Brevet FR2779566A1 — publié le 19991210

L'invention se rapporte à un disjoncteur de moyenne ou de haute tension qui comprend, à l'intérieur d'une chambre de coupure, un contact d'arc creux et un contact d'arc en forme de tige qui est inséré dans ledit contact creux suivant une direction axiale lorsque le disjoncteur est fermé, et une buse de soufflage qui est coaxiale et solidaire du contact d'arc creux et qui possède un col de buse traversé par le contact d'arc en forme de tige, le contact d'arc creux et la buse de soufflage d'une part, le contact d'arc en forme de tige d'autre part, étant déplacés suivant la direction axiale en sens opposés lors de l'ouverture du disjoncteur. Dans un tel disjoncteur, les deux contacts d'arc sont déplacés suivant un double mouvement en sens opposés pour minimiser la dépense d'énergie cinétique lors de l'ouverture du disjoncteur. La coupure d'un courant électrique alternatif s'obtient par la séparation des contacts d'arc après la séparation de contacts principaux. La séparation des contacts d'arc donne naissance à un arc électrique qui augmente la température d'un gaz diélectrique contenu dans une chambre d'extension thermique fermée par un jeu entre le contact d'arc en forme de tige et le col de la buse de soufflage. Il en résulte une surpression puis un échappement du gaz diélectrique le long du col de la buse de soufflage pour souffler l'arc électrique lors d'un passage par zéro du courant de coupure. On sait que le double mouvement s'accompagne de vibrations qui provoquent des déplacements relatifs non désirés entre les contacts principaux et d'arc, et notamment entre le contact d'arc en forme de tige et le col de la buse de soufflage solidaire du contact d'arc creux. Un contact ou un frottement du col de la buse sur le contact d'arc en forme de tige est préjudiciable au fonctionnement du disjoncteur dans la mesure o il conduit à un nouvel amorçage de l'arc électrique lors de la coupure des courants capacitifs. Aujourd'hui, on supprime le risque de ré-amorçage en choisissant un jeu suffisamment grand entre le col de la buse et le contact d'arc en forme de tige. Cependant, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante en ce qu'elle s'obtient au détriment de la surpression du gaz diélectrique dans la chambre d'extension thermique: un jeu important limite la surpression, et par conséquent, la coupure de courants élevés. Le but de l'invention est d'augmenter la capacité de coupure d'un disjoncteur à double mouvement dans lequel un arc électrique est soufflé par un gaz diélectrique contenu dans une chambre d'extension thermique. L'idée à la base de l'invention est de limiter voire d'éliminer, lors de l'ouverture du disjoncteur, toute vibration du contact d'arc en forme de tige par rapport au col de la buse de soufflage qu'il traverse. A cet effet, I'invention a pour objet un disjoncteur de moyenne ou de haute tension qui comprend, à l'intérieur d'une chambre de coupure, un contact d'arc creux et un contact d'arc en forme de tige qui est inséré dans ledit contact creux suivant une direction axiale lorsque le disjoncteur est fermé, et une buse de soufflage qui est coaxiale et solidaire du contact d'arc creux et qui possède un col de buse traversé par le contact d'arc en forme de tige, le contact d'arc creux et la buse de soufflage d'une part, le contact d'arc en forme de tige d'autre part, étant déplacés suivant la direction axiale en sens opposés lors de l'ouverture du disjoncteur, caractérisé en ce que la buse de soufflage est guidée en translation le long du contact d'arc en forme de tige lors du déplacement en sens opposés des deux contacts d'arc. En guidant la buse de soufflage en translation le long du contact d'arc en forme de tige, on l'oblige à se déplacer sans vibrer par rapport à ce dernier, ce qui permet de réduire considérablement le risque d'un contact ou d'un frottement du col de la buse sur le contact d'arc. Le jeu entre ces deux éléments est ramené à une valeur qui permet d'augmenter la surpression du gaz diélectrique contenu dans la chambre d'expansion thermique tout en maintenant une même sécurité vis à vis du ré-amorçage de l'arc électrique. Il en résulte une augmentation de la capacité de coupure du disjoncteur à double mouvement. De préférence, le guidage le long du contact d'arc en forme de tige est obtenu par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique qui est fixée à la buse de soufflage pour coulisser à l'intérieur d'une couronne de guidage montée à l'intérieur d'un tube de contact principal solidaire du contact d'arc en forme de tige. Selon un mode de réalisation avantageux, la jupe cylindrique est fixée par une extrémité à un divergent de la buse de soufflage et possède une autre extrémité libre. Cet agencement permet de créer une ligne de fuite suffisamment importante pour empêcher que l'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc chemine le long du divergent et de la jupe cylindrique en étant attiré par le contact principal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation illustré par les dessins. La figure 1 est une demi coupe axiale d'un disjoncteur à double mouvement en position fermée, dans lequel une buse de soufflage est guidée en translation par une jupe cylindrique. La figure 2 montre le disjoncteur de la figure 1 dans une position d'ouverture intermédiaire. La figure 3 montre le disjoncteur de la figure 1 dans une positon d'ouverture complète. Un disjoncteur de moyenne ou de haute tension comprend, figure 1, une enveloppe isolante 1 formant une chambre de coupure qui s'étend suivant une direction axiale A. Un premier contact principal 3A et un premier contact d'arc creux 3B sont portés par deux tubes coaxiaux 3C et 3D qui sont solidaires et mobiles suivant la direction axiale A. Un organe de manoeuvre non représenté déplace en translation les deux tubes 3C et 3D qui coulissent par rapport à deux tubes coaxiaux 7A et 7B d'un support fixe 7 par l'intermédiaire de contacts glissants 7C. De manière connue, les deux tubes coaxiaux 3C et 3D forment une chambre de compression 3E qui communique avec la chambre de coupure par l'intermédiaire d'une ouverture 7D formée à une extrémité 7E de l'un 7B des tubes du support fixe 7, et d'ouvertures 7F et 7G formées respectivement dans les deux tubes 7A et 7B du support fixe 7. Un gaz diélectrique du type azote N2 ou hexafluorure de soufre SF6 est présent dans la chambre de coupure sous une pression de quelques bars et circule à l'intérieur de la chambre de compression par l'intermédiaire des ouvertures. Le disjoncteur comprend un deuxième contact principal 5A et un deuxième contact d'arc en forme de tige 5B qui sont portés respectivement par un tube 5C et un cône 5D coaxiaux qui sont solidaires et mobiles suivant la direction axiale A. Lorsque le disjoncteur est en position fermée, le contact d'arc en forme de tige est inséré dans le contact d'arc creux suivant la direction axiale A. Le contact principal 3A porte une buse de soufflage 9 qui possède un col de buse 9A traversé avec un jeu par le contact d'arc en forme de tige 5B pour fermer une chambre d'expansion thermique 3H délimitée par la buse de soufflage 9 et les contacts principal 3A et d'arc 3B. La chambre d'expansion thermique 3H communique avec la chambre de compression 3E par l'intermédiaire d'une ouverture 31 formée dans un piston 3J solidaire des deux tubes coaxiaux 3C et 3D. Le disjoncteur est à double mouvement pour minimiser la dépense d'énergie de l'organe de manoeuvre. Lors de l'ouverture du disjoncteur, le contact principal 3A et le contact d'arc creux 3B sont déplacés solidairement suivant la direction axiale A vers la droite sur la figure 1, pour être séparés respectivement du contact principal 5A et du contact d'arc en forme de tige 5B qui sont déplacés solidairement suivant la direction axiale A en sens opposé, vers la gauche sur la figure 1. Le déplacement du piston 3J entraîne une compression du gaz diélectrique contenu dans la chambre de compression 3E. L'élévation de pression se transmet au gaz diélectrique contenu dans la chambre d'extension thermique 3H et est renforcée par l'élévation de température due à la formation d'un arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B après leur séparation. Lorsque le contact d'arc en forme de tige 5B sort du col 9A de la buse de soufflage 9, le gaz diélectrique est soufflé sur l'arc électrique pour l'éteindre lors d'un passage par zéro du courant de coupure. Selon l'invention, la buse de soufflage 9 est déplacée solidairement du contact d'arc creux 3B en étant guidée en translation suivant la direction axiale A le long du contact d'arc en forme de tige 5B. Figure 1, le guidage en translation est obtenu par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique isolante 11 qui est fixée à la buse de soufflage 9 pour coulisser à l'intérieur d'une couronne de guidage 5E fixée de façon radiale à l'intérieur du contact principal 5A solidaire du contact d'arc en forme de tige 5B. Comme indiqué précédemment, en guidant la buse de soufflage 9 en translation suivant la direction axiale A à l'aide du contact principal 5A, on l'oblige, lors de l'ouverture du disjoncteur, à se déplacer sans vibrer par rapport au contact d'arc en forme de tige 5B solidaire de ce contact principal 5A. Cela permet de réduire considérablement le risque d'un contact ou d'un frottement du col 9A de la buse sur le contact d'arc 5B. Le jeu entre ces deux éléments 9A et 5B est ramené à une valeur qui permet d'augmenter la surpression du gaz diélectrique contenu dans la chambre d'expansion thermique 3H tout en maintenant une même sécurité vis à vis du ré-amorçage de l'arc électrique. Il en résulte une augmentation de la capacité de coupure du disjoncteur à double mouvement. A titre d'exemple, le disjoncteur possède un jeu de l'ordre de 0,5 millimètres (mm), à comparer avec un jeu de l'ordre de 2 mm dans un disjoncteur selon l'art antérieur. Figure 2, le disjoncteur est ouvert dans une position intermédiaire qui correspond à la séparation des contacts d'arc 3B et B après la séparation des contacts principaux 3A et 5A. Un arc électrique non représenté est étiré entre les deux contact d'arc 3B et 5B. La buse de soufflage 9 a été déplacée solidairement du contact principal 3A en étant guidée en translation le long du contact d'arc en forme de tige 5B par la jupe cylindrique 11 qui coulisse à l'intérieur de la couronne de guidage 5E. Le jeu réduit qui existe entre le col 9A de la buse de soufflage 9 et le contact d'arc 5B de l'équipage semi mobile 5 permet d'atteindre une surpression du gaz diélectrique dans la chambre d'extension thermique 3H plus importante que dans l'art antérieur. Il en résulte une plus grande efficacité du soufflage de l'arc électrique en vue de couper des courants électriques alternatifs de plus forte intensité. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la jupe cylindrique 1 1 est fixée par une extrémité 11 B à un divergent 9C de la buse de soufflage 9, et possède une autre extrémité libre 11C. Cet agencement permet de créer une ligne de fuite suffisamment importante pour empêcher que l'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B ne chemine le long du divergent 9C et de la jupe cylindrique 11 en étant attiré par le contact principal 5A de l'équipage semi mobile 5 par l'intermédiaire de la couronne de guidage 5E. Figure 3, le disjoncteur est ouvert dans une position qui correspond à une course complète de séparation des contacts principaux 3A et 5A. L'arc électrique étiré entre les deux contacts d'arc 3B et 5B a été soufflé par le gaz diélectrique comprimé dans la chambre d'extension thermique 3H. La buse de soufflage 9 a été guidée en translation par la jupe cylindrique 11 suivant la direction axiale A. De préférence, la jupe cylindrique 11 s'étend sur une longueur suffisante pour guider la buse de soufflage 9 jusqu'au retrait du contact d'arc en forme de tige 5B hors du col de la buse 9A. REVENDICATIONS 1. Un disjoncteur de moyenne ou de haute tension qui comprend, à l'intérieur d'une chambre de coupure, un contact d'arc creux (3B) et un contact d'arc en forme de tige (5B) qui est inséré dans ledit contact creux (3B) suivant une direction axiale (A) lorsque le disjoncteur est fermé, et une buse de soufflage (9) qui est coaxiale et solidaire du contact d'arc creux (3B) et qui possède un col de buse (9A) traversé par le contact d'arc en forme de tige (5B), le contact d'arc creux (3B) et la buse de soufflage (9) d'une part, le contact d'arc en forme de tige (5B) d'autre part, étant déplacés suivant la direction axiale (A) en sens opposés lors de l'ouverture du disjoncteur, caractérisé en ce que la buse de soufflage (9) est guidée en translation le long du contact d'arc en forme de tige (5B) lors du déplacement en sens opposés des deux contacts d'arc (3B, 5B). 2. Un disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel une jupe cylindrique isolante (11) est fixée à la buse de soufflage (9) pour coulisser à l'intérieur d'une couronne de guidage (5E) montée à l'intérieur d'un tube de contact principal (5A) solidaire du contact d'arc en forme de tige (5B). 3. Un disjoncteur selon la revendication 2, dans lequel la jupe cylindrique isolante (11) est fixée par une extrémité (11B) à un divergent (9C) de la buse de soufflage (9) et possède une autre extrémité libre (11C). 4. Un disjoncteur selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la jupe cylindrique (11) s'étend suivant la direction axiale (A) sur une longueur de guidage de la buse de soufflage (9) jusqu'au retrait du contact d'arc en forme de tige (5B) hors du col de la buse (9A).