique de la bobine d'entrainement de l'arc est proportionnelle à la valeur du courant de l'arc. I1 peut arriver que le champ magnétique de la bobine d'entrainement de l'arc, alimentée par le courant d'arc voisin de zéro, devienne très faible, ce qui se traduit par un effet d'extinction insuffisant de l'arc. L'invention a pour but un interrupteur à remplissage gazeux ne présentant pas les inconvénients des interrupteurs classiques de ce type. L'invention a pour objet un interrupteur à remplissage gazeux comportant un boîtier rempli de gaz d'extinction d'arc, deux électrodes de commutation disposées dans ledit boitier, et un corps cylindrique circulaire disposé dans le boîtier et entourant lesdites électrodes, ledit corps cylindrique circulaire étant constitué par un matériau conducteur non magnétique, caractérisé en ce qu'un aimant permanent cylindrique est disposé concentriquement autour du corps cylindrique circulaire, grâce à quoi lorsqu'un arc est produit entre les électrodes de commutation, une extrémité dudit arc est déplacée par un flux magnétique fourni par ledit aimant permanent vers l'intérieur dudit corps cylindrique circulaire et est entraînée en rotation dans un espace annulaire, rempli dudit gaz d'extinction d'arc, qui est formé entre une desdites électrodes de commutation et ledit corps cylindrique circulaire. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un interrupteur à remplissage gazeux suivant l'invention ; et la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 1. Sur les dessins, la référence 1 désigne un boîtier moulé en matière plastique rempli par un gaz A d'extinction d'arc. Un élément de support supérieur conducteur 2 est monté rigidement sur la paroi supérieure du boîtier 1, tandis que l'extrémité proximale d'une borne extérieure supérieure 3 est couplée électriquement à l'élément de support conducteur 2. Une électrode fixe 4 en forme de U inversé est disposée au niveau de la partie supérieure du boîtier 1 et la partie horizontale supérieure de cette électrode 4 est fixée sur l'extrémité inférieure de l'élément de support 2. L'électrode fixe 4 est munie d'un contact fixe 5 au niveau de l'extrémité inférieure de la branche la plus longue 4a.Un corps cylindrique circulaire 6 constitué par un matériau conducteur non magnétique est disposé concentriquement autour de l'électrode fixe 4, et est fixé rigidement au niveau de sa périphérie intérieure sur les branches longue et courte 4a, 4b, de l'électrode fixe 4. Un aimant permanent cylindrique 7 est également disposé concentriquement autour du corps cylindrique circulaire 6 et sa surface intérieure test fixée sur la périphérie extérieure du corps cylindrique circulaire 6. Une électrode mobile 8, munie, sur son extrémité supérieure d'un contact mobile 9, qui en est solidaire, est disposée au centre du boîtier 1 dans une position sensiblement verticale. L'extrémité supérieure de l'électrode mobile 8 s'étend dans le corps cylindrique circulaire 6 de manière que le contact mobile 9 se trouve en face du contact fixe 5 séparé par un intervalle prédéterminé. L'extrémité inférieure de l'électrode mobile 8 est couplée de façon pivotante à un levier tournant 10 qui, à son tour, est monté de façon pivotante sur le boîtier 1, au moyen d'un arbre transversal 11. Lors de la rotation du levier 10, le contact mobile 9 se rapproche et fait contact avec le contact fixe 5 pour effectuer la commutation. Le levier tournant 10 est également muni d'un ressort de compression 12 derrière l'électrode mobile 8 pour charger élastiquement cette électrode mobile 8.Ainsi ce ressort de compression 12 assure un contact doux entre les contacts fixe et mobile 5 et 9. Le levier tournant 10 est couplé avec un arbre d'entraînement 13 qui, à son tour, est fixé rigidement sur l'extrémité libre d'un noyau mobile 14 monté de façon pivotante sur la partie extérieure inférieure du boîtier 1. Un noyau fixe 15 est disposé au-dessus du noyau mobile 14. Le noyau 15 est fixé sur l'extrémité inférieure d'un enroulement d'excitation vertical 16 qui pend par rapport à la partie supérieure du boîtier 1. Normalement, le noyau mobile 14 est maintenu dans la position représentée sur la figure 1 par la force d'un ressort de compression 17 disposé parallèlement à l'enroulement d'excitation vertical 16. Cet interrupteur à remplissage gazeux comprend également une borne extérieure inférieure 18 reliée électriquement à l'électrode mobile 8 au moyen d'un élément de support conducteur inférieur 19 qui est monté rigidement sur le fond du boitier 1. Le fonctionnement d'un tel interrupteur à remplissage gazeux suivant l'invention est le suivant. Lorsque l'enroulement d'excitation vertical 16 est excité, le noyau mobile 14 est déplacé en direction du noyau fixe 15, à l'encontre de la force du ressort de compression 17, ce qui fait tourner l'arbre d'entraînement 13 dans le sens des aiguilles d'une montre. Etant donné que l'arbre d'entraînement 13 est couplé avec le levier tournant 10 au moyen d'un levier de commande (non représenté sur le dessin), la rotation de cet arbre 13 fait tourner simultanément le levier tournant 10. Etant donné que l'électrode mobile 8 est solidaire du levier tournant 10, cette électrode 8 tourne également de sorte que le contact mobile 9 vient en contact avec le contact fixe 5, fermant ainsi le circuit. Ensuite, lors de la suppression de l'excitation de l'enroulement d'excitation vertical 16, le noyau mobile 14 est ramené en arrière par la force élastique du ressort de compression 17 et tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, en faisant tourner simultanément l'arbre d'entraînement 13 dans le même sens. Etant donné que l'arbre d'entraînement 13 est couplé au levier tournant 10 et à l'électrode mobile 8, par le levier de commande, cette rotation de l'arbre 13 fait simultanément tourner l'électrode mobile 8 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre7 ce qui sépare le contact mobile 9 du contact fixe 5 en produisant un arc entre les deux. Cet arc (colonne) est prolongé par le flux magnétique de l'aimant permanent 7 qui est monté sur la périphérie extérieure du corps cylindrique circulaire 6. L'arc se prolonge en direction de la périphérie intérieure du corps cylindrique circulaire 6 et est ensuite entraîné en rotation dans un espace annulaire, rempli d'un gaz A d'extinction d'arc, qui est formé entre l'électrode mobile 8 et le corps cylindrique circulaire 6. Lors de cette rotation de l'arc, celui'cri est complètement éteint, même dans le cas d'un courant nul, par l'effet de refroidissement et l'effet d'absorption des électrons du gaz d'extinction d'arc tel que SF6. Lors de l'extinction de l'arc, les lignes de champ magnétique de l'aimant permanent 7 sont fournies par les deux pôles 7a, 7b. C'est-à-dire que, comme indiqué par les lignes en pointillés a sur la figure 1, la densité de flux magnétique devient nulle dans des positions adjacentes aux extrémités supérieure et inférieure 7a, 7b de l'aimant permanent 7, tandis qu'elle devient maximale au niveau du centre de la périphérie intérieure 7c de l'aimant permanent 7. Par conséquent, comme représenté sur la figure 2, l'arc produit entre le contact mobile 9 et le corps cylindrique circulaire 6 est dirigé vers une position où la densité de flux magnétique est plus importante et est entraîné en rotation pour être soumis aux effets de refroidissement et d'absorption d'électrons. En outre, étant donné que la densité de flux magnétique devient nulle au niveau des extrémités supérieure et inférieure 7a, 7b de l'aimant permanent 7, on peut empêcher complètement que l'arc s'échappe de l'intérieur du corps cylindrique circulaire 6 vers l'extérieur de celui-ci. Bien que sur les dessins le contact fixe 5 se présente sous la forme d'un élément distinct ou indépendant du corps cylindrique circulaire 6, ce corps cylindrique circu ladre 6 peut également être muni d'un matériau de contact résistant à la formation d'un arc qui sert de contact fixe 5. De même, dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le contact mobile 9 est disposé au centre du corps cylindrique circulaire 6 et l'arc tourne dans un espace compris entre le contact mobile 9 et le corps cylindrique circulaire 6. Cependant, cet agencement peut être modifié de la manière suivante. Un contact fixe et une corne d'arc qui s'étend à partir du contact sont tous deux disposés sur et suivant l'axe du corps cylindrique circulaire 6, et un contact mobile est disposé dans une position excentrée par rapport à cet axe, de sorte que le contact mobile peut s'approcher du contact fixe à partir de la périphérie du corps cylindrique circulaire 6. En résumé, l'interrupteur à remplissage gazeux suivant l'invention, est agencé de manière qu'une paire d'électrodes de commutation soient disposées dans le boîtier contenant le gaz d'extinction d'arc, que ces électrodes soient entourées par un corps cylindrique circulaire qui est constitué par un matériau conducteur non magnétique et qu'un aimant permanent soit disposé concentriquement autour du corps cylindrique circulaire. Dans cet agencement, l'extinction de l'arc produit entre les électrodes de commutation a lieu de manière qu'un pied de l'arc se déplace en direction de la périphérie intérieure du corps cylindrique circulaire et tourne ensuite dans l'espace annulaire d'atmosphère de gaz d'extinction d'arc formé entre l'une des électrodes de commutation et le corps cylindrique circulaire par le champ magnétique de l'aimant permanent. Par conséquent, il est complètement exclu que l'arc sorte du corps cylindrique circulaire, ce qui assure une commutation précise sans encourir un mauvais fonctionnement. En outre, l'interrupteur à remplissage gazeux suivant l'invention peut avoir une construction simple et compacte. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation de l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Interrupteur à remplissage gazeux comportant un boîtier rempli de gaz d'extinction d'arc, deux électrodes de commutation disposées dans ledit bottier; et un corps cylindrique circulaire disposé dans le boîtier et entourant lesdites électrodes, ledit corps cylindrique circulaire étant constitué par un matériau conducteur non magnétique, caractérisé en ce qu'un aimant permanent cylindrique (7) est disposé concentriquement autour du corps cylindrique circulaire (6), grâce à quoi lorsqu'un arc est produit entre les électrodes de commutation (4, 8), une extrémité dudit arc est déplacée par un flux magnétique fourni par ledit aimant permanent (7) vers l'intérieur dudit corps cylindrique circulaire (6) et est entrainée en rotation dans un espace annulaire, rempli dudit gaz d'extinction d'arc, qui est formé entre une desdites électrodes de commutation (8) et ledit corps cylindrique circulaire (6). 2. Interrupteur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que la paire d'électrodes de commutation (4, 8) comprend un contact fixe (5) qui est situé sur la peri- phérie intérieure du corps cylindrique circulaire (6), et un contact mobile (9) qui est disposé au centre dudit corps cylindrique circulaire (6). 3. Interrupteur suivant la revendication 1, carac térisé en ce que la paire d'électrodes de commutation (4, 8) comprend un contact fixe qui est disposé sur et suivant l'axe dudit corps cylindrique circulaire (6), et un contact mobile qui est disposé dans une position excentrée par rapport audit axe du corps cylindrique circulaire (6).