Brevet FR2680044A1 — publié le 19930205

DISJONCTEUR A MOYENNE OU HAUTE TENSION A CONTACTS D'ARC EN BOUT La présente invention se rapporte à un disjoncteur à contacts d'arc en bout, utilisable en moyenne ou haute tension. Elle concerne plus précisément un disjoncteur à moyenne ou haute tension à contacts d'arc en bout comprenant dans une enveloppe remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques un premier contact en bout fixe relié à une première prise de courant et un équipage mobile comprenant un premier tube 1 o pouvant être déplacé par une tringle de manoeuvre, ledit premier tube étant relié à une seconde prise de courant, définissant avec un second tube un volume de soufflage et étant prolongé par une buse de soufflage, ledit disjoncteur comprenant en outre un second contact en bout tubulaire semi15 mobile poussé sur son extrémité annulaire par une première extrémité d'un ressort en appui par sa seconde extrémité sur un épaulement annulaire du premier tube, l'extrémité annulaire du second contact coopérant par butée avec une extrémité annulaire du premier tube pour l'ouverture des contacts en bout. On connaît de tels disjoncteurs à contacts d'arc en bout dans lesquels l'arc est soufflé par compression du gaz lors d'une manoeuvre d'ouverture Dans ces disjoncteurs, la compression du gaz intervient avant la séparation des contacts d'arc (précompression) Pendant cette phase de précompression,25 on ouvre les contacts principaux du disjoncteur, qui peuvent être disposés à l'extérieur de l'enveloppe Un tel disjoncteur est décrit dans la demande de brevet française 90 05263 déposée par la Demanderesse le 25 avril 1990. Dans ces disjoncteurs, lorsque le courant de court circuit augmente, il apparaît des forces de répulsion élevées au niveau des contacts en bout qui ont ainsi tendance à s'écarter et qui sont ainsi rapidement détériorés par l'arc. Afin d'éviter ce phénomène, l'on est obligé d'utiliser un ressort à effort de compression important qui résiste aux35 forces de répulsion or cet effort agit sur toute la cinématique de l'appareil constitué du disjoncteur et du mécanisme de commande et nécessite des agencements lourds et coûteux. La présente invention propose de résoudre ce problème de répulsion des contacts en bout sans augmenter l'effort de compression du ressort De plus, grâce à l'invention, les contacts principaux sont intégrés au disjoncteur par un5 agencement simple et peu encombrant. Pour ce faire, l'extrémité annulaire du premier tube porte un contact glissant sur le premier contact en bout constitué d'une couronne de bras de contact comportant à leur extrémité un plot de contact d'arc et à proximité de ce dernier10 un bourrelet de contact permanent, la différence des longueurs du second contact en bout et de son extrémité annulaire étant légèrement supérieure à la somme des longueurs desdits bras et de l'extrémité annulaire à laquelle ils sont solidaires. Selon un agencement préféré, le diamètre extérieur du premier contact en bout est légèrement supérieur à celui du second contact en bout. De préférence, les diamètres intérieurs du plot et du bourrelet sont inférieurs au diamètre extérieur du second contact, à l'état libre, les bras étant relativement flexibles20 radialement, et le diamètre intérieur du bourrelet est légèrement inférieur à celui du plot. Par ailleurs, le plot est, de préférence, en alliage résistant à l'arc. Les fonctions et avantages de ces différentes caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description ci-après. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins ne représentant qu'un mode de réalisation préféré. La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en position fermée. La figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en position intermédiaire d'ouverture. La figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en position de début d'arc. La figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en position ouverte. Une enveloppe cylindrique, par exemple en porcelaine, délimite un volume intérieur étanche rempli de gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que du SF 6, pur ou mélangé à de l'azote, sous une pression de quelques bars. Le premier contact en bout fixe 8 du disjoncteur est constitué d'un tube métallique relié à un bloc traversant l'enveloppe de manière étanche et relié à une première prise de courant L'extrémité 8 ' du tube 8 est réalisée en un alliage résistant aux effets d'arc, par exemple à base de tungstène. Le second contact en bout mobile 9 est constitué d'un tube métallique, dont l'extrémité 9 ' qui coopère avec le contact 8 est également réalisé en alliage résistant à l'arc. Ce tube 9 présente près de son extrémité opposée à l'extrémité 9 ', un perçage latéral 9 B pour l'évacuation du gaz Cette extrémité 9 A est annulaire de diamètre supérieur à celui du tube 9 et est coulissante dans un tube 2. Ce tube 2 peut être déplacé par une tringle de manoeuvre et il est relié à une seconde prise de courant Il définit avec un second tube un volume de soufflage 5 et il est prolongé par une buse de soufflage 4. L'équipage mobile est donc constitué de ce tube 2 entraîné en translation et du second contact 9 semi mobile par coulissement dans le tube 2 et poussé sur son extrémité annulaire 9 A par la première extrémité d'un ressort 10 en appui par sa seconde extrémité sur un épaulement annulaire du tube 2. L'extrémité tournée vers le contact fixe 8 du tube 2 comporte une partie annulaire 2 A qui coopère par butée avec l'extrémité annulaire 9 A du contact semi mobile 9 pour l'ouverture des contacts en bout 8,9, comme il sera vu plus précisément plus loin. L'extrémité annulaire 9 A est guidée par rapport au tube 2 par un segment isolant il et l'extrémité annulaire 2 A est guidée par rapport au tube 9 par un segment isolant 12. Cette extrémité annulaire 2 A porte un contact constitué d'une couronne de bras de contact 20 glissant sur le contact fixe 8 par l'intermédiaire d'un plot de contact d'arc 21 et d'un bourrelet de contact permanent 22, disposé à proximité de ce plot 21. Selon des caractéristiques constitutives importantes, dont la fonction sera comprise à la lecture du fonctionnement du disjoncteur, la différence des longueurs du second contact en bout 9 et de son extrémité annulaire 9 A est légèrement supérieure à la somme des longueurs desdits bras 20 et de l'extrémité annulaire 2 A à laquelle ils sont solidaires, le diamètre extérieur du premier contact en bout 8 est légèrement supérieur à celui du second contact en bout 9, les diamètres intérieurs du plot 21 et du bourrelet 22 sont inférieurs au diamètre extérieur du second contact 9, à l'état libre, les bras 20 étant relativement flexibles radialement, le diamètre intérieur du bourrelet 22 est légèrement inférieur à celui du plot 21. Le plot de contact d'arc 21 est en matériau résistant à l'arc, par exemple à base de tungstène, tandis que le bourrelet de contact permanent 22 est en métal conducteur classique comme les bras 20. Le fonctionnement du disjoncteur va maintenant être décrit en détail. En position fermée telle que représentée sur la figure 1, les contacts en bout 8 et 9 sont aboutés, les bourrelets 22 sont en contact avec la surface latérale du contact fixe 8 et les plots 21 sont très légèrement écartés de cette surface latérale; le courant permanent représenté par une flèche passe de la première prise de courant vers la seconde prise de courant par le tube 8, les bourrelets 22, les bras 20 et le tube 2. Dans la position intermédiaire représentée sur la figure 2, lorsque les bourrelets 22 quittent la surface latérale du contact fixe 8, compte tenu des dimensions précisées ci-dessus, il existe un léger jeu entre les bourrelets 22 et le contact semi mobile 9 et les plots 21 sont par contre en contact avec la surface latérale du contact fixe 8; le courant permanent ou de court-circuit représenté par une flèche passe alors de la première prise à la seconde prise de courant par le tube 8, les plots 21 et le tube 2. Dans la position de début d'arc représentée sur la figure 3, l'extrémité annulaire 2 A vient en butée avec l'extrémité annulaire 9 A et, compte tenu des dispositions dimensionnelles déjà précisées, les plots 21 sont à une petite distance du contact fixe 8 qui est toujours abouté avec le contact semi mobile 9; le courant, représenté par une flèche, 1 o passe alors de la première prise à la seconde prise de courant par le tube 8, le tube 9, les plots 22, les bras 20 et le tube 2; en cas de courants de court circuit élevés et de f:orces de répulsion résultantes, le contact semi mobile 9 peut s'écarter sans dommages selon la ligne en pointillés; en effet, l'arc15 créé entre l'extrémité 8 ' du contact fixe 8 et l'extrémité 9 ' du contact semi mobile 9 est alors transféré très rapidement entre l'extrémité 8 ' du contact fixe 8 et le plot 21, dès que la distance entre les contacts en bout 8 et 9 dépasse celle entre le contact 8 et les plots 21.20 L'ouverture est alors terminée par séparation des contacts en bout 8 et 9, le tube 2 entraînant le contact 9, comme il est représenté sur la figure 4. Le fonctionnement a été décrit ci-dessus pour une opération d'ouverture En fermeture, les déplacements sont inversés. Grâce à l'invention, le problème causé par la répulsion des contacts en bout 8 et 9 est résolu tout autant à la séparation de ces contacts à l'ouverture, qu'à l'entrée en contact de ces contacts à la fermeture. 30 Le disjoncteur pourrait fonctionner sans contacts en bout, c'est à dire en supprimant le tube 9, avec seulement une tulipe de bras 20 telle que précédemment décrite Les contacts en bout 8 et 9 permettent une coupure rapide et des temps d'arc particulièrement courts L'usure de l'appareil est ainsi35 réduit. Par ailleurs, la présence des plots 21 en alliage résistant à l'arc protègent les bourrelets 22 métalliques, de préférence en cuivre, des effets destructeurs de l'arc 6 2680044 électrique, ces bourrelets 22 étant destinés au passage du courant permanent. REVENDICATIONS 1) Disjoncteur à moyenne ou haute tension à contacts d'arc en bout comprenant dans une enveloppe remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques un premier contact en bout ( 8) fixe relié à une première prise de courant et un équipage mobile comprenant un premier tube ( 2) pouvant être déplacé10 par une tringle de manoeuvre, ledit premier tube ( 2) étant relié à une seconde prise de courant, définissant avec un second tube un volume de soufflage ( 5) et étant prolongé par une buse de soufflage ( 4), ledit disjoncteur comprenant en outre un second contact en bout ( 9) tubulaire semi mobile15 poussé sur son extrémité annulaire ( 9 A) par une première extrémité d'un ressort ( 10) en appui par sa seconde extrémité sur un épaulement annulaire du premier tube ( 2), l'extrémité annulaire ( 9 A) du second contact ( 9) coopérant par butée avec une extrémité annulaire ( 2 A) du premier tube ( 2) pour20 l'ouverture des contacts en bout ( 8,9), disjoncteur caractérisé en ce que l'extrémité annulaire ( 2 A) du premier tube ( 2) porte un contact constitué d'une couronne de bras de contact ( 20) glissant sur le premier contact en bout ( 8) et comportant à leur extrémité un plot de contact d'arc ( 21) et à proximité de25 ce dernier un bourrelet de contact permanent ( 22), la différence des longueurs du second contact en bout ( 9) et de son extrémité annulaire ( 9 A) étant légèrement supérieure à la somme des longueurs desdits bras ( 20) et de l'extrémité annulaire ( 2 A) à laquelle ils sont solidaires.30 2) Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du premier contact en bout ( 8) est légèrement supérieur à celui du second contact en bout ( 9). 3) Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diamètres intérieurs du plot ( 21) et du bourrelet ( 22) sont inférieurs au diamètre extérieur du second contact ( 9), à l'état libre, les bras ( 20) étant relativement flexibles radialement, le diamètre intérieur du bourrelet ( 22) est légèrement inférieur à celui du plot ( 21). 4) Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plot ( 21) est en alliage résistant à l'arc.