Brevet FR3028089A1 — publié le 20160506

INTERRUPTEUR OU DISJONCTEUR A MOYENNE OU HAUTE TENSION, POURVU DE CONTACTS FIXES AMELIORES, ET PROCEDE D'UTILISATION DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est un interrupteur ou un disjoncteur, à moyenne ou haute tension, pourvu de contacts fixes améliorés, ainsi que le procédé d'utilisation de ce disjoncteur. Dans un tel appareillage, la commutation entre un état fermé et un état ouvert s'effectue par le déplacement d'un contact mobile le long d'une course. Les contacts fixes touchent une surface de glissement du contact mobile, et le courant circule d'un contact fixe à l'autre à travers le contact mobile, jusqu'à ce qu'un des contacts fixes atteigne une interruption de la surface de glissement et quitte alors le contact. Il est connu qu'un arc électrique se forme alors entre le contact mobile et le contact fixe isolé. Cet arc électrique a des effets néfastes, notamment en produisant des arrachements de particules conductrices et donc une érosion des contacts entre lesquels il s'étend, ainsi qu'une altération de l'atmosphère environnante. C'est pourquoi, très fréquemment, on adjoint aux contacts fixes dits permanents, décrits jusqu'ici, d'autres contacts appelés contacts d'arc, qui se touchent pendant le début de la course vers l'état ouvert et se séparent seulement après les contacts permanents. Le courant électrique est alors transféré à travers les contacts d'arc, en abandonnant les contacts permanents ; l'arc apparaît entre les contacts d'arc, à un endroit du dispositif qui peut être choisi pour faire encourir des dommages moins importants ; et il peut ensuite être soufflé par un courant de gaz, comprimé dans une chambre par la course de contact mobile puis relâché par l'ouverture d'une valve, ainsi qu'il est connu. Si l'addition des contacts d'arcs est bénéfique, il faut souligner que l'arc électrique n'est pas complètement éliminé entre les contacts permanents, mais qu'il subsiste un arc bref, dit de commutation, jusqu'à ce que le courant passe entièrement par les contacts d'arc. Cet arc de commutation peut lui aussi endommager l'appareillage à cause de sa température élevée, pouvant s'élever à quelques centaines ou quelques milliers de degrés, produire une fusion locale et une éroson de la matière des contacts, et encore des projections de particules aux alentours. Il en résulte un affaiblissement de la tenue diélectrique de l'appareillage à travers les éléments solides ou le gaz environnant et des risques d'amorçages de courant et de claquages. C'est pourquoi, dans la demande de brevet français enregistrée sous le numéro de publication 3001575, on a imaginé de construire le contact mobile en deux parties séparées par de l'isolant, et un des contacts fixes en une partie principale et une partie auxiliaire. Le courant passe par la partie principale du contact fixe pendant le service normal, mais l'arc de commutation s'étend à partir de la partie auxiliaire. L'intérêt de ce dispositif est que le lieu d'apparition de l'arc de commutation peut être assez isolé pour qu'il crée des dommages moins importants, sans réduire toutefois l'arc lui-même. Il serait encore concevable d'appliquer les techniques de soufflage d'arc aux arcs de commutation, mais cela n'est pas toujours commode, ni permis par tous les appareillages ; et l'utilisation d'un gaz de coupure diélectrique, impliquant la fermeture hermétique de l'appareillage, est souvent nécessaire alors. L'invention procède d'une autre idée : diminuer l'arc de commutation, ainsi que ses effets, en le partageant en deux, et en le faisant apparaître simultanément ou presque aux deux contacts fixes. L'invention est relative, sous une forme générale, à un appareillage électrique, interrupteur ou disjoncteur, comprenant un contact mobile doté d'une course de commutation d'un état fermé à un état ouvert de l'appareillage et d'une surface de glissement, un premier contact fixe et un second contact fixe touchant la surface de glissement, une première interruption de la surface de glissement franchie par le premier contact fixe pendant la course de commutation ; caractérisé en ce que la surface de glissement possède une seconde interruption franchie par le second contact fixe pendant la course de commutation, essentiellement en même temps que la première interruption est franchie par le premier contact fixe. En d'autres termes, les contacts fixes franchissent ensemble les interruptions de la surface de glissement, c'est-à-dire en même temps, ou avec un léger décalage de temps choisi pour permettre à l'appareillage d'effectuer un procédé de coupure de courant où, en fonction d'une vitesse convenable du contact mobile pendant la course de l'état fermé à l'état ouvert, des arcs de commutation simultanés sont créés entre les parties de commutation et les interruptions de la surface de glissement du contact mobile. Ce partage de l'arc de commutation entre les deux contacts fixes favorise son extinction rapide, et réduit ainsi le dégagement de chaleur qu'il produit et les dégâts aux contacts permanents. Cela est particulièrement visible dans un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, où chacun des contacts fixes comprend une partie principale et une partie de commutation, la partie principale et la partie de commutation étant reliées électriquement, touchant toutes deux la surface de glissement, mais étant agencées de façon que de l'électricité passe préférentiellement par la partie principale entre le contact fixe et le contact mobile ; et en ce que, pour chacun des contacts fixes, la partie principale atteint l'interruption de la surface de glissement avant la portion de commutation. Ici encore, la condition à respecter est que les contacts fixes se déconnectent ensemble, simultanément ou presque, du contact mobile en franchissant une dénivellation de celui-ci. L'invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée, en liaison aux figures suivantes : - la figure 1 est une vue d'un disjoncteur à haute ou moyenne tension conforme à l'art antérieur ; - la figure 2 illustre des contacts fixes permanents utilisables pour l'invention ; - les figures 3, 4, 5, 6 et 7 détaillent les étapes de commutation, de la fermeture à l'ouverture, d'une réalisation de l'invention ; - et les figures 8 et 9 représentent le déroulement d'extinction de l'arc de commutation. La figure 1 représente schématiquement un disjoncteur conforme à l'art antérieur, où un contact mobile 1, en forme de tube, coulisse vers la gauche, sous l'action d'un mécanisme de commande, pour ouvrir le disjoncteur. Il comporte des surfaces de glissement, que touchent deux contacts fixes 3 et 4 (sur la même surface de glissement 2 ici, ce qui n'est pas nécessaire). Le disjoncteur est aussi pourvu de contacts d'arc 5 en glissement mutuel l'un sur l'autre et reliés électriquement au contact mobile 1 et au premier contact fixe 3. La surface de glissement 2 s'interrompt à une extrémité 6 du contact mobile 1. Quand le circuit électrique commandé par le disjoncteur s'ouvre, le premier contact fixe 3 se libère du contact mobile 1, et un arc de commutation apparaît brièvement entre eux, jusqu'à ce que le courant s'établisse à travers les contacts d'arc 5. Ces derniers se séparent ensuite eux aussi, après une course supplémentaire du contact mobile 1, ce qui ouvre véritablement le disjoncteur, tout en créant un arc entre les contacts d'arc 5, qui est éteint classiquement par un soufflage. Les contacts fixes de l'invention peuvent avoir l'aspect représenté à la figure 2. Ils comprennent une partie principale 7, reliée directement à une ligne 8 de transport du courant, et une partie de commutation 9, qui est une partie auxiliaire, elle aussi reliée à cette ligne 8, mais d'une façon qui laisse plus difficilement passer le courant. La partie de commutation 9 peut ainsi être soudée à la ligne 8 par un embout 10 et être construite en un matériau moins bon conducteur de l'électricité que la partie principale 7. Les parties 7 et 9 sont conçues pour toucher la surface de glissement 2 ensemble, à peu de distance l'une de l'autre, quand le disjoncteur est fermé. L'invention pourrait être mise en oeuvre avec des contacts fixes unitaires tels que ceux (3 et 4) de la figure 1, avec peut-être une efficacité moindre. On se reporte à la figure 3, qui représente une réalisation de l'invention où les contacts fixes 3 et 4 ont été remplacés par des contacts fixes 11 et 12 construits conformément à la figure 2. On a représenté un état de commutation assez proche de l'ouverture, où la partie principale 7 du premier contact fixe 11 est située non loin de l'extrémité 6, la partie de commutation 9 étant un peu plus éloignée. Le contact mobile, maintenant 13, comprend une dénivellation intermédiaire 19, dont une face d'extrémité 20 constitue une autre interruption de la piste de glissement 2, et dont la partie principale 7 du second contact fixe 12 est proche. Il résulte de cet agencement que, la course du disjoncteur se poursuivant vers l'ouverture, les parties 7 et 9 des contacts fixes 11 et 12 se sépareront de la surface de glissement 2, en franchissant soit l'extrémité 6, soit la face d'extrémité 20 de la dénivellation intermédiaire 19. L'ordre de séparation pourra être le suivant. La première partie à se séparer sera la partie principale 7 du second contact fixe 12 (figure 4) ; puis la partie principale 7 du premier contact fixe 11 (figure 5) ; puis la partie de commutation 9 du second contact fixe 12 (figure 6) ; et enfin la partie de commutation 9 du premier contact fixe 11 (figure 7). Certaines variantes de fonctionnement sont toutefois acceptées. C'est ainsi que les parties principales 7 peuvent se séparer dans un ordre quelconque, et les parties de commutation 9 de même ; elles peuvent aussi se séparer simultanément ; et les états des figures 5 et 6 pourraient survenir dans l'ordre inverse. Aux séparations des parties 7 et 9 des contacts 11 et 12, les courants passent par les parties de commutation 9 quand les parties principales 7 sont séparées du contact mobile 1, et des arcs de commutation 14 et 15 apparaissent quand les parties de commutation 9 se séparent du contact mobile 1. Il est conforme à l'invention que les arcs de commutation 14 et 15 subsistent simultanément pendant un instant, ce que représente la figure 7, pour les raisons qu'on va maintenant détailler au moyen des dernières figures. Cela est dû à la séparation simultanée ou quasi simultanée des contacts fixes 11 et 12, qui franchissent l'extrémité 6 et la face d'extrémité 20 à un intervalle de temps avantageusement inférieur à une demi-période du courant, grâce à une vitesse adaptée de déplacement du contact mobile 1. La courbe 16 de la figure 8 représente le courant produit aux bornes du disjoncteur. Quand l'état de la figure 6 est atteint, à l'instant to, l'arc de commutation 14 aurait, en l'absence du second arc 15, une intensité décroissant de façon sensiblement linéaire, selon le segment 17, et s'interrompt à l'instant t + At', le courant étant ensuite repris par les contacts d'arc 5. Mais si, conformément à l'invention, l'autre arc de commutation 15 commence à to ou commence immédiatement après, à l'instant to + 4t2 (figure 9), le segment 17, maintenant noté 17', s'interrompt et on observe que la décroissance des arcs 14 et 15 simultanés est ensuite beaucoup plus rapide, selon le segment 18 suivant, de sorte que leur extinction arrive à l'instant to + 4t3, où 4t3 est inférieur à At'. La durée et l'intensité moyenne des arcs, ainsi que les dommages infligés aux contacts, sont alors nettement réduits. Les mêmes avantages restent présents avec les variantes de fonctionnement indiquées plus haut, de même qu'avec des contacts fixes unitaires, tels que les contacts fixes 3 et 4 classiques. REVENDICATIONS1) Appareillage électrique interrupteur ou disjoncteur, comprenant un contact mobile (13) doté d'une course de commutation d'un état fermé à un état ouvert de l'appareillage et d'une surface de glissement (2), un premier contact fixe (11) et un second contact fixe (12) touchant la surface de glissement ; une première interruption (6) de la surface de glissement, franchie par le premier contact fixe (11) pendant la course de commutation ; caractérisé en ce que la surface de glissement possède une seconde interruption (20) franchie par le second contact fixe (12) pendant la course de 10 commutation, essentiellement en même temps que la première interruption est franchie par le premier contact fixe. 2) Appareillage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des contacts fixes comprend une partie principale (7) et une partie de commutation (9), la partie principale et la partie de commutation étant reliées 15 électriquement, touchant toutes deux la surface de glissement (2), mais étant agencées de façon que de l'électricité passe préférentiellement par la partie principale entre le contact fixe et le contact mobile ; et en ce que, pour chacun des contacts fixes, la partie principale atteint l'interruption de la surface de glissement avant la portion de commutation. 20