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La présente invention se rapporte à un disjoncteur à
contacts d'arc en bout, utilisable en moyenne ou haute tension.
Elle concerne plus précisément un disjoncteur à moyenne
ou haute tension à contacts d'arc en bout comprenant dans une
enveloppe remplie de gaz à bonnes propriétés diélectriques un
premier contact en bout fixe relié à une première prise de
courant et un équipage mobile comprenant un premier tube
pouvant être déplacé par une tringle de manoeuvre, ledit
premier tube étant relié à une seconde prise de courant,
définissant avec un second tube un volume de soufflage et étant
prolongé par une buse de soufflage, ledit disjoncteur
comprenant en outre un second contact en bout tubulaire semi
mobile poussé sur son extrémité annulaire par une première
extrémité d'un ressort en appui par sa seconde extrémité sur un
épaulement annulaire du premier tube, l'extrémité annulaire du
second contact coopérant par butée avec une extrémité annulaire
du premier tube pour l'ouverture des contacts en bout.
on connaît de tels disjoncteurs à contacts d'arc en
bout dans lesquels l'arc est soufflé par compression du gaz
lors d'une manoeuvre d'ouverture. Dans ces disjoncteurs, la
compression du gaz intervient avant la séparation des contacts
d'arc (précompression). Pendant cette phase de précompression,
on ouvre les contacts principaux du disjoncteur, qui peuvent
être disposés à l'extérieur de l'enveloppe. Un tel disjoncteur
est décrit dans la demande de brevet francaise 90 05263 publiee
le 31 octobre 1991.
Dans ces disjoncteurs, lorsque le courant de court
circuit augmente, il apparaît des forces de répulsion élevées
au niveau des contacts en bout qui ont ainsi tendance à
s'écarter et qui sont ainsi rapidement détériorés par l'arc.
Afin d'éviter ce phénomène, l'on est obligé d'utiliser un
ressort à effort de compression important qui résiste aux
forces de répulsion. Or cet effort agit sur toute la
cinématique de l'appareil constitué du disjoncteur et du
mécanisme de commande et nécessite des agencements lourds et
coûteux.
~.
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La présente invention propose de résoudre ce problème
de répulsion des contacts en bout sans augmenter l'effort de
compression du ressort . De plus, grâce à l'invention, les
contacts principaux sont intégrés au disjoncteur par un
s agencement simple et peu encombrant.
Pour ce faire, l'extrémité annulaire du premier tube
porte un contact glissant sur le premier contact en bout
constitué d'une couronne de bras de contact comportant à leur
extrémité un plot de contact d'arc et à proximité de ce dernier
un bourrelet de contact permanent, la différence des longueurs
du second contact en bout et de son extrémité annulaire étant
légèrement supérieure à la somme des longueurs desdits bras et
de l'extrémité annulaire à laquelle ils sont solidaires.
Selon un agencement préféré, le diamètre extérieur du
15 premier contact en bout est légèrement supérieur à celui du
second contact en bout.
De préférence, les diamètres intérieurs du plot et du
bourrelet sont inférieurs au diamètre extérieur du second
contact, à l'état libre, les bras étant relativement flexibles
20 radialement, et le diamètre intérieur du bourrelet est
légèrement inférieur à celui du plot.
Par ailleurs, le plot est, de préférence, en alliage
résistant à l'arc.
Les fonctions et avantages de ces différentes
25 caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description
ci-après.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à
l'aide de dessins ne représentant qu'un mode de réalisation
préféré.
30La figure 1 est une vue partielle en coupe
longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en
position fermée.
La figure 2 est une vue partielle en coupe
longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en
35 position intermédiaire d'ouverture.
La figure 3 est une vue partielle en coupe
longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en
position de début d'arc.
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~.
La figure 4 est une vue partielle en coupe
longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en
position ouverte.
Une enveloppe cylindrique, par exemple en porcelaine,
s délimite un volume intérieur étanche rempli de gaz à bonnes
propriétés diélectriques tel que du SF6, pur ou mélangé à de
l'azote, sous une pression de quelques bars.
Le premier contact en bout fixe 8 du disjoncteur est
constitué d'un tube métallique relié à un bloc traversant
l'enveloppe de manière étanche et rel é à une première prise de
courant. L'extrémité 8' du tube 8 est réalisée en un alliage
résistant aux effets d'arc, par exemple à base de tungstène.
Le second contact en bout mobile 9 est constitué d'un
tube métallique, dont l'extrémité 9' qui coopère avec le
15 contact 8 est également réalisé en alliage résistant à l'arc.
Ce tube 9 présente près de son extrémité opposée à l'extrémité
9', un percage latéral 9B pour l'évacuation du gaz. Cette
extrémité 9A est annulaire de diamètre supérieur à celui du
tube 9 et est coulissante dans un tube 2.
Ce tube 2 peut être déplacé par une tringle de
manoeuvre et il est relié à une seconde prise de courant. Il
définit avec un second tube un volume de soufflage 5 et il est
prolongé par une buse de soufflage 4.
L'équipage mobile est donc constitué de ce tube 2
25 entraîné en translation et du second contact 9 semi mobile par
coulissement dans le tube 2 et poussé sur son extrémité
annulaire 9A par la première extrémité d'un ressort 10 en appui
par sa seconde extrémité sur un épaulement annulaire du tube 2.
L'extrémité tournée vers le contact fixe 8 du tube 2
30 comporte une partie annulaire 2A qui coopère par butée avec
l'extrémité annulaire 9A du contact semi mobile 9 pour
l'ouverture des contacts en bout 8,9, comme il sera vu plus
- précisément plus loin.
L'extrémité annulaire 9A est guidée par rapport au tube
35 2 par un segment isolant 11 et l'extrémité annulaire 2A est
guidée par rapport au tube 9 par un segment isolant 12.
Cette extrémité annulaire 2A porte un contact
constitué d'une couronne de bras de contact 20 glissant sur le
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contact fixe 8 par l'intermédiaire d'un plot de contact d'arc
21 et d'un bourrelet de contact permanent 22, disposé à
proximité de ce plot 21.
Selon des caractéristiques constitutives importantes,
5 dont la fonction sera comprise à la lecture du fonctionnement
du disjoncteur,
- la différence des longueurs du second contact en bout
9 et de son extrémité annulaire 9A est légèrement supérieure à
la somme des longueurs desdits bras 20 et de l'extrémité
10 annulaire 2A à laquelle ils sont solidaires,
- le diamètre extérieur du premier contact en bout 8
est légèrement supérieur à celui du second contact en bout 9,
- les diamètres intérieurs du plot 21 et du bourrelet
22 sont inférieurs au diamètre extérieur du second contact 9, à
15 1 I état libre, les bras 20 étant relativement flexibles
radialement,
- le diamètre intérieur du bourrelet 22 est légèrement
inférieur à celui du plot 21.
Le plot de contact d'arc 21 est en matériau résistant à
20 1 1 arc, par exemple à base de tungstène, tandis que le bourrelet
de contact permanent 22 est en métal conducteur classique comme
les bras 20.
Le fonctionnement du disjoncteur va maintenant être
décrit en détail.
En position fermée telle que représentée sur la figure
1, les contacts en bout 8 et 9 sont aboutés, les bourrelets 22
sont en contact avec la surface latérale du contact fixe 8 et
les plots 21 sont très légèrement écartés de cette surface
latérale; le courant permanent représenté par une flèche passe
30 de la première prise de courant vers la seconde prise de
courant par le tube 8, les bourrelets 22, les bras 20 et le
tube 2.
Dans la position intermédiaire représentée sur la
figure 2, lorsque les bourrelets 22 quittent la surface
35 latérale du contact fixe 8, compte tenu des dimensions
précisées ci-dessus, il existe un léger jeu entre les
bourrelets 22 et le contact semi mobile 9 et les plots 21 sont
par contre en contact avec la surface latérale du contact fixe
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8; le courant permanent ou de court-circuit représenté par une
flèche passe alors de la première prise à la seconde prise de
courant par le tube 8, les plots 21 et le tube 2.
Dans la position de début d'arc représentée sur la
5 figure 3, l'extrémité annulaire 2A vient en butée avec
l'extrémité annulaire 9A et, compte tenu des dispositions
dimensionnelles déjà précisées, les plots 21 sont à une petite
distance du contact fixe 8 qui est toujours abouté avec le
contact semi mobile 9; le courant, représenté par une flèche,
10 passe alors de la première prise à la seconde prise de courant
par le tube 8, le tube 9, les plots 22, les bras 20 et le tube
2; en cas de courants de court circuit élevés et de forces de
répulsion résultantes, le contact semi mobile g peut s'écarter
sans dommages selon la ligne en pointillés; en effet, l'arc
15 créé entre l'extrémité 8' du contact fixe 8 et l'extrémité 9'
du contact semi mobile 9 est alors transféré très rapidement
entre l'extrémité 8' du contact fixe 8 et le plot 21, dès que
la distance entre les contacts en bout 8 et 9 dépasse celle
entre le contact 8 et les plots 21.
L'ouverture est alors terminée par séparation des
contacts en bout 8 et 9, le tube 2 entraînant le contact 9,
comme il est représenté sur la figure 4.
Le fonctionnement a été décrit ci-dessus pour une
opération d'ouverture. En fermeture, les déplacements sont
25 inversés.
Grâce à l'invention, le problème causé par la répulsion
des contacts en bout 8 et 9 est résolu tout autant à la
séparation de ces contacts à l'ouverture, qu'à l'entrée en
contact de ces contacts à la fermeture.
Le disjoncteur pourrait fonctionner sans contacts en
bout, c'est à dire en supprimant le tube 9, avec seulement une
tulipe de bras 20 telle que précédemment décrite. Les contacts
en bout 8 et 9 permettent une coupure rapide et des temps d'arc
particulièrement courts. L'usure de l'appareil est ainsi
35 réduit.
Par ailleurs, la présence des plots 21 en alliage
résistant à l'arc protègent les bourrelets 22 métalliques, de
préférence en cuivre, des effets destructeurs de l'arc
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électrique, ces bourrelets 22 étant destinés au passage du
courant permanent.
