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DISJONCTEUR A MOYENNE TENSION A COURANT NOMINAL ELEVE
La présente invention concerne un disjoncteur à
gaz diélectrique de soufflage et plus particulièrement un
disjoncteur à moyenne tension, dans lequel circule un
courant d'intensité importante (plusieurs milliers
d'ampères). Ce type de disjoncteur se rencontre dans les
centrales électriques, en sortie d'alternateur et en amont
du transformateur élévateur de tension.
Dans ce type de disjoncteur, le contact mobile
permanent, par lequel transite le courant permanent, est
le plus souvent un tube de cuivre de masse relativement
élevée qui, lors d'un déclenchement, est entraîné avec le
contact d'arc, à grande vitesse. l'énergie nécessaire à
cette manoeuvre est importante puisqu'elle est
proportionnelle au produit de la masse de l'équipage
mobile par le carré de la vitesse de déplacement de cet
équipage. Tous les constructeurs cherchent à diminuer
cette énergie de manoeuvre car son importance pénalise le
prix de revient de la commande de l'appareil de coupure.
Un but de l'invention est de réaliser un disjoncteur
dans lequel à la fois la masse et la vitesse de
déplacement au déclenchement du contact mobile sont
diminués par rapport à celles du contact de l'art
antérieur, tout en conservant une vitesse de déplacement
élevée des contacts d'arc.
Ceci est obtenu en désolidarisant le contact
principal mobile de l'équipage mobile et en réalisant le
contact principal mobile au moyen d'un élément court
associé à un moyen de déplacement lui communiquant au
déclenchement une vitesse inférieure à celle dudit
équipage mobile.
L'invention a ainsi pour objet un disjoncteur à gaz
de soufflage diélectrique comprenant un contact fixe
principal, un contact d'arc principal et un équipage
mobile comprenant notamment un contact d'arc mobile et un
moyen de soufflage caractérisé en ce qu'il comprend un
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contact principal mobile désolidarisé dudit équipage
mobile et réalisé au moyen d'un élémen cylindrique court
associé à un moyen de déplacement lui communiquant au
déclenchement une vitesse inférieure à celle de l'équipage
mobile.
Dans un premier mode de réalisation ledit élément
est un tube.
Dans un autre mode de réalisation, ledit élément est
constitué de tiges disposées selon certaines génératrices
d'un cylindre.
Avantageusement, ledit moyen de déplacement est un
ressort s'appuyant par une première extrémité sur une
butée fixe et par une seconde extrémité sur une butée
solidaire dudit tube.
L' invention sera bien comprise par la description
donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation, en
référence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue schématique partielle en
demi-coupe axiale d'un disjoncteur selon l'invention, en
position enclenchée,
- la figure 2 est une vue schématique partielle en
demi-coupe axiale du même disjoncteur en cours de
déclenchement.
Le disjoncteur représenté partiellement dans la
figure 1, en demi-coupe d'axe xx, comprend une enveloppe
i~olante 1 délimitant un volume 2 rempli d'un gaz à
l-v.~ s propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de
soufre (SF6) sous une pression de quelques bars.
L'ensemble fixe comprend un contact principal fixe
constitué de doigts 3 et un contact d'arc fixe constitué
d'un tube 4 ayant une extrémité 4A en alliage résistant
aux effets de l'arc, par exemple un alliage à base de
tungstène. Les contacts 3 et 4 sont reliés à une première
prise de courant non représentée. L'ensemble fixe comprend
en outre une couronne de doigts 6 portés par une couronne
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fixe 7. Les doigts 6 portent, intérieurement à la
couronne, une butée annulaire 8. La couronne fixe est
reliée électriquement à une seconde prise de courant non
représentée.
La couronne fixe 7 porte un tube 9 venu d'usinage,
d'axe xx, qui se termine par un piston 10, muni d'un
clapet unidirectionnel 11, d'un joint d'étanchéité 12 et
de contacts électriques glissants 13.
L'équipage mobile comprend un contact d'arc
constitué d'un tube 15, d'axe xx, ayant une extrémité 15A
en matériau résistant aux effets de l'arc.
Ce tube 15 est solidaire d'un tube 16 coaxial, avec
lequel il définit un cylindre de soufflage se déplaçant
autour du piston fixe 10. L'étanchéité entre le piston 10
et le cylindre 16 est assurée par le joint 12; le passage
du courant entre le tube 15 et le piston 10 est assuré par
les contacts glissants 13. Le tube 16 porte une buse de
soufflage en matériau isolant.
Les tubes 15 et 16 sont avantageusement réalisés
dans une même pièce usinée; des trous 18, ménagés dans la
partie reliant les deux tubes, permettent d'établir une
communication entre le volume 20 et le volume 21 compris
entre le tube 15 et la buse 17.
Le tube 15 est prolongé par une pièce 22 reliée à
une tige de manoeuvre non représentée. Des trous 15B dans
le tube 15, et 9A dans le tube9, permettent, lors de
l'ouverture du disjoncteur, l'évacuation du gaz chaud vers
le volume 2.
Le contact principal mobile est constitué par un
court cylindre métallique 30 coopérant avec les doigts 3
et 6. Ce cylindre est fixé à l'extrémité d'un tube 31
terminé par un anneau 32. (En variante, le tube pourrait
être remplacé par un ensemble de tiges disposées selon
certaines génératrices d'un cylindre).
Un ressort 33, bandé lorsque le disjoncteur est en
position enclenchée, (figure 1), est disposé entre la
butée annulaire 8 et l'anneau 32.
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Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant:
- en position enclenchée (figurel) le courant passe
par les doigts 3, le tube 30, les doigts 6 et la couronne
7.
- à l'ouverture du disjoncteur (figure2), le tube 22
est entraîné à grande vitesse (V2) vers la droite de la
figure.
Le tube 30 quitte les doigts 3 à une vitesse
inférieure (Vl) qui est celle donnée par l'énergie du
ressort 33.
Pendant que le contact principal 30 quitte les
doigts 3 et parcourt une longueur Ll à la vitesse V1, les
contacts mobiles se sont déplacés l'un par rapport à
l'autre d'une longueur L2, supérieure à L1, à une vitesse
V2 supérieure à la vitesse Vl.
Après séparation des contacts principaux 30 et 3, le
courant passe par les tubes 4, 15, les contacts 13, le
tube 9 et la couronne 7.
La suite de l'opération d'ouverture (soufflage de
l'arc) se fait comme dans les disjoncteurs bien connus à
soufflage d'arc. Le clapet 11, en s'ouvrant, évite tout
effet de dépression dans le volume 30, lors de
l'enclenchement.
En remplaçant, selon l'invention,le contact
permanent habituel par un contact qui n'est plus lié à
l'équipage mobile, on réalise une importante économie de
poids sur l'équipage mobile (qui est réduit environ au
tiers de ce qu'il est dans les disjoncteurs du même type
de l'art antérieur). Parallèlement, on a réduit la vitesse
du contact principal mobile; il en résulte un gain
important sur l'énergie à mettre en oeuvre pour manoeuvrer
le disjoncteur.
Dans l'exemple décrit, on a donné comme exemple de
moyen de mise en oeuvre du contact d'arc mobile un
ressort; une autre possibilité est d'utiliser un jeu de
levier lié à l'équipage mobile et dont la réalisation est
bien connue de l'homme du métier.
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On notera que l'invention peut aussi s'appliquer aux
disjoncteurs munis de moyens pour créer un arc secondaire
qui vient aider au soufflage de l'arc et/ou à la manoeuvre
de déclenchement.
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