Brevet FR2732157A1 — publié le 19960927

À, 2732157 DISJONCTEUR A GAZ EQUIPE D'UNE CHAMBRE A AUTOEXPANSION ET A ARC TOURNANT. L'invention est relative à un disjoncteur à autoexpansion et à arc tournant logé à l'intérieur d'une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, ladite enveloppe renfermant une chambre de coupure comportant: - un contact d'arc fixe annulaire associé à une bobine électromagnétique de mise en rotation de l'arc, ladite bobine cylindrique étant agencée coaxialement autour du contact d'arc fixe, - un contact d'arc mobile creux coopérant avec le contact d'arc fixe de manière à occuper une position de fermeture, et une position d'ouverture, - et un canal d'échappement disposé entre le contact d'arc mobile creux, et l'enveloppe du disjoncteur. L'extinction de l'arc dans les disjoncteurs à autoexpansion résulte de l'écoulement de gaz s'établissant dans le canal d'échappement lors de l'apparition de l'arc à l'intérieur de la chambre de coupure. Lors de la coupure de courants de faibles intensités, l'accroissement modéré de la pression gazeuse peut provoquer une stagnation de gaz chauds au voisinage du contact d'arc fixe. Ces gaz chauds restent stockés dans une zone de la chambre de coupure, qui n'est pas parcourue par l'écoulement gazeux, et on a constaté des phénomènes de reclaquage de l'arc au passage à zéro du courant. L'objet de l'invention consiste à améliorer la coupure d'un disjoncteur à autoexpansion, indépendamment de l'intensité du courant à interrompre. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que la chambre de coupure renferme de plus un organe de refroidissement agencé à l'intérieur de la bobine pour refroidir les gaz chauds au voisinage du contact d'arc fixe, ledit organe de refroidissement étant formé par un radiateur métallique assujetti au contact d'arc fixe. 2 2732157 Selon un mode de réalisation préférentiel, le radiateur est accolé à la paroi interne d'un manchon tubulaire séparé de la bobine par un revêtement isolant, ledit manchon étant réalisé en matériau magnétique pour renforcer le champ magnétique dans la zone de formation de l'arc. La présence du radiateur à l'intérieur de la bobine limite toute stagnation de gaz chauds près du contact d'arc fixe. Selon une caractéristique de l'invention, le radiateur est équipé d'une pluralité d'ailettes pour optimiser la surface d'échange thermique avec la douille d'amenée de courant à la bobine. n en résulte un refroidissement efficace des gaz chauds au voisinage du contact d'arc fixe, ce qui évite toute possibilité de reclaquage au passage à zéro du courant. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté au dessin annexé, illustrant une vue schématique en coupe axiale de la chambre de coupure d'un disjoncteur à autoexpansion, lequel est représenté en position d'ouverture sur la demi-vue de gauche, et en position de fermeture sur la demi-vue de droite. Sur la figure unique, une chambre de coupure 10 d'un disjoncteur à autoexpansion et à arc tournant, est logée à l'intérieur d'une enveloppe (non représentée) étanche remplie de gaz isolant, à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre. La chambre de coupure 10 renferme un contact d'arc fixe 12 annulaire monté du côté interne de la face frontale 14 antérieure d'une bobine 16 électromagnétique. La face postérieure 18 de la bobine 16 cylindrique est raccordée électriquement à une douille 20 conductrice d'amenée de courant traversant à étanchéité la paroi supérieure 22 de la chambre 10. Un revêtement isolant 24 est intercalé radialement entre la paroi latérale interne de la bobine 16, et un manchon 26 tubulaire en matériau magnétique, destiné à renforcer le champ magnétique dans la zone de formation de l'arc. Le contact d'arc fixe 12 est formé par une piste annulaire coopérant par aboutement avec un contact d'arc mobile 28 porté par l'extrémité supérieure d'un manchon 30 tubulaire en matériau conducteur. Un ressort 32 de compression est associé coaxialement à l'extrémité inférieure du manchon 30, laquelle est équipée en plus d'un ergot de commande 34 susceptible d'être entraîné en translation par un contact glissant 36 assujetti à un tube 38 mobile conducteur. 3 2732157 Le tube 38 mobile traverse à étanchéité un orifice 40 ménagé dans un isolateur 42 d'obturation de la chambre 10. L'intérieur de la chambre de coupure 10 communique avec le volume d'expansion de l'enveloppe du disjoncteur à travers un canal d'échappement 43 délimité par le manchon 30 creux, de manière à engendrer un écoulement gazeux en cas d'augmentation de pression occasionnée par la rotation de l'arc. A l'intérieur de la bobine 16 se trouve un organe de refroidissement, désigné par le repère général 44, et destiné à refroidir les gaz chauds se trouvant au voisinage du contact d'arc fixe 12. L'organe de refroidissement 44 de préférence métallique, est conformé en radiateur i0 46 accolé en contact thermique avec la paroi cylindrique interne du manchon 26, et prenant appui sur le contact d'arc fixe 12. Le radiateur 46 est avantageusement équipé d'ailettes 48 annulaires pour optimiser la surface d'échange thermique avec le milieu gazeux environnant. La présence du radiateur 46 à l'intérieur de la bobine 16 limite toute stagnation de gaz chauds près du contact d'arc fixe 16, c'est à dire dans la première partie de la zone de formation d'arc qui n'est pas parcourue par l'écoulement gazeux. L'arc est éteint normalement par l'écoulement gazeux s'établissant à travers le manchon 30 tubulaire de support du contact d'arc mobile 28, constituant la deuxième partie de la zone de formation d'arc. Le refroidissement efficace des gaz chauds au voisinage du contact d'arc fixe 12 contribue à améliorer l'extinction de l'arc et à obtenir une excellente tenue diélectrique, en évitant toute possibilité de reclaquage au passage à zéro du courant. Un tel agencement du radiateur 46 est particulièrement efficace pour la coupure de courants de faibles intensités. L'écoulement gazeux à travers le contact d'arc mobile 28 tubulaire peut être amélioré en incorporant une tuyère avec convergent/divergent à l'intérieur du manchon 30. Le radiateur de l'organe de refroidissement 44 à l'intérieur de la bobine 16 peut bien entendu se présenter sous diverses formes de réalisations. 4 2732157 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur à autoexpansion et à arc tournant logé à l'intérieur d'une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, ladite enveloppe renfermant une chambre de coupure (10) comportant: - un contact d'arc fixe (12) annulaire associé à une bobine (16) électromagnétique de mise en rotation de l'arc, ladite bobine cylindrique étant agencée coaxialement autour du contact d'arc fixe (12), - un contact d'arc mobile (28) creux coopérant avec le contact d'arc fixe (12) de manière à occuper une position de fermeture, et une position d'ouverture, - et un canal (43) d'échappement disposé entre le contact d'arc mobile (28) creux, et l'enveloppe du disjoncteur, caractérisé en ce que la chambre de coupure (10) renferme de plus un organe de refroidissement (44) agencé à l'intérieur de la bobine (16) pour refroidir les gaz chauds au voisinage du contact d'arc fixe (12), ledit organe de refroidissement étant formé par un radiateur (46) métallique assujetti au contact d'arc fixe (12). 2. Disjoncteur à autoexpansion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radiateur (46) est accolé à la paroi interne d'un manchon (26) tubulaire séparé de la bobine (16) par un revêtement (24) isolant, ledit manchon (22) étant réalisé en matériau magnétique pour renforcer le champ magnétique dans la zone de formation de l'arc. 3. Disjoncteur à autoexpansion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le radiateur (46) est équipé d'une pluralité d'ailettes (48) pour optimiser la surface d'échange thermique avec le milieu gazeux environnant. 4. Disjoncteur à autoexpansion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le contact d'arc fixe (12) est formé par une piste annulaire située sur le bord interne de la face frontale (14) de la bobine (16), et que le contact d'arc mobile (28) est sollicité par un ressort (32) en aboutement contre le contact d'arc fixe (12).