Brevet FR2599548A1 — publié le 19871204

Appareil de coupure à courant continu La présente invention concerne un appareil pour la coupure de réseaux ou de circuits à courant continu. Elle s'applique aux contacteurs et aux disjoncteurs. Dans la suite, on fera référence aux disjoncteurs. Les disjoncteurs utilisés pour la coupure des courants continus comprennent généralement une cheminée de refroidissement de l'arc munie de rampes de déplacement de l'arc, et des bobines de soufflage magnétique ou autopneumatique. Ces équipements permettent de créer des grandes tensions d'arc et de refroidir efficacement les gaz chauds. Au delà de la limite du pouvoir de coupure, la tension d'arc diminue et la coupure n'est pas assurée. Un but de la présente invention est d'accroitre le pouvoir de coupure d'un disjoncteur existant, par l'adjonction d'un équipement simple, cette adjonction ne nécessitant aucune modification majeure de l'appareil. Selon l'invention, le moyen utilisé est une varistance disposée de telle sorte qu'une partie du courant à couper la traverse, lors d'une manoeuvre de coupure. L'invention est précisée par la description ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma d'un disjoncteur à courant continu muni d'une varistance en parallèle sur les contacts principaux, - la figure 2 est un diagramme expliquant le fonctionnement du disjonc- teur de la figure 1, - la figure 3 est un schéma d'un disjoncteur à courant continu muni d'une varistance disposée dans la cheminée de soufflage. La figure 1 représente schématiquement un disjoncteur à courant continu comprenant un contact principal fixe 1, un contact principal mobile 2, une bobine de soufflage 3, des rampes de déplacement de l'arc 4 et A, des cloisons 6 pour diviser l'arc et une boite de soufflage (ou cheminée) 7. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, une varistance 5 est placée en parallèle sur les contacts principaux (entre les points A et B). La varistance 5 est elle-même en série avec des contacts auxiliaires 8 et 9 pouvant se fermer en même temps que les contacts principaux et pouvant s'ouvrir avec un léger retard (20 millisecondes par exemple) par rapport à l'ouverture des contacts principaux. Le principe de l'invention est de faire passer dans la varistance, à partir d'une certaine tension d'arc, une partie du courant total à couper. Le courant diminue ainsi très rapidement dans le disjoncteur. En même temps, le courant dans la varistance augmente dans la même proportion jusqu'à un certain seuil, puis décroit relativement vite après. Si la tension rétablie est plus faible que le seuil de tension de conduction de la varistance, le courant dans la varistance s'éteindra quand la tension d'arc arrive au seuil de tension de non conduction. Si la tension rétablie est plus grande que le seuil de tension de conduction de la varistance, le courant résiduel restera en permanence, ce qui conduira à une destruction de la varistance par échauffement prolongé. Les contacts auxiliaires, qui s'ouvrent après les contacts principaux, permettent d'assurer une séparation galvanique qui supprime l'inconvénient précité. La figure 2 illustre les phénomènes présents lors de l'ouverture du disjoncteur. La courbe 13 représente la tension d'arc U, la courbe 15 le courant I dans la varistance, la ligne 14 la tension du réseau ou du circuit à couper. A l'instant to de l'ouverture, la tension d'arc croit ; un arc 12 (figure 1) s'établit entre les rampes 4 et 4A ; le courant I dans la varistance reste nul jusqu'à ce que la tension d'arc atteigne la valeur U1 de tension de conduction de la varistance. Lorsqu'à l'instant t1 cette valeur est atteinte, le courant dans la varistance croit très rapidement puis décroît relativement vite. Au temps t2, postérieur à to de 20 à 30 millisecondes, le contact auxiliaire 8, 9 s'ouvre. Ce temps to correspond à une faible valeur de l'intensité I dans la varistance ; à l'instant t3, lorsque la distance entre les contacts auxilaires est suffisante pour couper le courant résiduel, le courant dans la varistance s'annulle. Ce dispositif a les avantages suivants 1/ réduction de la surtension lors de la coupure de courant faible ou de courant de charge à environ une fois la tension du réseau au lieu de 3 ou 4 fois habituellement. 2/ réduction des temps d'arc des contacts principaux donc moins d'usure. 3/ amélioration de la coupure lors de la coupure de grands courants vers la limite de l'appareil par le transfert du courant dans la varistance. Dans la variante de la figure 2, il n > y a pas de contacts auxiliaires 8 et 9. Ces contacts sont remplacés par les intervalles de coupure 11, 11A, formés par des électrodes 10, 10A et les rampes 4, 4A adjacentes. La varistance 5, incorporée dans la cheminée 7, est reliée aux électrodes 10 et 10A respectivement. La varistance 5 est insérée dans le circuit par les arcs 13, 13A, par le développement de l'arc 12 dans la cheminée ou par amorçage lors de la coupure de faible courant. Les arcs 13, 13A se développent le long des électrodes 10 et 10A et des rampes 4, 4A pour s'éteindre en 14, 14A. Les varistanoes utilisées sont avantageusement à base d'oxyde de zinc (ZnO), et réalisées par empilage de pastilles connectées électriquement en série et en parallèle. On choisit une varistance dont la tension de conduction est comprise entre 75 et 90% de la tension du réseau ou du circuit à couper. L'invention s'applique aux contacteurs et disjoncteurs à courant continu, à soufflage magnétique. REVENDICATIONS 1/ Appareil de coupure à courant continu comprenant des contacts principaux, une cheminée de soufflage et deux rampes de déplacement d'arc, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour dériver, lors de l'ou- verture du disjoncteur, une partie du courant à couper dans une varistance (5). 2/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite varistance est disposée en parallèle sur les contacts principaux (1, 2) et en série avec des contacts secondaires (8, 9) associés à des moyens assurant une ouverture retardée par rapport à celle des contacts principaux. 3/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la varistance (5) est disposée dans la cheminée (7), chacune de ses bornes étant reliée à une électrode (10, 10A) constituant avec la rampe (44A) de déplacement d'arc correspondante, un intervalle d'amorçage et de coupure. 4/ Appareil de coupure selon ltune des renvenoications 1 à 3, caractérisé en ce que la varistance (5) est à base d'oxyde de zinc. 5/ Appareil de coupure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension de conduction de la varistance (5) est comprise entre 75 et 90% de la tension du réseau à couper. 6/ Appareil de coupure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la varistance (5) est formée de pastilles élémentaires montées en série et en parallèle.