Brevet FR3144388A1 — publié le 20240628

L'invention propose une chambre de coupure (10) à haute tension présentant un axe principal A vertical et comportant deux contacts fixes (18) décalés l'un par rapport à l'autre selon une direction transversale perpendiculaire à l'axe principal A et un contact mobile (20), dans laquelle le contact mobile (20) est monté mobile en translation par rapport aux contacts fixes (18) entre une position de fermeture et une position d'ouverture, la chambre de coupure (10) comportant en outre des aimants permanents (28, 30) qui sont répartis de part et d'autre des contacts fixes (18) et du contact mobile (20), caractérisé en ce qu'elle comporte un écran (34) réalisé en un matériau isolant électriquement, qui est disposé entre les contacts fixes (18). Figure pour l’abrégé : figure 3 CHAMBRE DE COUPURE A HAUTE TENSION L'invention concerne une chambre de coupure à contact mobile qui est conçue pour améliorer la qualité de la coupure d'un arc électrique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Une chambre de coupure à double point de coupure comporte deux contacts fixes qui sont chacun reliés à une borne de la chambre de coupure et un contact mobile. Le contact mobile est mobile en déplacement dans la chambre de coupure entre une position de raccordement des contacts fixes, dans laquelle il est simultanément en contact avec les deux contacts fixes, et une position d'isolation dans laquelle le contact mobile est situé à distance des deux contacts fixes. Lors d'une ouverture de la chambre de coupure, la rupture du contact électrique entre le contact mobile et chaque contact fixe produit des arcs électriques. Pour limiter la formation de ces arcs électriques, la chambre de coupure comporte des aimants permanents répartis autour des contacts fixes. Le champ magnétique généré par ces aimants interagit avec l'arc électrique pour le déplacer sous l'action de la force de Laplace. Il existe deux types de chambres de coupure, selon que le contact mobile se déplace en rotation ou se déplace en translation. Dans le deuxième type de chambre de coupure, pour lequel le contact mobile se déplace en translation, les contacts fixes sont portés par une même platine de support et sont donc disposés d'un même côté du contact mobile. Selon ce mode de réalisation, les aimants sont disposés longitudinalement et transversalement de part et d'autre des contacts, par rapport à l'axe principal de translation du contact mobile. Les aimants sont ainsi situés loin les uns des autres, ce qui fait que le champ magnétique résultant est faible au centre de la chambre de coupure. Dans ce cas, si un arc électrique se forme au niveau du centre de la chambre de coupure, l'efficacité de la coupure est limitée à ce niveau, il y a aussi un risque que l'arc électrique vienne s'accrocher à l'axe de translation puis faire un court-circuit entre les deux contacts fixes. L'invention a pour but de proposer une chambre de coupure améliorée permettant d'améliorer la coupure d'arcs électriques se formant à proximité de l'axe central. L'invention propose une chambre de coupure à haute tension présentant un axe principal A vertical et comportant deux contacts fixes décalés l'un par rapport à l'autre selon une direction transversale perpendiculaire à l'axe principal A et un contact mobile, dans laquelle le contact mobile est monté mobile en translation par rapport aux contacts fixes selon la direction de l'axe principal A entre une position de fermeture dans laquelle le contact mobile est simultanément en contact électrique avec les deux contacts fixes et une position d'ouverture dans laquelle le contact mobile est situé axialement à distance des deux contacts fixes, la chambre de coupure comportant en outre des premiers aimants permanents et des deuxièmes aimants permanents qui sont répartis longitudinalement ou transversalement de part et d'autre des contacts fixes et du contact mobile, caractérisé en ce qu'elle comporte un écran réalisé en un matériau isolant électriquement, qui est disposé entre les contacts fixes. De préférence, l'écran est solidaire du contact mobile en translation par rapport aux contacts fixes. De préférence, la dimension longitudinale de l'écran est supérieure à la dimension longitudinale des contacts fixes et l'écran fait saillie longitudinalement à ses deux extrémités longitudinales par rapport aux contacts fixes. De préférence, la dimension verticale de l'écran est supérieure à un jeu vertical entre le contact mobile et chaque contact fixe lorsque le contact mobile est en position d'ouverture et l'écran fait saillie verticalement vers le bas et vers le haut par rapport à ce jeu vertical. De préférence, l'écran porte deux troisièmes aimants permanents qui sont agencés transversalement entre les contacts fixes. De préférence, la chambre de coupure comporte une tige de guidage réalisant un guidage du contact mobile en translation et l'écran est guidé en translation par la tige de guidage. De préférence, chaque troisième aimant permanent est agencé transversalement entre la tige de guidage et un contact fixe. De préférence, les premiers aimants permanents sont agencés longitudinalement de part et d'autre des contacts fixes. De préférence, les deuxièmes aimants permanents sont agencés transversalement de part et d'autre des contacts fixes. La est une représentation schématique en vue de dessus d’une chambre de coupure selon l’invention. La est une vue en section selon le plan A-A de la chambre de coupure représentée à la . La est une vue en section selon le plan B-B de la chambre de coupure représentée à la . EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures. On a représenté aux figures une chambre de coupure 10 pour un circuit à haute tension, qui permet de rompre la circulation de courant électrique au sein d'un circuit. De préférence, une installation comporte plusieurs chambres de coupure 10 similaires agencées en parallèle, dont chacune est associée à un conducteur électrique. Dans la description qui va suivre, on fera référence à une seule chambre de coupure. Il sera compris que cette description s'appliquera à l'identique à toute autre chambre de coupure 10. La chambre de coupure 10 comporte un corps 12 réalisé en un matériau isolant électriquement. Il délimite un volume 14 rempli d'un gaz diélectrique favorisant l'extinction d'arcs. De préférence, le gaz diélectrique est de l'air mais il sera compris qu'il peut s'agir de tout autre gaz diélectrique apte à réaliser la fonction d'extinction d'arc. La chambre de coupure 10 présente une symétrie selon un axe principal A vertical, qui est central à celle-ci. Le corps 12 comporte une platine de support 16 horizontale qui porte deux contacts fixes 18 dont chacun est relié à une borne de la chambre de coupure 10. Les deux bornes de la chambre de coupure 10 (non représentées) sont à leur tour raccordées à deux conducteurs électriques que la chambre de coupure 10 est destinée à raccorder. Ici, les deux contacts fixes 18 sont décalés l'un par rapport à l'autre selon la direction transversale et ils sont situés à une distance l'un de l'autre permettant de les isoler électriquement. La chambre de coupure 10 comporte aussi un contact mobile 20 réalisé en un matériau conducteur électriquement. Le contact mobile 20 est destiné à relier électriquement, ou non, les deux contacts fixes 18 pour raccorder électriquement les deux conducteurs électriques associés à la chambre de coupure 10. Le contact mobile 20 est monté mobile en translation dans le corps 12 selon la direction verticale entre une position d'ouverture représentée aux figures dans laquelle le contact mobile 20 est situé verticalement à distance des deux contacts fixes 18 et une position de fermeture non représentée dans laquelle le contact mobile 20 est simultanément en contact avec les deux contacts fixes 18. Ici, le contact mobile 20 est situé verticalement dessous les contacts fixes 18, le déplacement du contact mobile 20 de la position d'ouverture vers la position de fermeture consiste en une translation vers le haut du contact mobile 20. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et que selon des variantes, le contact mobile peut être décalé longitudinalement et/ou transversalement ou bien être situé verticalement dessus les contacts fixes 18 sans sortir de l'invention. La chambre de coupure 10 comporte aussi des moyens (non représentés) d'entrainement du contact mobile en déplacement vers la position d'ouverture ou vers la position de fermeture, selon que le contact mobile est dans l'une ou l'autre de ces deux positions. Le corps 12 porte aussi une tige de guidage 22 du contact mobile 20 en translation verticalement. Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, la tige de guidage 22 est coaxiale à l'axe principal A. La tige de guidage 22 s'étend ici verticalement vers le bas à partir de la platine de support 16. La tige de guidage 22 est en outre réalisée en un matériau métallique conducteur électriquement. Le contact mobile 20 comporte un orifice central coaxial à l'axe principal A, dans lequel la tige de guidage 22 est reçue. Lors d'une phase d'ouverture de la chambre de coupure 10, pour couper la circulation de courant électrique dans le conducteur électrique, le contact mobile 20 est mis en déplacement en translation verticalement vers le bas. Suite à cette translation, le contact électrique entre chaque contact fixe 18 et le contact mobile 20 est rompu. Un arc électrique se forme alors entre le contact mobile 20 et un contact fixe 18 ou les deux contacts fixes 18. Chaque contact fixe 18 comporte une pastille de contact 24 destinée à venir en contact électrique avec le contact mobile 20 et le contact mobile 20 comporte lui aussi deux pastilles de contact 26 dont chacune est destinée à venir en contact avec une pastille de contact 24 d'un contact fixe 18 lorsque le contact mobile 20 est en position de fermeture. C'est entre les pastilles de contact 24, 26 de chacun du contact mobile 20 et d'un contact fixe 18 que l'arc électrique est destiné à se former. Les pastilles de contact 24, 26 sont réalisées en un matériau conducteur électrique qui est enclin à moins se détériorer sous l'action de l'arc électrique. Le matériau constitutif des pastilles de contact 24, 26 est en outre choisi pour favoriser la mobilité des pieds d'arc, c’est-à-dire qu'il favorise le déplacement de la zone de transition entre la pastille et le reste de l'arc. La mobilité du pied d'arc a un impact sur la rapidité de déplacement de l'arc électrique vers une zone conçue pour favoriser l'extinction de l'arc. La chambre de coupure 10 comporte aussi des moyens d'extinction des arcs électriques qui se forment à la séparation du contact mobile 20 d'avec les contacts fixes 18. Ces moyens d'extinction comportent le gaz diélectrique, c’est-à-dire ici de l'air, qui remplit le volume 14 du corps 12 et des aimants permanents 28, 30 qui sont répartis longitudinalement et transversalement autour des contacts fixes 18 et du contact mobile 20. Deux premiers aimants permanents 28 sont agencés longitudinalement de part et d'autre et à distance des contacts 18, 20. Deux deuxièmes aimants permanents 30 sont agencés transversalement de part et d'autre et à distance des contacts 18, 20. Les premiers aimants permanents 28 et les deuxièmes aimants permanents 30 sont fixés au corps 12. Leur dimension verticale et leur position verticale sont définies pour qu'une extrémité supérieure de chaque aimant permanent est située verticalement au-dessus des contacts fixes 18 et une extrémité inférieure de chaque aimant permanent 28, 30 est située verticalement au-dessous du contact mobile 20 lorsque le contact mobile 20 est dans sa position d'ouverture, c’est-à-dire sa position verticalement inférieure. Ces premiers aimants permanents 28 et deuxièmes aimants permanents 30 sont disposés dans la chambre de coupure 10 pour générer des champs magnétiques qui sont orientés verticalement dans les zones où les arcs électriques se produisent. Ces champs magnétiques résultants exercent alors sur les arcs électriques une force électromagnétique, appelée force de Laplace, qui entraine chaque arc électrique en direction d'une zone de coupure 32. Puisque les aimants permanents 28, 30 sont agencés longitudinalement et transversalement à distance de l'axe principal A, l'intensité de la force de Laplace qu'ils permettent de générer est faible à ce niveau. En effet, l'amplitude du champ magnétique qu'un aimant permanent 28, 30 produit décroit au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'aimant, c’est-à-dire ici au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'axe principal A. En particulier, les deuxièmes aimants permanents 30 sont disposés à une distance transversale importante par rapport à l'axe principal A. Ainsi, l'amplitude du champ magnétique qu'ils produisent au niveau des pastilles de contact 24, 26 est relativement faible. Entre les premiers aimants permanents 28 et les deuxièmes aimants permanents 30, et en dehors de la zone du contact mobile 20 produisent ensemble un champ magnétique plus important puisqu'ils sont en interaction les uns avec les autres. Pour améliorer le champ magnétique à proximité de l'axe principal A et aussi pour éviter qu'un arc électrique ne s'accroche sur la tige de guidage 22, la chambre de coupure 10 comporte en outre un écran 34 réalisé en un matériau isolant électriquement qui est disposé entre les contacts fixes 18. L'écran 34 consiste en un élément globalement parallélépipédique qui entoure en outre la tige de guidage 22. L'écran 34 comporte à cet effet un logement 38 coaxial à l'axe principal A, dans lequel la tige de guidage 22 est reçue. La dimension longitudinale de l'écran 34 est de préférence supérieure à la dimension longitudinale des contacts fixes 18 et l'écran 34 fait saillie longitudinalement à ses deux extrémités longitudinales par rapport aux contacts fixes 18. Aussi, selon un mode de réalisation préféré, la dimension verticale de l'écran 34 est supérieure à un jeu vertical entre le contact mobile 20 et chaque contact fixe 18, lorsque le contact mobile 20 est en position d'ouverture. De plus, la dimension verticale de l'écran 34 est définie pour que l'écran 34 fasse saillie verticalement à la fois vers le bas et vers le haut par rapport à ce jeu vertical. Ainsi, l'écran 34 empêche à tout arc électrique se formant entre un contact fixe 18 et le contact mobile 20 de se déplacer vers la tige de guidage 22 et encore moins vers l'autre contact fixe 18. L'écran porte en outre deux troisièmes aimants permanents 36 qui sont agencés transversalement de part et d'autre de la tige de guidage 22. Ces troisièmes aimants permanents 36, qui sont donc solidaires de l'écran sont en outre situés transversalement entre les deux contacts fixes 18. C’est-à-dire que chaque troisième aimant permanent 36 est situé transversalement entre la tige de guidage 22 et un contact fixe 18. Les troisièmes aimants permanents 36 génèrent des champs magnétiques supplémentaires dont l'intensité à proximité de l'axe principal A est suffisamment importante pour que la force de Laplace produite puisse entrainer un arc électrique en direction de la zone de coupure 32. Selon un premier mode de réalisation, l'écran 34 est fixe dans le corps 12. Selon un deuxième mode de réalisation, l'écran 34 est monté mobile en translation dans le corps 12. De préférence, selon ce deuxième mode de réalisation, l'écran 34 est solidaire du contact mobile 20 en translation verticale par rapport aux contacts fixes 18. Nomenclature : 10 : chambre de coupure 12 : corps 14 : volume 16 : platine de support 18 : contacts fixes 20 : contact mobile 22 : tige de guidage 24 : pastilles de contact des contacts fixes 26 : pastilles de contact du contact mobile 28 : premiers aimants permanents 30 : deuxièmes aimants permanents 32 : zone de coupure 34 : écran 36 : troisièmes aimants permanents 38 : logement Chambre de coupure (10) à haute tension présentant un axe principal A vertical et comportant deux contacts fixes (18) décalés l'un par rapport à l'autre selon une direction transversale perpendiculaire à l'axe principal A et un contact mobile (20), dans laquelle le contact mobile (20) est monté mobile en translation par rapport aux contacts fixes (18) selon la direction de l'axe principal A entre une position de fermeture dans laquelle le contact mobile (20) est simultanément en contact électrique avec les deux contacts fixes (18) et une position d'ouverture dans laquelle le contact mobile (20) est situé axialement à distance des deux contacts fixes (18), la chambre de coupure (10) comportant en outre des premiers aimants permanents (28) et des deuxièmes aimants permanents (30) qui sont répartis longitudinalement ou transversalement de part et d'autre des contacts fixes (18) et du contact mobile (20), caractérisé en ce qu'elle comporte un écran (34) réalisé en un matériau isolant électriquement, qui est disposé entre les contacts fixes (18). Chambre de coupure (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'écran (34) est solidaire du contact mobile (20) en translation par rapport aux contacts fixes (18). Chambre de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension longitudinale de l'écran (34) est supérieure à la dimension longitudinale des contacts fixes (18) et l'écran (34) fait saillie longitudinalement à ses deux extrémités longitudinales par rapport aux contacts fixes (18). Chambre de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension verticale de l'écran (34) est supérieure à un jeu vertical entre le contact mobile (20) et chaque contact fixe (18) lorsque le contact mobile (20) est en position d'ouverture et l'écran (34) fait saillie verticalement vers le bas et vers le haut par rapport à ce jeu vertical. Chambre de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (34) porte deux troisièmes aimants permanents (36) qui sont agencés transversalement entre les contacts fixes (18). Chambre de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comporte une tige de guidage (22) réalisant un guidage du contact mobile (20) en translation, caractérisé en ce que l'écran (34) est guidé en translation par la tige de guidage (22). Chambre de coupure (10) selon la revendication précédente, en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que chaque troisième aimant permanent (36) est agencé transversalement entre la tige de guidage (22) et un contact fixe (18). Chambre de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers aimants permanents (28) sont agencés longitudinalement de part et d'autre des contacts fixes (18). Chambre de coupure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes aimants permanents (30) sont agencés transversalement de part et d'autre des contacts fixes (18). Installation électrique comprenant une ou plusieurs chambres de coupure selon l’une quelconque des revendications précédentes.