Brevet FR2661549A1 — publié le 19911031

- DISJONCTEUR A MOYENNE OU HAUTE TENSION A CONTACTS D'ARC EN BOUT La présente invention est relative à un disjoncteur à contacts d'arc en bout, utilisable en moyenne ou haute tension. On connaît des disjoncteurs à contact d'arc en bout, comprenant une enveloppe étanche remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre, et dans lesquels l'arc est soufflé par compression du gaz l O lors d'une manoeuvre d'ouverture Dans les disjoncteurs de ce type, la compression du gaz intervient avant la séparation des contacts d'arc (on parle de précompression); pendant cette phase de précompression, on ouvre les contacts principaux du disjoncteur, qui peuvent être disposés à l'extérieur de l'enveloppe; la phase de précompression a pour inconvénient de nécessiter une énergie de manoeuvre importante qui grève le coût de l'appareil. Un but de la présente invention est de réaliser un disjoncteur à contact d'arcs en bout à soufflage d'arc ne nécessitant pour sa manoeuvre qu'une énergie réduite. L'invention a pour objet un disjoncteur à haute ou moyenne tension à contacts d'arc en bout, comprenant une enveloppe isolante étanche remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques, à l'intérieur de laquelle sont disposés un contact d'arc fixe, un contact d'arc mobile entraîné par une tringle de manoeuvre actionnée par un mécanisme extérieur à l'enveloppe, une chambre de soufflage comprenant un piston solidaire du contact d'arc mobile et pouvant coulisser dans un cylindre fixe, et une buse de soufflage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour que la tringle de manoeuvre se déplace sur une longueur donnée sans entraîner ledit contact d'arc. Par exemple, ledit contact d'arc mobile est un tube, lesdits moyens comprenant une lumière pratiquée dans le 2 - tube dans laquelle est engagée un bras solidaire de la tringle de manoeuvre. Dans un mode de réalisation utilisable de préférence en haute tension, le disjoncteur comprend des contacts permanents fixe reliés mécaniquement et électriquement audit contact d'arc fixe et coopérant avec un tube constituant un contact permanent mobile relié à ladite tringle de manoeuvre. L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, en regard du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un disjoncteur selon un premier mode de réalisation, représenté en position enclenchée, -la figure 2 est une vue en coupe axiale du même disjoncteur, représenté au début d'une manoeuvre de déclenchement, la figure 3 est une vue en coupe axiale du même disjoncteur, représenté en fin de manoeuvre de déclenchement, la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un disjoncteur selon un second mode de réalisation de l'invention, représenté en position enclenchée. Dans la figure 1, la référence 1 désigne une enveloppe cylindrique isolante, par exemple en porcelaine, qui délimite un volume intérieur 2, étanche et rempli d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre, pur ou mélangé d'azote, sous une pression de quelques bars. Le contact d'arc fixe du disjoncteur est constitué d'un tube métallique 3, relié à un bloc 4 traversant l'enveloppe de manière étanche et relié à une première prise de courant 5 L'extrémité 3 A du tube 3 est réalisée en un alliage résistant aux effets de l'arc, par exemple à base de tungstène Le bloc 4 est percé, à l'intérieur de 3 - l'enveloppe 1, d'un canal 6 pour favoriser la circulation du gaz à l'intérieur de l'enveloppe. Le contact d'arc mobile est constitué par un tube métallique 7, dont l'extrémité 7 A qui coopère avec le tube 3 est également réalisé en alliage résistant à l'arc Le tube 7 présente, vers son extrémité opposée à l'extrémité 7 A, au moins un perçage latéral 7 B pour l'évacuation du gaz. Le tube 7 est solidaire d'un piston de soufflage 9, muni d'orifices 10 et associé à un cylindre 11 portant une buse de soufflage 12 en matériau isolant. Le piston 9 coulisse dans un premier alésage 14 d'un bloc métallique 15 s'appuyant sur la face interne de la colonne isolante 1 Ce bloc 15 comporte une couronne métallique 16, venue de fraisage, qui délimite, avec le piston 9 et la paroi de l'alésage 14 un volume de soufflage 17 La couronne porte un trou central non référencé dans lequel coulisse le tube 7 Par ailleurs, la couronne 16 est percée d'au moins un trou 18 associé à une valve unidirectionnelle, pouvant être simplement constituée par une rondelle souple 19, et qui n'autorise le passage du gaz que de l'extérieur vers l'intérieur du volume 17. Le bloc 15 est percé d'un canal 15 A parallèle à l'axe de la colonne et faisant communiquer les volumes situés de part et d'autre. Le tube 7 est fixé, par une vis 20, à un cylindre métallique 21 solidaire d'une pièce annulaire de guidage 22 qui peut coulisser dans un second alésage 23 du bloc 15. La pièce 22 est percée de trous 22 A. Le cylindre 21 possède une lumière 24 dans laquelle est engagé un bras 25 relié à une tige 26 articulée sur une bielle 27 du dispositif de manoeuvre, qui comprend en outre une manivelle 28 calée sur un arbre rotatif 29 entraîné par un organe de manoeuvre non représenté, extérieur à l'enveloppe 1. 4 - Un ressort 30, prenant appui sur l'anneau 22, tend à repousser le bras 25. Le cylindre 21 est relié électriquement, par une tresse 31, à une seconde prise de courant 32 fixée au bloc 15 et traversant l'enveloppe de manière étanche. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant: en position enclenchée, (cas de la figure 1), la majeure partie du courant passe par les contacts principaux, extérieurs à l'enveloppe 1, non représentés, connectés électriquement en parallèle sur les contacts d'arc et possédant leur propre organe de manoeuvre. Les extrémités des contacts d'arc 3 A et 7 A se touchent; le ressort 30 est bandé. à l'ouverture, un ordre est donné à l'organe de manoeuvre et l'arbre 29 se met à tourner Dans une première phase, le bras 25 est entraîné à l'intérieur de la lumière 24, sans entraîner les cylindres 21 et 7, ni provoquer aucune précompression dans le volume 17 La détente du ressort 30 aide à la manoeuvre Cette première phase est mise à profit pour commander l'ouverture des contacts principaux; le courant est alors commuté sur les contacts d'arc et traverse la prise 5, le bloc 4, le tube 3-3 A, le tube 7-7 A, le tube 21, la tresse 31 et la prise 32 La figure 2 montre la disposition des éléments du disjoncteur pendant cette première phase. lorsque le bras 25 atteint l'extrémité de la lumière 24, le tube 21 et par suite, le contact d'arc mobile 7-7 A est entraîné Un arc jaillit et est soufflé par le gaz du volume 17, comprimé par le déplacement du piston 9 et s'échappant à travers la buse 12 dès que le passage est libre La figure 3 illustre la fin de cette seconde phase pendant laquelle le gaz du volume 17 est comprimé. Grâce aux dispositions qui viennent d'être décrites, l'énergie de manoeuvre est réduite car il n'y a pas de compression du gaz tant que l'arc n'a pas jailli En - outre, la tige de manoeuvre prend de la vitesse pendant la première phase, de sorte que les contacts d'arc se séparent de manière très brusque au début de la seconde phase, ce qui favorise la coupure. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit concerne un disjoncteur, de préférence à moyenne tension, dans lequel les contacts principaux sont à l'extérieur de l'enveloppe contenant la chambre de coupure. La variante de réalisation de l'invention, représentée dans la figure 4, concerne un disjoncteur utilisé en haute tension,avec des contacts principaux placés à l'intérieur de la chambre de coupure. Dans la figure 4, on a désigné par les mêmes numéros de référence les éléments communs à cette figure et aux figures précédentes. Le bloc métallique 4 porte des doigts de contact 40 constituant le contact permanent fixe du disjoncteur Le contact permanent mobile est constitué par un tube métallique 41 relié par des bras 41 A et une barre 41 B, à une tringle de manoeuvre en matériau isolant 42 Le cylindre de soufflage est un tube 43 coulissant à l'intérieur du tube 41 et en liaison électrique avec ce dernier par des contacts glissants 44 Le fond 45 du cylindre 43 est fixé par des bras métalliques 46 solidarisé à un bloc métallique fixe 47 traversé par la tringle isolante 42; l'un au moins des bras 46 est relié à la seconde prise de courant 32 Le fond 45 du cylindre 43 est percé d'un trou central dans lequel passe un tube métallique 48 constituant le contact d'arc mobile et muni d'une extrémité en matériau résistant aux effets de l'arc; ce tube possède un lumière 48 A dans laquelle la barre 41 B est engagée; par ailleurs, un ressort 50 est disposé entre la barre 41 B et une couronne 51 du tube 48. A l'intérieur du cylindre 43 coulisse un piston de soufflage 52, solidaire du contact mobile 48 et muni d'orifices 53. 6 - Le fond 45 du cylindre 43 est muni de contacts glissants 55 pour assurer la liaison électrique entre ce fond et le contact d'arc mobile; par ailleurs, ce fond 45 est muni d'une valve unidirectionnelle 56 n'autorisant le passage du gaz que de l'extérieur vers l'intérieur du volume de soufflage 57 délimité par le cylindre 43, le fond 45 et le piston 52 Le piston 52 est prolongé par un cylindre métallique 58 pouvant coulisser à l'intérieur du cylindre 43 et portant une buse de soufflage 60 en matériau isolant. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant: en position enclenchée, le disjoncteur est dans la configuration représentée dans la figure 4 La barre 41 B est en haut de la lumière 48 A, le ressort 50 est bandé, le volume de soufflage est maximal Le courant traverse alors la prise 5, le bloc 4, les doigts 40, le tube 41, les contacts glissants 44, le cylindre 43, le fond 45, les bras 46 et la prise 32. lorsque l'ordre d'ouverture est donné, la tringle isolante se déplace vers le bas de la figure Pendant une première phase, correspondant au parcours par la barre 41 B de la lumière 48 A, le cylindre 41 est seul entraîné, provoquant la séparation des contacts permanents Pendant cette phase, le piston 52 reste immobile, de sorte qu'aucune précompression du gaz n'intervient. lorsque la barre 41 B atteint l'extrémité basse de la lumière, le tube 48 est entraîné, provoquant la séparation des contacts d'arc 3 A et 48 B, ainsi que la compression du volume de soufflage 57. Là encore, grâce à la disposition qui a été décrite, l'énergie nécessaire à la manoeuvre est faible, car il n'y a pas de précompression avant la séparation des contacts d'arc; celle-ci intervient de manière brusque, grâce à la vitesse acquise par l'équipage mobile pendant la première phase. 7 - Cette variante de réalisation est utilisée de préférence pour les disjoncteurs à haute tension. 8 - REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute ou moyenne tension à contacts d'arc en bout, comprenant une enveloppe isolante étanche ( 1) remplie d'un gaz à bonnes propriétés diélectriques, à l'intérieur de laquelle sont disposés un contact d'arc fixe ( 3-3 A), un contact d'arc mobile ( 7-7 A) entraîné par une tringle de manoeuvre ( 26) actionnée par un mécanisme extérieur à l'enveloppe, une chambre de soufflage ( 17) comprenant un piston ( 9) solidaire du contact d'arc mobile et pouvant coulisser dans un cylindre fixe ( 14), et une buse de soufflage ( 12), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 24) pour que la tringle de manoeuvre se déplace sur une longueur donnée sans entraîner ledit contact d'arc. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contact d'arc mobile ( 7-7 A) est un tube, lesdits moyens comprenant une lumière ( 24) pratiquée dans le tube dans laquelle est engagée un bras ( 25) solidaire de la tringle de manoeuvre ( 26). 3/ Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des contacts permanents fixes ( 40) reliés mécaniquement et électriquement audit contact d'arc fixe ( 3-3 A) et coopérant avec un tube ( 41) constituant un contact permanent mobile relié à ladite tringle de manoeuvre ( 42).