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DISJONCTEUR A AUTOCOMPRESSION REDUITE
La présente invention se rapporte à un disjoncteur à
autocompression d'appoint en particulier pour haute tension.
Elle concerne plus précisément un disjoncteur du type
à auto-soufflage, comprenant une enveloppe isolante remplie
d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc
coopérant entre eux, l'un au moins faisant partie d'un
ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de
manoeuvre et adapté pour être déplacé axialement dans
l'enveloppe entre une position de fermeture et une position
d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant constitué
par un premier tube portant à son extrémité le contact d'arc
mobile et un second tube coaxial au premier tube pour
d~limiter, de part et d'autre d'une couronne reliant le
premier et le second tubes, une chambre d'expansion à volume
constant fermée par une buse de soufflage et une chambre de
compression communiquant avec la chambre d'expansion et
fermée par un piston, des premiers moyens de mise en
compression du gaz dans la chambre de compression pendant
20 une première partie du déplacement de l'ensemble de contact
mobile entre la position de fermeture et la position
d'ouverture et des seconds moyens de décompression du gaz
dans la chambre de compression pendant une seconde partie de
ce même Idéplacement de l'ensemble de contact mobile étant
prévus.
Un tel disjoncteur est décrit dans la demande de
brevet EP-0 591 039 déposée par la Déposante.
Selon ce document antérieur, le piston est semi-mobile
et il est prévu un moyen pour immobiliser le piston pendant
30 une première partie du déplacement de l'ensemble de contact
mobile entre la position de fermeture et la position
d'ouverture et un moyen pour déplacer axialement le piston
avec l'ensemble de contact mobile pendant une seconde partie
de ce même déplacement de l'ensemble de contact mobile. Le
moyen pour déplacer axialement le piston est constitué par
un organe d'entraînement solidaire de l'ensemble de contact
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mobile qui entraine une butée solidaire du piston pendant la
seconde partie du déplacement de l'ensemble de contact
mobile, cette butée étant disposée sur le trajet de l'organe
d'entraînement. Le piston est relié à un troisième tube
pourvu d'au moins une lumière dans laquelle coulisse un
doigt solidaire du premier tube et qui s'étend radialement
par rapport à celui-ci en direction du second tube. Le moyen
pour immobiliser le piston est constitué par un ressort
disposé entre l'organe d'entrainement et le piston et par un
10 organe de retenue fixe coopérant avec le piston.
Dans le cas de faibles courants à couper, l'extinction
de l'arc se produisant entre les contacts d'arc pendant une
opération d'ouverture, se fait à l'aide d'une compression du
gaz dans la chambre de compression. Or l'extinction de l'arc
obtenue par un flux de gaz provenant de la chambre de
compression s'opère avant la fin du déplacement de
l'ensemble de contact mobile. Par conséquent, il n'est pas
nécessaire de comprimer le gaz dans la chambre de
compression pendant tout le déplacement de l'ensemble de
20 contact mobile. A partir de l'instant où le piston se
déplace avec l'ensemble de contact mobile, la quantité
d'énergie nécessaire pour manoeuvrer l'ensemble de contact
mobile est très réduite du fait qu'il n'y a plus de
compressibn de gaz.
Cependant, dans cet agencement connu, le ressort
sollicitant le piston semi-mobile provoque un effort
permanent sur la bielle de commande et entraîne une
augmentation de l'énergie de manoeuvre nécessaire.
Le but de l'invention est de réaliser un disjoncteur à
30 faible énergie de manoeuvre et donc peu coûteux dont le
soufflage des faibles courants se fait par autocompression
et le soufflage des courants forts par expansion thermique.
Pour ce faire, conformément à l'invention, les
premiers moyens comprennent le piston fixe coopérant avec le
premier tube sur une certaine course x et les seconds moyens
comprennent un moyen d'évacuation du gaz contenu dans la
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chambre de compression hors de celle-ci agissant une fois la
course x terminée.
Avantageusement, la course x est égale à la course du
contact d'arc mobile sur le contact d'arc fixe avant leur
séparation.
Selon un mode de réalisation préféré, le premier tube
est fermé frontalement par une paroi disposée à une certaine
distance dl de la couronne du côté de celle-ci opposé aux
contacts d'arc.
De préférence, les seconds moyens comprennent au moins
une lumière réalisée dans le premier tube, disposé du côte
de la couronne opposé aux contacts d'arc, de longueur
supérieure à l'épaisseur du piston et dont le bord le plus
éloigné de la couronne est à une distance d de la couronne,
la distance d étant inférieure ou égale à la distance dl et
la face opposée au contact d'arc mobile du piston étant
distante d'une longueur égale à d+x de la couronne en
position de fermeture.
Par ailleurs, le bord de la lumière le plus proche de
20 la couronne est ~ une distance d2 du piston supérieure ou
égale à la course totale du contact d'arc mobile, lorsque le
disjoncteur est en position de fermeture.
Dans ce cas, avantageusement, la lumière est adjacente
à ladite paroi, la distance d étant égale à la distance dl.
Eventuellement, une butée annulaire coulissante est
disposée à l'intérieur de la chambre de compression, la
butée venant en butée contre la couronne après la course x
grâce à un ressort d'amortissement disposé entre cette butée
et le piston.
Eventuellement, la lumière peut être constituée d'un
ensemble d'orifices réalisés dans le premier tube.
De préférence7, le gaz contenu dans la chambre de
compression est évacué hors de celle-ci à l'intérieur de
l'enveloppe, une fois la course x terminée et pour ce faire,
avantageusement, le piston est porté par un tube fixe
coaxial auxdits premier et second tubes et percé d'au moins
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un orifice d'évacuation du gaz, situé à proximité de son
extrémité opposée auxdits contacts.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à
l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation
préféré.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un
disjoncteur conforme à l'invention en position de fermeture.
Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe
longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en
10 positions intermédiaires entre la position de fermeture et
la position d'ouverture.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un
disjoncteur conforme à l'invention en position d'ouverture.
Les figures 5 à 7 sont des vues en coupe longitudinale
d'un disjoncteur conforme à l'invention en positions de
fermeture, intermédiaire et d'ouverture, selon une variante
de réalisation.
Le disjoncteur représenté sur les figures comprend, de
fa,con classique, une enveloppe isolante 1 remplie d'un gaz
20 diélectrique sous pression, deux contacts d'arc 3A ,7A
coopérant entre eux, l'un au moins faisant partie d'un
ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de
manoeuvre 6 et adapté pour être déplacé axialement dans
l'envelop~pe 1 entre une position de fermeture et une
position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant
constitué par un premier tube 7 portant à son extrémité le
contact d'arc mobile 7A et un second tube 8 coaxial au
premier tube 7 pour délimiter, de part et d'autre d'une
couronne 9 reliant le premier et le second tubes, une
30 chambre d'expansion 17 à volume constant fermée par une buse
de soufflage 10 et une chambre de compression 18
communiquant par l'intermédiaire d'un clapet unidirectionnel
2 avec la chambre d'expansion et fermée par un piston 11. Le
disjoncteur peut également comporter un contact permanent 14
coopérant avec l'extrémité 8A du second tube 8 formant
contact permanent mobile.
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Comme antérieurement, sont prévus des premiers moyens
de mise en compression du gaz dans la chambre de compression
18 pendant une première partie du déplacement de l'ensemble
de contact mobile entre la position de fermeture et la
position d'ouverture et des seconds moyens de décompression
du gaz dans la chambre de compression 18 pendant une seconde
partie de ce même déplacement de l'ensemble de contact
mobile.
Les premiers moyens comprennent le piston 11 fixe
10 coopérant avec le premier tube 7 sur une certaine course x
lors du déplacement de l'ensemble mobile et les seconds
moyens comprennent un moyen d'évacuation du gaz contenue
dans la chambre de compression 18 hors de celle-ci agissant
une fois la course x terminée.
La course x est égale à la course du contact d'arc
mobile 7A sur le contact d'arc fixe 3A avant leur
séparation. Le premier tube 7 est fermé frontalement par une
paroi S disposée à une certaine distance dl de la couronne 9
du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc.
Les seconds moyens comprennent au moins une lumière
réalisée dans le premier tube 7, disposé du côté de la
couronne 9 opposé aux contacts d'arc, de longueur supérieure
à l'épaisseur du piston 11 et dont le bord le plus éloigné
de la co~ronne 9 est à une distance d de la couronne 9, la
distance d étant égale à la distance dl, mais pouvant être
éventuellement inférieure, et la face opposée au contact
,d'arc mobile 7A du piston 11 étant distante d'une longueur
égale à d+x de la couronne 9 en position de fermeture. Par
ailleurs, le bord de la lumière 4 le plus proche de la
30 couronne 9 est à une distance d2 du piston 11 supérieure ou
égale à la course totale du contact d'arc mobile 7A, lorsque
le disjoncteur est en position de fermeture.
La lumière 4 peut être constituée d'un ensemble
d'orifices réalisés dans le premier tube 7. Ces orifices
peuvent être alignés sur une génératrice du tube 7 et/ou
disposés selon des génératrices différentes. Dans ce cas,
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les bords précisés ci-dessus sont les bords extrêmes de
l'ensemble d'orifices.
Le piston 11 est porté par un tube fixe 21 par exemple
solidaire de la plaque 20 de prise du courant et coaxial
auxdits premier et second tubes 7, 8 et percé d'au moins un
orifice 22 d'évacuation du gaz, situé à proximité de son
extrémité opposée auxdits contacts 3A, 7A.
Lors de l'ouverture, l'ensemble de contact mobile
entrainé par l'organe de manoeuvre 6 se déplace vers la
10 droite (selon la représentation faite sur la figure 1) et le
piston fixe 11 et le tube 7 se déplace relativement sur une
course x comme visible sur la figure 2. Le gaz est alors
comprimé dans la chambre de compression 18 et pousse le
clapet 2 en position d'ouverture. Le gaz est donc également
comprimé dans la chambre d'expansion 17. Compte-tenu de la
lumière 4, il est également comprimé dans le volume 19 à
l'intérieur du premier tube 7, ce volume 19 étant alors
fermé par la paroi 5 et par le contact fixe 3A coopérant
avec le contact mobile 7A.
Lorsque l'ensemble de contact mobile a réalisé la
course x, son mouvement continue et atteint la position
représentée sur la figure 3. Le piston 11 chevauche alors la
lumière 4 et les contact 3A et 7A se séparent. L'arc se
forme do~c entre ces contacts. La compression efficace est
alors terminée. La chambre de compression 18 et le volume
intérieur 19 du premier tube 7 sont ouverts et le gaz
comprimé peut s'échapper vers l'arrière du piston 11 et
s'évacuer par le ou les orifices 22 à l'intérieur de
l'enveloppe 1. Le clapet 2 se ferme. La chambre d'expansion
30 est également ouverte et le gaz comprimé dans cette chambre
vient souffler l'arc entre les contacts 3A et 7A. La
surpression générée pendant la course x est alors suffisante
pour assurer la coupure des courants faibles correspondant à
15 à 20% du pouvoir de coupure. De plus, en cas de forts
courants, compte-tenu de l'échauffement provoqué par l'arc,
la pression augmente dans la chambre 17 par expansion
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thermique. Un dimensionnement optimal de la chambre
d'expansion 17 permet d'obtenir la coupure des forts
courants uniquement par expansion thermique. Il est à noter
que cette expansion est sans réaction sur la tringle de
manoeuvre 6.
Le déplacement de l'ensemble mobile continue pour
atteindre la position d'ouverture représentée sur la figure
4 et le soufflage se prolonge entre les contacts 3A et 7A
tandis que le gaz continue de s'évacuer derrière le piston
11. La distance d2 étant supérieure ou égale à la course
totale du contact d'arc mobile, en fin d'ouverture, la
chambre de compression 18 est toujours en communication avec
le volume 19 et le gaz de cette chambre 18 peut toujours
être évacué.
Selon une variante de réalisation représentée sur les
figures 5 à 7, une butée annulaire coulissante 13 est
disposée à l'intérieur de la chambre de compression 18, la
butée venant en butée contre la couronne g après la course x
grâce à un ressort d'amortissement 12 disposé entre cette
20 butée 13 et le piston 11 et fixé par ses extrémités à ces
deux pièces.
Le fonctionnement est le même que précédemment à la
différence près que comme représenté sur la figure 6, une
fois la cburse x réalisée la butée 13 vient en butée contre
la couronne 9 et durant la suite du déplacement, le ressort
12 joue le rôle d'amortisseur en étant comprimé jusqu'à la
fin du mouvement, comme représenté sur la figure 7. Il est à
noter que l'énergie de ce ressort 12 contribue à la
refermeture du disjoncteur.
