Brevet FR2762710A1 — publié le 19981030

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de coupure électrique pour haute tension. L'invention s'applique en particulier, mais non limitativement aux domaines de la haute tension HTA (en alternatif de 1 000 à 50 000 volts et en continu de 1 500 à 75 000 volts) et HTB (en alternatif supérieure à 000 volts et en continu supérieure à 75 000 volts). La présente invention peut également trouver application dans le domaine des basses tensions BTA (de 50 à 500 V en alternatif et de 120 à 750V en continu) et BTB (de 500 à 1000 V en alternatif et de 750 à 1500 V en continu). Plus précisément, la présente invention concerne le domaine des dispositifs de coupure électrique comprenant un boîtier définissant au moins une chambre qui loge deux contacts fixes coopérant avec un contact mobile rotatif déplacé au moins entre deux positions: une position de fermeture dans laquelle le contact rotatif relie les contacts fixes, et une position d'ouverture dans laquelle le contact mobile est séparé des contacts fixes. On trouvera des exemples de réalisation de tels dispositifs de coupure électrique connus à contact mobile rotatif dans les documents DE- 1088583, DE-612712, US-4700028 et US-3646284. Pour améliorer les pouvoirs de coupure de tels dispositifs, on a déjà proposé divers moyens d'extinction d'arc. On a en particulier proposé des systèmes de soufflage des arcs développés entre les contacts fixes et mobile grâce à des ensembles de pistons actionnés par le contact mobile rotatif. On trouvera des exemples de telles structures dans les documents DE-677956, EP-23298, DE- 2037777, US-2100753 et FR-2019739. On a également proposé d'adjoindre des aimants dans de tels dispositifs de coupure électrique pour allonger les arcs et améliorer les pouvoirs de coupure. Des exemples de réalisation de telles structures seront trouvés dans le document EP-0296915. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les dispositifs de coupure basse ou haute tension connus. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention, grâce à un dispositif de coupure électrique du type connu comprenant un boîtier définissant au moins une chambre qui loge deux contacts fixes et un contact mobile rotatif déplacable entre au moins deux positions: une position de fermeture dans laquelle le contact mobile rotatif relie les deux contacts fixes et une position d'ouverture dans laquelle le contact mobile rotatif est séparé des contacts fixes et au moins une source de champ magnétique adaptée pour allonger l'arc développé entre au moins l'un des contacts fixes et le contact mobile lors d'une phase d'ouverture, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une source de champ magnétique disposée pour générer un développement d'arc dans un sens axial en référence à l'axe de rotation du contact mobile. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif de coupure conforme à la présente invention en position de fermeture, - la figure 2 représente une vue du même dispositif lors d'une phase d'ouverture, et - la figure 3 représente une vue du même dispositif dans une position de liaison à la terre. On aperçoit sur les figures annexées, un dispositif de coupure électrique comprenant un boîtier 10 formé de deux coquilles 12, 14 assemblées par tout moyen approprié, par exemple par vissage ou boulonnage en 15. De préférence, un joint d'étanchéité 16 est intercalé entre les deux coquilles 12, 14. La géométrie des coquilles 12, 14 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Ces coquilles 12, 14 définissent en combinaison une chambre interne 20. Selon la représentation donnée sur les figures annexées, la chambre 20 est au moins partiellement cylindrique de révolution centrée sur un axe O-O. Cette géométrie n'est pas limitative. Les coquilles 12, 14 supportent deux contacts fixes 30, 40, électriquement conducteurs traversant les coquilles pour être accessibles, d'une part à l'extérieur du boîtier 10 en vue d'un raccordement électrique, et d'autre part sur l'intérieur de la chambre 20. A l'intérieur de la chambre 20, les deux contacts fixes sont diamétralement opposés par rapport à l'axe 0-0. Comme on le voit sur les figures annexées, le cas échéant, l'un des contacts 30 peut être prolongé à l'intérieur de la chambre 20 par un secteur 32 en matériau électriquement conducteur en forme de secteur de couronne centré sur l'axe 0-0. La chambre 20 loge en outre un contact mobile rotatif 50 électriquement conducteur susceptible de rotation autour de l'axe 0-0. Le contact mobile rotatif 50 est actionné à rotation par tout moyen approprié. Il est formé d'un barreau rectiligne qui s'étend selon un diamètre par rapport à l'axe 0-0. Le contact mobile rotatif 50 est déplacé ainsi entre au moins deux positions: une position de fermeture telle qu'illustrée sur la figure 1 dans laquelle le contact mobile rotatif 50 assure une liaison entre les contacts fixes 30, 40 et une position d'ouverture illustrée sur la figure 2 dans laquelle le contact mobile 50 est séparé des contacts 30, 40 et ouvre ainsi le circuit électrique entre ces derniers. La coopération de contactage définie entre les extrémités du contact mobile rotatif 50 et les contacts fixes 30, 40 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Selon la représentation schématique donnée sur les figures annexées, les contacts fixes 30, 40 sont formés de couteaux, tandis que les extrémités coopérantes du contact mobile rotatif sont formées de pinces complémentaires. La disposition inverse peut cependant être retenue. Ainsi, on peut prévoir de réaliser les contacts fixes 30, 40 sous forme de pinces et les extrémités coopérantes du contact mobile rotatif 50 sous forme de couteaux. De préférence, ces éléments 30, , 50 sont adaptés pour définir des contacts multiples au niveau de chaque couple 30/50 et 40/50. L'homme de l'art comprendra aisément que lors de la phase d'ouverture, un arc A d'orientation générale périphérique se développe entre les extrémités du contact mobile rotatif 50 et chacun des contacts fixes 30, 40, comme illustré sur la figure 2. Sur la figure 2, le courant générant les arcs A est référencé I. Dans le cadre de la présente invention, il est prévu des sources de champ magnétique 60 adaptées pour développer l'arc dans une direction axiale, c'est-à-dire parallèlement à l'axe O-O de rotation du contact rotatif 50. Pour cela, les sources 60 présentent une orientation de champ radiale en référence à l'axe O-O. Selon le mode de réalisation illustré sur les figures annexées les sources 60 sont formées d'aimants. Cependant, en variante les sources 60 pourraient être formées de bobines électromagnétiques alimentées électriquement au moins lors de la phase d'ouverture. Plus précisément encore, selon le mode de réalisation illustré sur les figures annexées, les aimants 60 sont logés dans les coquilles 12, 14, à proximité des contacts fixes 30, 40, c'est-à-dire en regard de la zone dans laquelle apparait l'arc. Plus précisément selon les figures annexées, les aimants sont noyés dans les coquilles 12, 14. Ils sont ainsi recouverts par un voile venu de matière des coquilles 12, 14 ou rapporté, qui les protègent des arcs. En variante cependant, les aimants 60 peuvent affleurer la surface interne de la chambre 20, ou faire saillie intérieurement par rapport à cette surface dans la chambre 20. Selon encore une autre variante, les aimants 60 peuvent être placés sur l'extérieur des coquilles 12, 14. Cette disposition facilite les opérations de maintenance et de remplacement éventuelles de ces aimants , voire de réglage si nécessaire. Les deux aimants 60 (ou bobines équivalentes) peuvent avoir des pôles opposés dirigés vers l'axe de rotation O-O du contact mobile 50, comme illustré sur les figures 1 à 3. Dans ce cas, les arcs A sont étendus axialement dans le même sens. La direction des aimants illustrée sur les figures annexées n'est bien entendu pas limitative. En variante, les deux aimants 60 (ou bobines équivalentes) pourraient avoir des pôles identiques dirigés vers l'axe O-O de rotation du contact mobile 50. Dans ce cas, les arcs générés respectivement à proximité des contacts fixes 30, 40 sont étendus dans des sens opposés parallèlement à l'axe O-O. On notera par ailleurs que dans le cadre de l'invention, bien que cela ne soit pas obligatoire, la coquille 14 supporte en outre un deuxième contact fixe 42 relié à la terre. Ainsi, comme illustré sur la figure 3, lorsque le contact mobile rotatif 50 atteint le contact 42, il relie le secteur 32 et ce contact 42 et permet par conséquent de relier le contact fixe 30 relié au secteur 32, à la terre. Les aimants 60 peuvent être fixés sur les coquilles 12, 14 par tout moyen approprié. L'utilisation d'aimants 60 (ou bobines équivalentes) d'orientation radiale permet de réaliser un boîtier de dimensions transversales réduites, par conséquent de réduire la quantité de matière nécessaire et de réduire le coût global du dispositif. En pratique, la présente invention est utilisée de préférence sous forme de trois chambres juxtaposées axialement correspondant aux trois phases d'un réseau de distribution électrique. Les distances requises entre lignes d'alimentation d'un réseau triphasé sont compatibles avec les dimensions axiales requises pour autoriser le développement de l'arc grâce aux aimants 60. Ces trois chambres peuvent être formées d'un boîtier unique ou le cas échéant de trois boîtiers juxtaposés. Le sens axial dans lequel l'arc est étendu, dépend du sens du courant à la coupure. Pour cette raison, l'ensemble formé par les contacts fixes 30, 40, le contact mobile rotatif 50 et les aimants 60 (généralement coplanaires entre eux et centrés sur un plan transversal à l'axe de rotation O-O), est de préférence placé en position médiane de la chambre pour permettre aux arcs d'être étendus indifféremment dans un sens ou dans l'autre selon le sens du courant. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi, à titre d'exemple, on peut le cas échéant envisager de réaliser le dispositif de coupure à l'aide d'un seul aimant 60 (ou bobine équivalente) et non pas à l'aide de deux aimants 60 (ou bobines équivalentes) disposés respectivement à proximité de chaque contact fixe , 40 en regard de la zone de génération de l'arc lors de la phase d'ouverture comme illustré sur les figures 1 à 3 annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de coupure électrique, notamment pour basse ou haute tension, comprenant un boîtier (10) définissant au moins une chambre (20) qui loge deux contacts fixes (30, 40) et un contact mobile rotatif (50) susceptible de déplacement au moins entre deux positions: une position de fermeture dans laquelle le contact mobile (50) relie les deux contacts fixes (30, 40) et une position d'ouverture dans laquelle le contact mobile (50) est séparé des contacts fixes (30, 40), et au moins une source de champ magnétique (60) adaptée pour allonger l'arc apparaissant entre le contact mobile (50) et l'un au moins des contacts fixes (30, 40) lors de la phase d'ouverture, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique (60) est adaptée pour allonger l'arc axialement en référence à l'axe de rotation (O-O) du contact mobile (50). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique (60) est formée d'un aimant. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique (60) est formée d'une bobine électromagnétique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la source de champ magnétique définit un champ d'orientation radiale. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend deux sources de champ magnétique (60) disposées respectivement à proximité des contacts fixes (30, 40) et adaptées pour allonger axialement les arcs naissant respectivement entre le contact mobile (50) et chacun des contacts fixes (30, 40). 6. Dispositif selon la revendication S, caractérisé par le fait que les deux sources (60) ont des pôles identiques dirigés vers l'axe de rotation (O-O) du contact mobile (50). 7. Dispositif selon la revendication S, caractérisé par le fait que les deux sources (60) ont des pôles opposés dirigés vers l'axe de rotation (O- O) du contact mobile (50). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'au moins une source (60) est noyée dans le matériau composant le boîtier (10). 9. Dispositif selon l'une des revendications i à 7, caractérisé par le fait qu'au moins une source (60) affleure sur la surface interne de la chambre (20). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'au moins une source (60) fait saillie à l'intérieur de la chambre (20). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'au moins une source (60) est disposée sur l'extérieur du boîtier (10). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que chaque source de champ magnétique (60) est disposée dans la paroi du boîtier (10) en regard de la zone adjacente aux contacts fixes sur laquelle se développe l'arc lors de la phase d'ouverture. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un troisième contact fixe (42) relié à la terre et un secteur électriquement conducteur (32) relié à l'un des contacts fixes principaux (30) pour relier ce dernier à la terre par l'intermédiaire du contact mobile (50) lors de l'ouverture. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que l'ensemble formé par les contacts fixes (30, 40), le contact mobile (50) et au moins une source (60) est placé en position médiane dans la chambre (20). 15. Dispositif de coupure électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend trois chambres (20) juxtaposées logeant chacune deux contacts fixes (30, 40), un contact mobile (50) et au moins une source de champ magnétique, conformes à l'une des revendications 1 à 14.