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DISJONCTEUR A MOYENNE OU HAUTE TENSION A CONTACTS D'ARC
EN BOUT
La présente invention est relative à un disjoncteur
à contacts d'arc en bout, utilisable en moyenne ou haute
tension.
On connaft des disjoncteurs à contact d'arc en bout,
comprenant une enveloppe etanche remplie de gaz a bonnes
proprietes diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre,
et dans lesguels l'arc est souffl~ par compression du gaz
lors d'une manoeuvre d'ouverture. Dans les disjoncteurs de
ce type, la compression du gaz intervient avant la
séparation des contacts d'arc (on parle de
precompression); pendant cette phase de
précompression, on ouvre les contacts principaux du
disjoncteur, qui peuvent être disposes a l'exterieur de
l'enveloppe; la phase de précompression a pour
inconv~nient de n~cessiter une énergie de manoeuvre
importante qui grè~e le coflt de 1'appareil.
Un but de la présente invention est de realiser un
disjoncteur à contact d'arcs en bout ~ soufflage d'arc ne
nécessitant pour sa manoeuvre qu'une énergie reduite.
L'invention a pour objet un disjoncteur à haute ou
moyenne tension ~ contacts d'arc en bout, comprenant une
enveloppe isolante étanche remplie d'un gaz à bonnes
propriétés diélectriques, ~ l'intérieur de laquelle sont
disposes un contact d'arc fixe, un contact d'arc mobile
entrain~ par une tringle de manoeuvre actionnée par un
m~canisme exterieur ~ 1'enveloppe, une chambre de
oufflag~ comprenant un piston solidaire du contact d'arc
mobile et pouvant coulisser dans un cylindre fixe, et une
buse de soufflage, caractérise en ce qu'il comprend des
moyens pour que la tringle de manoeuvre se déplace sur une
longueur donnée sans entrainer ledit contact d'arc.
Par exemple, si ledit contact d'arc mobile est un tube~
lesdits moyens cumprenant une lumiere pratiquee dans le
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tube dans laquelle est engagee un bras solidaire de la
tringle de manoeuvre.
Dans un mode de réalisation utilisable de préférence
en haute tension, le disjoncteur comprend des contacts
permane~ts fixe relies mécaniquement et electriquement
audit contact d'arc fixe et coopérant avec un tube
constituant un contact permanent mobile relié à ladite
tringle de manoeuvre.
L'invention sera bien comprise par la description
donnée ci-après de deux modes de réalisation de
l'invention, en regard du dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe
axiale d'un disjoncteur selon un premier mode de
réalisation, représenté en position enclenchée,
-la figure 2 est une vue en coupe axiale du même
disjoncteur, représenté au début d'une manoeuvre de
déclenchement,
- la figure 3 est une vue en coupe axiale du même
disjoncteur, représenté en fin de manoeuvre de
déclenchement,
- la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un
disjoncteur selon un second mode de réalisation de
l'invention, repxésenté en position enclenchée.
Dans la figure 1, la référence 1 désigne une
enveloppe cylindrique isolante, par exemple en porcelaine,
qui délimite un volume intérieur 2, étanche et rempli d'un
gaz ~ bonnes propriétés di~lectriques tel que
l'h~xafluorure de soufre,. pur ou melangé d'azot~, sous une
pression de quelques bars..
Le contact d'arc fixe du disjoncteur est constitue
d'u~ tube métallique 3, relié à un bloc 4 traversant
l'enveloppe de manière étanche et relié à une première
prise de courant 5. L'extrémit~ 3A du tube 3 est réalisée
en un alliage résistant aux ef~ets de l'arc, par exemple à
base de tungstène. Le bloc 4 est perce, ~ l'intérieur de
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l'enveloppe 1, d'un canal 6 pour favoriser la circulation
du gaz ~ l'intérieur de l'enveloppe.
Le contact d'arc mobile est constitué par un tube
métallique 7, dont l'extrémite 7A qui coopère avec le tube
3 est également réalisé en alliage résistant à l'arc. Le
tube 7 présente, vers son extremite opposée a l'extrémite
7A, au moins un perçage latéral 7B pour l'évacuation du
gaz.
Le tube 7 est solidaire d'un piston de soufflage 9,
muni d'orifices 10 et associe ~ un cylindre 11 portant une
buse de soufflage 12 en matériau isolant.
Le piston 9 coulisse dans un premier alésage 14 d'un
bloc métallique 15 s'appuyant sur la face interne de la
colonne isolante 1. Ce bloc 15 comporte une couronne
métallique 16, venue de fraisage, qui délimite, avec le
piston 9 et la paroi de l'alésage 14 un volume de
soufflage 17. La couronne porte un trou central non
r~f~rencé dans lequel coulisse le tube 7. Par ailleurs, la
couronne 16 est percée d'au moins un trou 18 associé à une
valve unidirectionnelle, pouvant ~tre simplement
constituée par une rondelle souple 19, et qui n'autorise
le passage du gaz que de 1'extérieur vers 1'intérieur du
volume 17.
Le bloc 15 est percé d'un canal 15A parallèle à
1axe de la colonne et faisant communiquer les volumes
8itU~8 de part et d'autre.
Le tube 7 est fix~, par une vis 20, ~ un cylindre
~tallique 21 solidaire d'une pièce annulaire de guidage
22 qui peut cou-lisser dans un second alésage 23 du bloc 15.
Læ pi~ce 22 est percée de trous 22A.
Le cylindre 21 possède une lumière 24 dans laquelle
est engag~ un bras 25 relié ~ une tige 26 articulée sur
une bielle 27 du dispositif de manoeuvre, qui comprend en
outre une manivelle 28 cal~e sur un arbre rotatif 29
entrainé par un organe de manoeuvre non représenté,
extérieur à l'enveloppe 1.
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Un ressort 30, prenant appui sur l'anneau 22, tend à
repousser le bras 25.
Le cylindre 21 est relié électriquement, par une
tresse 31, ~ une seconde prise de courant 32 fixée au bloc
15 et traversant l'enveloppe de mani~re étanche.
Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant:
- en position enclenchée, (cas de la figure 1), la
majeure partie du courant passe par les contacts
principaux, exterieurs a l'enveloppe l, non représentés,
connectés électriquement en parall~le sur les contacts
d'arc et possédant leur propre organe de manoeuvre.
Les extrémités des contacts d'arc 3A et 7A se
touchent; le ressort 30 est bandé.
- ~ l'ouverture, un ordre est donné à l'organe de
manoeuvre et l'arbre 29 se met ~ tourner. Dans une
premi~re phase, le bras 25 est entrane ~ l'intérieur de
la lumi~re 24, sans entrainer les cylindres 21 et 7, ni
provoquer aucune précompression dans le volume 17. La
détente du ressort 30 aide ~ la manoeuvre. Cette première
phase est mise ~ profit pour commander 1'ouverture des
contacts principaux; le courant est alors commuté sur les
contacts d'arc et traverse la prise 5, le bloc 4, le tube
~-3A, le tube 7-7A, le tub~ 21, la tresse 31 et la prise
32. La figure 2 montre la disposition des éléments du
disjoncteur pendant cette première phase.
- lorsque le bras 25 atteint l'extrémite de la
lumi~re 24, le tube 21 et par suite, le contact d'arc
mobile 7-7A e~t entrafn~. Un arc jaillit et est soufflé
par le gaz du volume 17, comprimé par le déplacement du
piston 9 et s'échappant à travers la buse 12 dès que le
passage est libre. La figure 3 illustre la fin de cette
seconde phase pendant laquelle le gaz du volume 17 est
comprimé.
Grâce aux dispositions qui viennent d'etre décrites,
l'énergie de manoeuvre est réduite car il n'y a pas de
compression du gaz tant que l'arc n'a pas jailli~ En
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outre, la tige de manoeuvre prend de la vitesse pendant la
première phase, de sorte que les contacts d'arc se
séparent de manière très brusque au début de la seconde
phase, ce qui favorise la coupure.
Le mode de réalisation qui vient d'être décrit
concerne un disjoncteur, de preference à moyenne tension,
dans lequel les contacts principaux sont ~ l'exterieur de
l'enveloppe contenant la chambre de coupure.
La variante de réalisation de l'invention,
représentée dans la figure 4, concerne un disjoncteur
utilisé en haute tension,avec des contacts principaux
placée ~ l'intérieur de la chambre de coupure.
Dans la figure 4, on a désigné par les mêmes numéros
de référence les éléments communs ~ cette figl1re et aux
figures précédentes.
Le bloc métallique 4 porte des doigts de contact 40
constituant le contact permanent fixe du disjoncteur. Le
contact permanent mobile est constitué par un tube
m~tallique 41 relié par des bras 41A et une barre 41B, a
2~ une tringle de manoeuvre en matériau isolant 42. Le
cylindre de soufflage e~t un tube 43 coulissant à
1'intérieur du tube 41 et en liaison électrique avec ce
dernier par des contacts glissants 44. Le fond 45 du
cylindre 43 est fix~ par des bras métalliques 46
solidaris~ à un bloc métallique fixe 47 traverse par la
tringle isolante 42; l'un au moins des bras 46 est relié a
la seconde prise de courant 32. Le fond 45 du cylindre 43
e~t perc~ d'un trou central dans lequel passe un tube
m~tallique 48 constituant le contact d'arc mobile et muni
d'une extrémité en matériau résistant aux effets de l'arc;
ce tube poss~de un lumière 48A dans laquelle la barre 41B
est engag~e; par ailleurs, un ressort 50 est disposé entre
la barre 41 B et une couronne Sl du tube 48.
A l'intérieur du cylindre 43 coulisse un piston de
soufflage 52, solidaire du contact mobile 48 et muni
- d'orifices 53.
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~. ,
~ 6 --
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Le fond 45 du cylindre 43 est muni de contacts
glissants 55 pour assurer la liaison électrique entre ce
fond et le contact d'arc mobile; par ailleurs, ce fond 45
est muni d'une valve unidirectionnelle 56 n'autorisant le
passage du gaz que de l'extérieur vers l'intérieur du
volume de soufflage 57 délimité par le cylindre 43, le
fond 45 et le piston 52. Le piston 52 est prolongé par un
cylindre métallique 58 pouvant coulisser a 1'interieur du
cylindre 43 et portant une buse de soufflage 60 en
mat~riau isolant.
Le fonctionnement du dis~oncteur est le suivant:
- en position enclenchée, le disjoncteur est dans la
configuration représentée dans la figure 4. La barre 41B
est en haut de la lumière 48A, le ressort 50 est bande, le
volume de soufflage est maximal. Le courant traverse alors
la prise 5, le ~loc 4, les doigts 40, le tube 41, les
contacts glissants 44, le cylindre 43, le fond 45, les
bras 46 et la pxise 32.
- lorsque 1'ordre d'ouverture est donné, la tringle
29 isolante se déplace vers le bas de la figure. Pendant une
premiere phase, correspondant au parcours par la barre 4lB
de la lumi~re 48A, le cylindre 41 est seul entrainé,
provoquant la séparation des contacts permanents. Pendant
cette phase, le piston 52 reste immobile, de sorte
qu'aucune pr~compression du gaz n'intervient.
- lorsque la barre 4lB atteint l'extrémité basse de
la lumiere, le tube 48 est entrainé, provoquant la
s~paration des contacts d'arc 3A et 48B, ainsi que la
compre~sion du volume de soufflage 57.
L~ encore, grâce ~ la disposition qui a été décrite,
l'énergie nécessaire ~ la manoeuvre est faible, car il n'y
a pas de précompression avant la séparation des contacts
d'arc; celle-ci intervient de mani~re brusque, grâce à la
vitesse acquise par 1'~quipa~e mobile pendant la première
phase.
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Cette variante de réalisation est utilisée de
preférence pour les disjoncteurs à haute tension.
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