Brevet FR2718281A1 — publié le 19951006

DISJONCTEUR A HAUTE OU MOYENNE TENSION A BOBINE DE SOUFFLAGE. La présente invention se rapporte à un disjoncteur à haute ou moyenne tension à bobine de soufflage. Elle concerne plus précisément un disjoncteur à haute ou moyenne tension comprenant une enveloppe étanche remplie d'un gaz diélectrique à l'intérieur de laquelle sont placés un premier contact d'arc électriquement relié à une première prise de courant et un second contact d'arc électriquement relié à une seconde prise de courant, une buse de soufflage délimitant une chambre d'expansion débouchant dans la zone d'arc entre les contacts et un élément de soufflage magnétique par rotation de l'arc monté sur la buse. Dans un tel disjoncteur, la coupure des faibles courants est assurée par la mise en rotation de l'arc alors que la coupure des forts courants est obtenue grâce au soufflage de l'arc par expansion thermique du gaz. Un tel disjoncteur est décrit dans la demande de brevet française n 2 674 985 déposée le 7 avril 1992. Selon ce document antérieur, l'élément de soufflage magnétique par rotation de l'arc est un aimant permanent. Il s'avère cependant qu'un aimant dans une telle utilisation perd vite de son efficacité de soufflage et est de durée de vie très courte. Selon l'invention, il est proposé de remplacer l'aimant par une bobine magnétique. Le brevet européen n'O 012 048 dont la date de dépôt est le 5 novembre 1979 divulgue un interrupteur à arc tournant comprenant une enveloppe isolante contenant un gaz à rigidité diélectrique élevée, une paire de contacts séparables, une électrode annulaire associée à l'un desdits contacts pour capter la racine d'arc dès sa formation et une bobine tubulaire coaxiale à ladite électrode pour engendrer un champ magnétique dans la zone de formation et d'extension de l'arc tiré entre lesdits contacts lors de la séparation de ces derniers et imposer une migration tournante de la racine dudit arc ancré sur l'électrode, l'anneau de ladite électrode étant accolé au bord interne de la face frontale de la bobine du côté de la zone de formation d'arc, étant fixé rigidement au support de la bobine et ne recouvrant qu'une faible fraction de ladite face frontale de la bobine. Cette bobine est insérée sans jeu dans un logement prévu dans une carcasse et l'électrode est de préférence soudée à celle-ci. La partie de la face de la bobine non recouverte par l'électrode est coiffée par une rondelle annulaire. Un tel agencement pose des problèmes de montage de la bobine, de l'électrode et de la rondelle. La présente invention adapte un tel agencement de bobine et d'électrode annulaire à un disjoncteur à chambre d'expansion et buse de soufflage tel que décrit dans le premier document cité, en résolvant de plus les problèmes de montage posés par le second document cité. Pour ce faire, conformément à l'invention, l'élément de soufflage magnétique est une bobine connectée d'une part à la première prise de courant et d'autre part à une électrode disposée dans la zone d'arc, le premier contact portant une première partie annulaire et la buse comportant une seconde partie annulaire, la bobine et l'électrode étant intercalées entre ces deux parties annulaires solidarisées par liaison mécanique. Selon une première variante de réalisation, la première partie annulaire est portée par un cylindre relié et coaxial au premier contact, fermé par un fond à son extrémité opposée au second contact, ce cylindre avec son fond et la première partie annulaire délimitant avec la buse la chambre d'expansion. De préférence, un élément entretoise en matériau isolant est disposé entre la bobine et le premier contact, cet élément entretoise étant percé d'au moins un orifice de passage entre la chambre d'expansion et la zone d'arc. Afin de permettre l'écoulement du gaz de soufflage, les dits orifices de passage communiquent avec des trous prévus dans l'électrode. Avantageusement, la liaison mécanique est réalisée par un capot vissé sur le cylindre et appuyant sur ladite partie annulaire de la buse. Avantageusement, le matériau de l'élément entretoise et de la buse comprend du "Téflon". I1 est constitué de préférence de "Téflon" avec ou sans additif, afin de favoriser sa vaporisation durant la période d'arc pour augmenter la montée en pression du gaz dans la zone d'arc. Selon une seconde variante de réalisation, la première partie annulaire porte un élément tubulaire auquel est fixée la buse, la liaison mécanique se faisant par vissage. De préférence, la buse est conformée de façon à délimiter la chambre d'expansion. Avantageusement, la buse est constituée d'un premier élément tubulaire relié à la seconde partie annulaire et relié à son extrémité tournée vers le second contact par une paroi annulaire à un second élément tubulaire, ces premier et second éléments tubulaires, cette paroi annulaire et la seconde partie annulaire délimitant la chambre d'expansion. De préférence, un élément entretoise en matériau isolant est disposé entre la bobine et le premier contact. Avantageusement, le matériau de l'élément entretoise et de la buse comprend du "Téflon". I1 est constitué de préférence de "Téflon" avec ou sans additif, afin de favoriser sa vaporisation durant la période d'arc pour augmenter la montée en pression du gaz dans la zone d'arc. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, selon la première variante. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, selon la seconde variante. Les figures 1 et 2 décrivent un disjoncteur à haute ou moyenne tension comprenant une enveloppe étanche 1 remplie d'un gaz diélectrique à l'intérieur de laquelle sont placés un premier contact d'arc 2 électriquement relié à une première prise de courant et un second contact d'arc 3 électriquement relié à une seconde prise de courant, une buse de soufflage 4 délimitant une chambre d'expansion 5 débouchant dans la zone d'arc entre les contacts 2, 3 et un élément de soufflage magnétique 6 par rotation de l'arc monté sur la buse 4. Ces contacts 2 et 3 sont pourvus de façon classique d'un embout résistant à l'arc, de préférence en tungstène. Le premier contact d'arc 2 est fixe ainsi que l'ensemble de la buse 4 et de la chambre de d'expansion 5 tandis que le second contact 3 est mobile. L'extrémité du premier contact 2 opposée au second contact est ouverte et un clapet 18 sollicité par un ressort 19 ferme cette extrémité ouverte et ne l'ouvre qu'en cas de fortes pressions du gaz de soufflage, le ressort 19 étant alors comprimé, comme représenté sur les figures. L'élément de soufflage magnétique 6 est une bobine connectée d'une part à la première prise de courant et d'autre part à une électrode 7 disposée dans la zone d'arc, le premier contact 2 portant une première partie annulaire 8 et la buse 4 comportant une seconde partie annulaire 9, la bobine 6 et l'électrode 7 étant intercalées entre ces deux parties annulaires 8, 9 solidarisées par liaison mécanique. La bobine 6 est de préférence du type de celle décrite dans la demande de brevet française n-2 620 856 déposée le 23 septembre 1987 par la Déposante. Cette bobine identique selon les deux variantes de réalisation représentées sur les figures 1 et 2 comprend une cuvette intérieure 61 en métal magnétisable tel que l'acier, une bague 63 en métal malléable tel que l'aluminium, un enroulement d'une bande conductrice 65 en clinquant de cuivre enroulée en même temps qu'une bande isolante 64 par exemple en résine polyester chargée de fibres de verre et un noyau 67 en métal magnétisable tel que l'acier. L'extrémité extérieure 62 de la bande conductrice 65 est en contact électrique avec la cuvette intérieure 61. Son extrémité intérieure 66 est en contact électrique avec le noyau 67 lequel est également conducteur de l'électricité. Une bague 68 en matériau isolant est disposée entre la cuvette 61 et le noyau 67. L'électrode annulaire 7 est disposée dans une encoche prévue dans le noyau 67. Selon la première variante de réalisation représentée sur la figure 1, la première partie annulaire 8 est portée par un cylindre 10 relié et coaxial au premier contact 2, fermé par un fond 11 à son extrémité opposée au second contact 3, ce cylindre 10 avec son fond 11 et la première partie annulaire 8 délimitant avec la buse 4 la chambre d'expansion 5. Un élément entretoise 12 en matériau isolant est disposé entre la bobine 6 et le premier contact 2, cet élément entretoise 12 étant percé d'au moins un orifice 13 de passage entre la chambre d'expansion 5 et la zone d'arc. Les dits orifices de passage 13 communiquent avec des trous 14 prévus dans l'électrode 7. La liaison mécanique est réalisé par un capot 15 vissé sur le cylindre 10 et appuyant sur ladite seconde partie annulaire 9 de la buse 4. Ce capot 15 sert également de culasse magnétique. Il est prévu un manchon de retenue 16 entourant le premier contact 2 et appuyant d'une part sur l'élément entretoise 12 et d'autre part sur le fond 11 du cylindre 10. Le montage d'un tel agencement est particulièrement simple et efficace. Le premier contact 2 est vissé sur le fond 11 du cylindre 10 délimitant la chambre d'expansion 5. L'élément de retenue 16 est enfilé sur le contact 2 et l'élément entretoise 12 est posé sur cet élément de retenue 16 et un épaulement prévu sur la partie annulaire 8 du cylindre 10. La bobine 6 avec son électrode annulaire 7 est disposée sur cette partie annulaire 8 puis la buse 4 est posée , sa partie annulaire 9 appuyant contre l'électrode annulaire 7. Cet ensemble est bloqué par vissage du capot 15 sur le cylindre 10, ce capot 15 enserrant toutes les pièces citées entre la première partie annulaire 8 et la seconde partie annulaire 9. Selon la seconde variante représentée sur la figure 2, la première partie annulaire 8 porte un élément tubulaire qui est la cuvette intérieure 61 de la bobine 6 auquel est fixée la buse 4, la liaison mécanique se faisant par vissage. La buse 4 est conformée de façon à délimiter la chambre d'expansion 5. Elle est constituée d'un premier élément tubulaire 41 relié à la seconde partie annulaire 9 et relié à son extrémité tournée vers le second contact 3 par une paroi annulaire 42 à un second élément tubulaire 43, ces premier et second éléments tubulaires 41, 43, cette paroi annulaire 42 et la seconde partie annulaire 9 délimitant la chambre d'expansion 5. Le gaz chaud lors de la coupure pénètre dans la chambre d'expansion 5 par le passage 46 entre la partie annulaire 9 de la buse 4 et le second élément tubulaire 43. I1 pousse ainsi le gaz plus froid qui se trouve dans la chambre d'expansion 5 qui lui s'évacue par le passage 46. Un élément entretoise 12 en matériau isolant est disposé entre la bobine 6 et le premier contact 2. Le montage d'un tel agencement est également particulièrement simple et efficace. Le contact 2 est formé d'une seule pièce avec la première partie annulaire 8 et sur cette partie annulaire 8 est fixé, par exemple par des vis 20, la cuvette intérieure 61 de la bobine 6. Les autres pièces de la bobine 6 sont montés dans cette cuvette 61 puis sont placés l'élément entretoise 12 et l'électrode annulaire 7. Cet ensemble de pièces est bloqué par la partie annulaire 9 de la buse 4 vissée sur la cuvette 61, le circuit magnétique composé du noyau 67 et de la cuvette 61 étant fermé par un élément annulaire 22, isolé électriquement de l'électrode 7 par un élément annulaire isolant 21. Selon les deux variantes de réalisation décrites, le matériau de l'élément entretoise 12 et de la buse 4 comprend du "Téflon". Il est constitué de préférence de "Téflon" avec ou sans additif, afin de favoriser sa vaporisation durant la période d'arc pour augmenter la montée en pression du gaz dans la zone d'arc REVENDICATIONS 1) Disjoncteur à haute ou moyenne tension comprenant une enveloppe étanche (1) remplie d'un gaz diélectrique à l'intérieur de laquelle sont placés un premier contact d'arc (2) électriquement relié à une première prise de courant et un second contact d'arc (3) électriquement relié à une seconde prise de courant, une buse de soufflage (4) délimitant une chambre d'expansion (5) débouchant dans la zone d'arc entre les contacts (2, 3) et un élément de soufflage magnétique (6) par rotation de l'arc monté sur la buse (4), disjoncteur caractérisé en ce que l'élément de soufflage magnétique (6) est une bobine connectée d'une part à la première prise de courant et d'autre part à une électrode (7) disposée dans la zone d'arc, le premier contact (2) portant une première partie annulaire (8) et la buse (4) comportant une seconde partie annulaire (9), la bobine (6) et l'électrode (7) étant intercalées entre ces deux parties annulaires (8, 9) solidarisées par liaison mécanique. 2) Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie annulaire (8) est portée par un cylindre (10) relié et coaxial au premier contact (2), fermé par un fond (11) à son extrémité opposée au second contact (3), ce cylindre (10) avec son fond (11) et la première partie annulaire (8) délimitant avec la buse (4) la chambre d'expansion (5). 3) Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un élément entretoise (12) en matériau isolant est disposé entre la bobine (6) et le premier contact (2), cet élément entretoise (12) étant percé d'au moins un orifice (13) de passage entre la chambre d'expansion (5) et la zone d'arc. 4) Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dits orifices de passage (13) communiquent avec des trous (14) prévus dans l'électrode (7). 5) Disjoncteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la liaison mécanique est réalisé par un capot (15) vissé sur le cylindre (10) et appuyant sur ladite seconde partie annulaire (9) de la buse (4). 6) Disjoncteur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le matériau de l'élément entretoise (12) et de la buse (4) comprend du "Téflon". 7) Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie annulaire (8) porte un élément tubulaire (61) auquel est fixée la buse, la liaison mécanique se faisant par vissage. 8) Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la buse (4) est conformée de façon à délimiter la chambre d'expansion (5). 9) Disjoncteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la buse (4) est constituée d'un premier élément tubulaire (41) relié à la seconde partie annulaire (9) et relié à son extrémité tournée vers le second contact (3) par une paroi annulaire (42) à un second élément tubulaire (43), ces premier et second éléments tubulaires (41, 43), cette paroi annulaire (42) et la seconde partie annulaire (9) délimitant la chambre d'expansion (5). 10) Disjoncteur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'un élément entretoise (12) en matériau isolant est disposé entre la bobine (6) et le premier contact (2). 11) Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau de l'élément entretoise (12) et de la buse (4) comprend du "Téflon".