Brevet FR2762925A1 — publié le 19981106

L'invention concerne un disjoncteur à haute tension à double mouvement des contacts d'arc, c'est-à-dire un disjoncteur dans lequel le contact d'arc, habituellement fixe, est rendu semi-mobile et effectue lors d'une opération de déclenchement, un déplacement en sens inverse de celui du contact d'arc mobile. Le but de l'invention est de proposer un disjoncteur à double mouvement du contact d'arc semi-mobile dans lequel l'énergie de manoeuvre pour déclencher le disjoncteur est aussi réduite que possible tout en offrant une vitesse de séparation des contacts qui soit suffisamment élevée pour couper les courants capacitifs. A cet effet, I'invention a pour objet un disjoncteur à haute tension comprenant, pour chaque pôle, une enveloppe isolante dans laquelle sont disposés un premier contact d'arc mobile avec un premier contact permanent, un second contact d'arc semi-mobile à double mouvement et un second contact permanent fixe destinés à coopérer avec les contacts mobiles respectivement, caractérisé en ce que ledit contact semi-mobile est solidaire d'un premier piston, lesdits contacts mobiles sont solidaires d'un second piston qui vient en contact avec le premier piston à l'enclenchement du disjoncteur et qui tire, par effet de succion le premier piston lors d'une opération d'ouverture du disjoncteur pour l'entraîner selon une première direction jusqu'à ce qu'une butée bloque la course du contact semi-mobile selon cette direction, le second contact d'arc semi-mobile effectuant alors une course en sens inverse sous l'action d'une force de rappel exercée par un ressort. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en détails et illustré par les dessins suivants. La figure 1 montre de façon très schématique en coupe axiale partielle, le disjoncteur selon l'invention en position enclenchée. La figure 2 montre de façon très schématique en coupe axiale partielle, le disjoncteur selon l'invention dans une première position intermédiaire de déclenchement. La figure 3 montre de façon très schématique en coupe axiale partielle, le disjoncteur selon l'invention dans une seconde position intermédiaire de déclenchement La figure 4 montre de façon très schématique en coupe axiale partielle, le disjoncteur selon l'invention dans une troisième position intermédiaire de déclenchement. La figure 5 montre de façon très schématique en coupe axiale partielle, le disjoncteur selon l'invention dans sa position complètement déclenchée. Le disjoncteur représenté partiellement sur les figures est un disjoncteur à haute tension à double mouvement des contacts d'arc. II comprend, pour chaque pôle, une enveloppe isolante extérieure 1 par exemple en porcelaine délimitant un volume intérieur 2 destiné à être rempli d'un gaz diélectrique comme du SF6 sous une pression de quelques bars. Ce disjoncteur comprend, à l'intérieur de l'enveloppe 1, un premier contact d'arc 3 mobile en translation suivant l'axe longitudinal 4 de l'enveloppe avec un premier contact permanent 5, un second contact d'arc 6 qui est semimobile dans l'enveloppe suivant l'axe 4 et qui est destiné à coopérer avec le contact d'arc mobile 3 et un second contact permanent 7 disposé fixe dans l'enveloppe et qui est destiné à coopérer avec le premier contact permanent 5, ces différents contacts assurant le passage du courant entre deux prises du disjoncteur non représentées. Les contacts mobiles 3 et 5 sont portés respectivement par deux tubes coaxiaux qui définissent entre eux une chambre dans laquelle le gaz diélectrique mis sous pression à l'aide d'un piston fixe lors du déclenchement du disjoncteur, est libéré pour souffler l'arc électrique qui se produit entre les contacts d'arc 3 et 6 comme cela est bien connu. Le contact permanent 7 est solidaire d'un premier cylindre fixe 8 muni d'ouvertures latérales 9 d'échappement des gaz et d'une portée 10 qui s'étend radialement à l'intérieur du cylindre 8. Le contact semi-mobile 6 comprend une portion tubulaire 11 disposée intérieurement et coaxialement au cylindre 8 et qui est agencée pour coulisser suivant la direction axiale 4 dans le cylindre 8. La portée 10 s'étend entre le cylindre 8 et le cylindre 11. Cette portion tubulaire il comporte un premier épaulement radial extérieur 12 qui vient en butée, par déplacement de cette portion tubulaire suivant l'axe 4, contre un épaulement 13 défini par la portée 10, cette butée servant à limiter la course du contact d'arc 6 en direction du contact d'arc 3 lors du déclenchement du disjoncteur, c'est-à-dire suivant la direction indiquée par la flèche 0. La portion tubulaire 11 comporte encore un second épaulement radial extérieur 14 situé sur les figures en dessous de l'épaulement 12 et un troisième épaulement extérieur radial 15 situé sur les figures au dessus de l'épaulement 12. Ce troisième épaulement constitue un premier piston qui coopère avec la paroi intérieure du cylindre 8. Un premier ressort 16 est monté entre l'épaulement 14 et l'épaulement 13. Ce ressort 16 se comprime quand la portion tubulaire 11 du contact semimobile 6 est déplacée suivant la direction O. Comme cela apparaîtra par la suite, ce ressort 16 exerce, lors d'une opération de déclenchement du disjoncteur, une force de rappel tendant à déplacer le contact semi-mobile 6 suivant la direction F. Un second ressort 17 est monté entre le piston 15 et un autre épaulement 19 défini par la portée 10 du cylindre 8. Un contact coulissant 18 est placé entre ce ressort 17 et la portée 10 du cylindre 8. Ce ressort 17 est comprimé quand le piston 15 est déplacé suivant la direction F et par conséquent exerce sur le piston 15 une force opposée à celle exercée par le ressort 16. Ces deux ressorts 16 et 17 sont conçus pour se neutraliser mutuellement de sorte que le piston 15 trouve une certaine position d'équilibre en position enclenchée du disjoncteur. Un second piston 20 constitué par l'extrémité d'une buse de soufflage 21 solidaire du contact permanent mobile 5 se déplace en translation suivant l'axe 4. Ce second piston 20 vient sensiblement en contact avec le piston 15 en position enclenchée du disjoncteur. Un clapet 22 est prévu sur le premier piston 15 pour libérer le gaz contenu dans le volume compris entre les deux pistons 15 et 20 quand ceux-ci sont rapprochés l'un de l'autre, c'est-à-dire à l'enclenchement du disjoncteur. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant. Figure 1, quand le disjoncteur est enclenché, le piston 20 vient en contact étroit contre le piston 15 lequel est poussé contre le piston 20 par l'action du ressort 17 et le gaz présent entre ces deux pistons est évacué par le clapet 22. Figure 2, lors d'une opération de déclenchement du disjoncteur, les contacts 3 et 5 sont déplacés suivant la direction O. Le contact 3 entraîne dans son déplacement le piston 20 qui entraîne, par effet de succion (le clapet 22 étant fermé), le piston 15 c'est-à-dire le contact d'arc semi-mobile 6. On remarquera sur les figures que l'épaulement constituant le piston 15 se prolonge suivant l'axe 4 par une sorte de couronne dans laquelle vient s'encastrer le piston 20 ce qui empêche l'ouverture du volume compris entre les deux pistons 15 et 20 au passage de ceux-ci au droit des ouvertures 9 dans le tube 8. Le ressort 17 complètement détendu, car il est très court, reste fixe dans le cylindre 8 et n'agit plus sur le piston 15. Le ressort 16 est comprimé entre l'épaulement 14 et l'épaulement 13 et exerce par conséquent une force de rappel suivant la direction F sur le contact d'arc semi-mobile 6. Cependant cette force de rappel est inférieure à la force de traction exercée par le piston 20 de sorte que le contact d'arc semi-mobile continue à se déplacer suivant la direction O jusqu'à ce que l'épaulement 12 vienne en butée contre l'épaulement 13. Figure 3, à partir de ce moment, la course du contact d'arc semi-mobile 6 suivant la direction O est arrêtée et les deux pistons 15 et 20 se séparent. Le contact d'arc 3 continue sa course suivant la direction O tandis que le contact d'arc semi-mobile 6 effectue une course en sens inverse suivant la direction F sous l'action de la force de rappel exercée par le ressort 16 qui se détend. On obtient ainsi une vitesse de séparation des deux contacts d'arc qui correspond à la somme de la vitesse de déplacement du contact d'arc 3 suivant la direction O et de la vitesse de déplacement du contact d'arc semi-mobile 6 suivant la direction F. Avec l'agencement selon l'invention, il n'est donc pas nécessaire de déplacer rapidement les contacts mobiles 3 et 5 pour obtenir une vitesse de séparation des contacts d'arc suffisamment élevée pour couper les courants capacitifs. Figures 4 et 5, les contacts mobiles 3 et 5 finissent leur course suivant la direction O et le contact d'arc semi-mobile 6 finit sa course suivant la direction F. En revenant à sa position d'équilibre, le piston 15 est amorti par le ressort 17. L'amortissement peut encore être amélioré par la présence d'un organe souple 23, par exemple un tore en élastomère qui est ici monté sur la couronne de l'épaulement constituant le piston 15 et qui vient en butée contre une partie profilée de la portée 10. Sur la figure 5 montrant le disjoncteur en position complètement déclenchée, on voit que, dans sa position d'équilibre, le piston 15 conserve une certaine liberté de déplacement suivant la direction F grâce à une polarisation adéquate des ressorts 16 et 17. Ceci permet d'accepter une certaine tolérance de positionnement du piston 20 en position enclenchée du disjoncteur pour obtenir un contact étroit entre les deux pistons 15 et 20. REVENDICATIONS 1/ Un disjoncteur à haute tension comprenant, pour chaque pôle, une enveloppe isolante (1) dans laquelle sont disposés un premier contact d'arc (3) mobile avec un premier contact permanent (5), un second contact d'arc semimobile (6) à double mouvement et un second contact permanent fixe (7) destinés à coopérer avec les contacts mobiles (3,5) respectivement, caractérisé en ce que ledit second contact semi-mobile (6) est solidaire d'un premier piston (15), lesdits contacts mobiles (3,5) sont solidaires d'un second piston (20) qui vient en contact avec le premier piston (15) à l'enclenchement du disjoncteur et qui tire, par effet de succion le premier piston (15) lors d'une opération d'ouverture du disjoncteur pour l'entraîner selon une première direction (O) jusqu'à ce qu'une butée (12) bloque la course du second contact d'arc semi-mobile (6) selon cette direction, le second contact d'arc semi-mobile effectuant alors une course en sens inverse (F) sous l'action d'une force de rappel exercée par un ressort (16). 2/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel il est prévu un clapet (22) qui s'ouvre pour évacuer le gaz contenu entre lesdits premier et second pistons (15,20) lorsqu'ils sont rapprochés l'un de l'autre à l'enclenchement du disjoncteur. 3/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel le second piston (20) est constitué par une buse de soufflage (21) solidaire du premier contact permanent (5). 4/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel le premier piston (15) est constitué par un épaulement d'une portion tubulaire (11) du contact d'arc semi-mobile (6). 5/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel il est prévu un organe souple (23) qui sert d'amortisseur pour le premier piston lorsque celui-ci effectue ladite course en sens inverse.