CA1239432A - Dispositif d'extinction d'arc pour appareillage electrique a isolement gazeux - Google Patents
Dispositif d'extinction d'arc pour appareillage electrique a isolement gazeuxInfo
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- CA1239432A CA1239432A CA000483464A CA483464A CA1239432A CA 1239432 A CA1239432 A CA 1239432A CA 000483464 A CA000483464 A CA 000483464A CA 483464 A CA483464 A CA 483464A CA 1239432 A CA1239432 A CA 1239432A
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/98—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow
- H01H33/982—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow in which the pressure-generating arc is rotated by a magnetic field
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION:
Dispositif d'extinction d'arc pour appareillage électrique à isolement gazeux. Le dispositif comprend une chambre divisionnaire de coupure comportant une paroi à surface latérale convexe de révolution, notamment sphé-rique, au droit de la zone de séparation des contacts, de manière à former un résonateur acoustique à réflexion centripète des ondes de pression, engendrant une convergence des gaz vers le centre de la sphère. L'un au moins des contacts est creux et constitue un conduit d'échappement des gaz de la chambre de coupure vers une chambre de déchar-ge. L'invention trouve son application dans des disjonc-teurs à SF 6 et à autoexpansion.
Dispositif d'extinction d'arc pour appareillage électrique à isolement gazeux. Le dispositif comprend une chambre divisionnaire de coupure comportant une paroi à surface latérale convexe de révolution, notamment sphé-rique, au droit de la zone de séparation des contacts, de manière à former un résonateur acoustique à réflexion centripète des ondes de pression, engendrant une convergence des gaz vers le centre de la sphère. L'un au moins des contacts est creux et constitue un conduit d'échappement des gaz de la chambre de coupure vers une chambre de déchar-ge. L'invention trouve son application dans des disjonc-teurs à SF 6 et à autoexpansion.
Description
~2399L3~
La présente invention concerne un dispositif d'extinction d'arc pour appareillage électrique ~ isolemen-t gazeux.
En particulier, la présente invention est rela-tive à un dispositif d'extinction d'arc pour interrupteurou disjoncteur électrique à autoexpansion et à isolement gazeux comprenant:
- une enveloppe étanche remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, - une chambre divisionnaire de coupure à l'inté-rieur de ladite enveloppe, - une paire de contacts séparables logés dans ladite chambre de coupure, l'un au moins des contacts étant creux, - un conduit d'échappement du gaz de ladite cham-bre de coupure vers une chambre de décharge, dans laquelle s'opère l'expansion du gaz comprimé initialement dans la chambre de coupure, sous l'action de l'arc tiré entre les contacts séparés lors de l'ouverture du disjoncteur, - et des bornes de raccordement, en liaison élec-trique avec lesdits contacts.
Un tel disjoncteur de l'art antérieur est décrit dans les brevets fran~ais 2,515,418 et 2,418,963 de la demanderesse. 1a chambre divisionnaire de coupure renfer-mant les contacts est formée par un carter dè forme cylin-drique. Des essais de coupure ont montré un certain décen-trage de l'arc tiré entre les électrodes annulaires séparées des contacts. Ce problème de décentrage de l'arc provoque une augmentation du temps de coupure qui limite les perfor-mances de l'appareil.
L'objet de l'invention consiste à améliorer le centrage de l'arc dans un disjoncteur ou interrupteur à
isolement gazeux, notamment à autoexpansion et/ou à arc , . . ~ -, ~239~L~2 tournant, et à augmenter les performances de coupure du disjoncteur.
Le dispositif d'extinction d'arc selon l'inven-tion est caractérisé en ce que la chambre divisionnaire de coupure comporte au droit de la zone de séparation des contacts une surface latérale gauche à enveloppe non réglée de révolution, de manière à former un resonateur acoustique ~ réflexion centripète des ondes de pression, engendrant une convergence des gaz vers ladite zone de séparation, les~`contacts séparables étant agencés au voisinagè
de la zone médiane de ladite chambre de coupure.
De préférence, la surface de révolution est con-vexe ou concave.
Selon un mode de realisation préférentiel, la paroi de la chambre de coupure possède une forme sphérique ou un secteur spherique tel que le résonateur acoustique présente un ventre de vibration au centre de la sphère.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la cha~bre de coupure présente une forme d'ellipsoîde agen-cée, telle que les contacts se trouvent sensiblement auniveau des deux foyers en position d'ouverture du disjonc-teur. Il en résulte un meilleur centrage de l'arc, en particulier au voisinage des électrodes.
Au moins un des contacts peut être équipé d'un aimant permanent ou d'une bobine électromagnétique pour -~ provoquer la rotation de l'arc à l'intérieur de la chambre de coupure.
La paroi de la chambre de coupure est de préfé-rence realisée en un matériau isolant, notamment à base de résine époxyde, ou en tout autre matériau ayant un coef-ficient de réflexion élevée.
~ elon la présente invention, il est également prévu un dispositif d'extinction d'arc p~ur interrupteur ou disjoncteur à arc tournant, comprenant une enveloppe .
3~
-2a-étanche, remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, une paire de contacts séparables et coaxiaux, un aimant permanent ou une bobine électromagnétique pour engen-drer un champ magnétique dans la zone d'extension de l'arc tiré entre les contacts lors de la séparation de ces der-niers et imposer une rotation rapide de l'arc, dans lequel la zone d'extension de l'arc est entourée par une paroi interne à surEace latérale convexe ou concave de révolution, destinée à assurer un centrage de l'arc selon l'axe longi-tudinal de révolution.
De préférence, ledit gaz isolant est l'hexafluo-rure de soufre et ladite paroi interne a une forme sphérique ou ellipso;dale.
D'autres avantages et caractéristiques ressorti-ront plus clairement de la description qui va suivre dedifférents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels:
- La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un disioncteur ., .
94~3~
selon l';nvention, represente en position d'ouverture, - les figures 2 à 7 montrent une vue schématique en coupe oartielle de plusieurs variantes de réalisation.
La figure 1 montre un disjoncteur 10 électrique à arc tournant et à autoexpansion, comprenant une enveloppe 12 isolante, de forme cylindrique, obturee à ses extremités opposees par des fonds 14, 16, ~'enveloppe 12 est etanche et remplie de ga~
isolant électronégatif à rigidite dielectrique élevée, tel que l'hexafluorure de soufre. A l'interieur de l'enveloppe 12 se trouve une chambre divisionnaire de coupure 18 servant de logement à un système de contacts 20, 22 separables et coaxiaux.
Le contact ~ixe 20 formé par un tube 24 conducteur porte par le fond 14, est equ;pe à son extrémite opposée d'une electrode 26 disposee en regard d'une surface de contact annulaire 28 du contact mobile 22. Ce dernier comprend un tube 29 support monte à coulissement axial dans l'enveloppe 12 en étant solida-risé à une tige de commande 30 qui traverse une ouverture 32 centrale du fond 16 avec interposition d'un-joint 34~ Une tresse 36 conductrice ou tout autre conducteur souple ou glissant assure la liaison electrique entre le tube 29 du contact mobile 22 et le fond 16 Des bornes de raccordement 36, 38 du pôle du disjoncteur 10 sont associees aux fonds 14, 16, en matériau conducteur.
Les deux tubes 24, 29, des contacts fixe 20 et mobile 22 comportent chacun un conduit axial interne d'éc!~appement 40, 42 et des orifices 44, 46 radiaux autorisant la communication entre l'intérieur de la chambre de coupure 18 et le volume restant de l'enveloppe 12 constituant une chambre de décharge 48. Le fond 14 est dote d'un premier trou 50 obturé par un bouchon de fermeture 52, et un deuxième trou 54 coopérant avec une soupape de securite formee par un disque 56 d'eclatement en cas de surpression anormale a l'interieur de l'enveloppe 12 Les deux tubes 24, 29 alignés traversent à étanchéite la paroi 58 de la chambre de coupure 18, et la surface de contact annulaire 28 du tube 29 coulissant, coopère par aboutement en ~ ~, .
~9~
position de fermeture du disjoncteur avec l'electrode 26 du tube 24. L'electrode 26 constitue une p;ste annulaire de mi-gration de la racine d'arc.
Entre l'électrode 26 et le tube support 24 fixe sont disposés des moyens magnétiques, notamment un aimant permanent ou une bobine electromagnétique 60 en forme de cylindre, destines à
engendrer un champ d'induction radial dans la zone de sépara-tion 62 des contacts, pour assurer la rotation de l'arc. La liaison mecanique et electrique entre llélectrode 26 et le tube 24 est assurée par une douille 64 conductrice entourant coaxia-lement la bobine 60.
Selon l'invention, la paroi 58 de la chambre divisionnaire 18 de coupure comporte une surface latérale interne gauche à enveloppe non réglee de révolution autour des contacts, notamment de forme convexe ou concave, de manière a former un resona-teur acoust;que à reflexion centripète des ondes de pression à l'interieur de la chambre 18. la surface de révolution est avantageusement sphérique ou hémispherique, telle que le réso-nateur acoustique présente un ventre de vibration au centre dela sphère. L'électrode 26 annulaire du contact fixe Z0 et la surface de contact 28 conjuguée du contact mobile 22 sont agen-cés au voisinage du centre de la chambre 18 sphérique~ La paroi 58 de la chambre divisionnaire 18 est realisée en un mat~riau isolant, no-tamment à base de resine époxyde, ou en tout autre matériau ayant un coefficient de réflexion élevé. Un déflecteur (non représenté) en materiau métallique ou réfractaire peut être accole contre la face interne de la chambre 18, en regard de la zone de séparation 62 des contacts. La chambre de coupure 3Q 18 est supportée par des moyens de fixation 68 solidarisés au fond 16, ainsi que par le tu~e 2~ fixé au fond 14 oppose.
Le fonctionnement du disjoncteur 10 à autoexpansion et à arc tournant selon la figure 1 est le suivant :
Lors de la séparation des contacts 20, 22, au centre de la chambre de coupure 18 sphérique, l'arc s'étend dans la zone 62 , , ,, ~
9~3~
s de coupure et est entraîne en rotation par l'action du champ magnetique de la bobine 60 ou`de l'aimant. La chaleur degagée par l'arc tour-nant provoque une augmentation de pression à l'intérieur de la chambre de coupure 18, et un ecoulement de gaz par les con-duits internes d'échappement 40, 42 des contacts 20, 22 creux vers la chambre de decharge 48 dans laquelle s'opère l'expan-sion du gaz comprime initialement dans la chambre de coupure 18. La reflexion centripete des ondes de pression sur la paroi 58 interne de la chambre 18 spherique provoque une convergence des gaz vers la zone de séparation 62 des contacts, et contribue efficacement au centrage de l'arc.
La figure 2 montre une variante de réalisat;on d'un disjoncteur 100, dans lequel les memes repères désignent des pièces ident;-ques à celles du dispositif de la figure 1. La forme de la paro;58 de la chambre de coupure 18 a éte modifiee, et comporte un secteur spherique 70 central au droit de la zone de separation 62 des contacts, prolongé par deux portions 72, 7~ cylindriques opposées.
Selon les dispositifs des figures 1 et 2, seul le contact fixe 20 est équipe d'un aimant permanent ou bobine 60 pour provoquer la rotation de l'arc. Il est clair qu'un deuxième aimant ou bobine (non represente) peut ~etre associe au contact mobile a l'interieur de la chambre 18 de coupure, de manière à imposer une migration en sens inverse des racines d'arc sur les électro-des annulaires en regard des contacts 20, 22.
La figure 3 représente une autre variante de disjoncteur 200 a autoexpansion. On cherche egalement à profiter de la reflexion des ondes de pression sur la paroi 58 interne de la chambre de coupure 18 pour focaliser ensuite ces ondes dans la zone de séparation 62 des contacts en donnant a la chambre 18 la forme d'une ellipso`;de, agencée telle que les 6 ~ 3L3;~
contacts 20, 22, se trouvent sensiblement au n;veau des deux foyers F1, F2 de ~'e~lipse, en position d'ouverture du dis-ioncteur 200. Une onde de pression emise en l'un des foyers F1 à ~'interieur de ~'ellipsoide, est ref~ech;e par la paroi 58 et focalisee a l'autre foyer F2~ Il en resulte un excellent centrage de ~'arc au voisinage des electrodes. Le disjoncteur 200 de la fig. 3 a éte representé sans moyens de soufflage magne-tique de l'arc, mais il est clair qu'il peut être equipe d'une bobine ou d'un aimant permanent assurant la rotation de l'arc.
Le disjoncteur 10, 100, 200, selon l'une des figures 1 à 3 peut en outre être equipé d'un dispositif auxiliaire de soufflage (non represente) à piston~cylindre de compression, actionne lors du deplacement du contact mobile 22 pour envoyer un jet de gaz de soufflage vers la zone d'arc. Ce dispositif de souf-flage pneumatique peut être incorpore, soit directement dans la chambre de coupure 18, soi~ dans la chambre de decharge 48 Selon une autre variante (non représentée), le disjoncteur ou interrupteur à SF 6 est du type à arc tournant, mais sans autoexpansion, comprenant une enveloppe étanche unique de loge-ment d'une paire de contacts séparables et une bobine de souf-flage magnétique. La zone d'extension de l'arc est entourée avantageusement par une paroi interne ayant une forme de sp~ère ou d'ellipsoïde, pour assurer le centrage de l'arc selon l'axe longitudinal de révolution.
Les dispositifs des figures 4 a 7 montrent d'autres variantes 3~ `de la chambre de coupure 18, destinees a produire des effets de focalisation des ondes acoustiques. Les eléments de focali-sation peùvent être constitues par une succession de miroirs 90 plans (figure 4), échelonnes le long d'une courbe sensible-ment elliptique, ou par une juxtaposition de deux troncs de cône 92, 94, opposes (figure 5). Selon la figure 6, la face interne de la paroi 58 de la chambre 18 est entaillee par une pluralité d'encoches 96,de manière a former une structure de lenti~le de Fresnel, capable d'ameliorer en plus la tenue diélectrique par augmentation de la ligne de fuite.
7 ~L~3~3~
Les elements de focalisatio,n 90, 92, 94, 96, des dispositifs des figures 4 à 6, viennent avantageusement de moulage avec la chambre 18 et constituent la face interne de la paroi 58, mais peuvent egalement être constitues par des pièces 98 indé-pendantes solidarisees à l'intérieur de la chambre 18 contrela paroi 58. Dans la figure 7, la paroi 58 est cylindrique, et la piece 98 ou déflecteur de l'élément focalisateur pre-sente la forme adaptee pour constituer le resonateur acousti-que. Le materiau de la pièce 98 peut être different de celui de la paroi 58, de manière à assurer sa protection contre la pollution due à l'arc, et d~améliorer la ligne de fuite.
La présente invention concerne un dispositif d'extinction d'arc pour appareillage électrique ~ isolemen-t gazeux.
En particulier, la présente invention est rela-tive à un dispositif d'extinction d'arc pour interrupteurou disjoncteur électrique à autoexpansion et à isolement gazeux comprenant:
- une enveloppe étanche remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, - une chambre divisionnaire de coupure à l'inté-rieur de ladite enveloppe, - une paire de contacts séparables logés dans ladite chambre de coupure, l'un au moins des contacts étant creux, - un conduit d'échappement du gaz de ladite cham-bre de coupure vers une chambre de décharge, dans laquelle s'opère l'expansion du gaz comprimé initialement dans la chambre de coupure, sous l'action de l'arc tiré entre les contacts séparés lors de l'ouverture du disjoncteur, - et des bornes de raccordement, en liaison élec-trique avec lesdits contacts.
Un tel disjoncteur de l'art antérieur est décrit dans les brevets fran~ais 2,515,418 et 2,418,963 de la demanderesse. 1a chambre divisionnaire de coupure renfer-mant les contacts est formée par un carter dè forme cylin-drique. Des essais de coupure ont montré un certain décen-trage de l'arc tiré entre les électrodes annulaires séparées des contacts. Ce problème de décentrage de l'arc provoque une augmentation du temps de coupure qui limite les perfor-mances de l'appareil.
L'objet de l'invention consiste à améliorer le centrage de l'arc dans un disjoncteur ou interrupteur à
isolement gazeux, notamment à autoexpansion et/ou à arc , . . ~ -, ~239~L~2 tournant, et à augmenter les performances de coupure du disjoncteur.
Le dispositif d'extinction d'arc selon l'inven-tion est caractérisé en ce que la chambre divisionnaire de coupure comporte au droit de la zone de séparation des contacts une surface latérale gauche à enveloppe non réglée de révolution, de manière à former un resonateur acoustique ~ réflexion centripète des ondes de pression, engendrant une convergence des gaz vers ladite zone de séparation, les~`contacts séparables étant agencés au voisinagè
de la zone médiane de ladite chambre de coupure.
De préférence, la surface de révolution est con-vexe ou concave.
Selon un mode de realisation préférentiel, la paroi de la chambre de coupure possède une forme sphérique ou un secteur spherique tel que le résonateur acoustique présente un ventre de vibration au centre de la sphère.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la cha~bre de coupure présente une forme d'ellipsoîde agen-cée, telle que les contacts se trouvent sensiblement auniveau des deux foyers en position d'ouverture du disjonc-teur. Il en résulte un meilleur centrage de l'arc, en particulier au voisinage des électrodes.
Au moins un des contacts peut être équipé d'un aimant permanent ou d'une bobine électromagnétique pour -~ provoquer la rotation de l'arc à l'intérieur de la chambre de coupure.
La paroi de la chambre de coupure est de préfé-rence realisée en un matériau isolant, notamment à base de résine époxyde, ou en tout autre matériau ayant un coef-ficient de réflexion élevée.
~ elon la présente invention, il est également prévu un dispositif d'extinction d'arc p~ur interrupteur ou disjoncteur à arc tournant, comprenant une enveloppe .
3~
-2a-étanche, remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, une paire de contacts séparables et coaxiaux, un aimant permanent ou une bobine électromagnétique pour engen-drer un champ magnétique dans la zone d'extension de l'arc tiré entre les contacts lors de la séparation de ces der-niers et imposer une rotation rapide de l'arc, dans lequel la zone d'extension de l'arc est entourée par une paroi interne à surEace latérale convexe ou concave de révolution, destinée à assurer un centrage de l'arc selon l'axe longi-tudinal de révolution.
De préférence, ledit gaz isolant est l'hexafluo-rure de soufre et ladite paroi interne a une forme sphérique ou ellipso;dale.
D'autres avantages et caractéristiques ressorti-ront plus clairement de la description qui va suivre dedifférents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels:
- La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un disioncteur ., .
94~3~
selon l';nvention, represente en position d'ouverture, - les figures 2 à 7 montrent une vue schématique en coupe oartielle de plusieurs variantes de réalisation.
La figure 1 montre un disjoncteur 10 électrique à arc tournant et à autoexpansion, comprenant une enveloppe 12 isolante, de forme cylindrique, obturee à ses extremités opposees par des fonds 14, 16, ~'enveloppe 12 est etanche et remplie de ga~
isolant électronégatif à rigidite dielectrique élevée, tel que l'hexafluorure de soufre. A l'interieur de l'enveloppe 12 se trouve une chambre divisionnaire de coupure 18 servant de logement à un système de contacts 20, 22 separables et coaxiaux.
Le contact ~ixe 20 formé par un tube 24 conducteur porte par le fond 14, est equ;pe à son extrémite opposée d'une electrode 26 disposee en regard d'une surface de contact annulaire 28 du contact mobile 22. Ce dernier comprend un tube 29 support monte à coulissement axial dans l'enveloppe 12 en étant solida-risé à une tige de commande 30 qui traverse une ouverture 32 centrale du fond 16 avec interposition d'un-joint 34~ Une tresse 36 conductrice ou tout autre conducteur souple ou glissant assure la liaison electrique entre le tube 29 du contact mobile 22 et le fond 16 Des bornes de raccordement 36, 38 du pôle du disjoncteur 10 sont associees aux fonds 14, 16, en matériau conducteur.
Les deux tubes 24, 29, des contacts fixe 20 et mobile 22 comportent chacun un conduit axial interne d'éc!~appement 40, 42 et des orifices 44, 46 radiaux autorisant la communication entre l'intérieur de la chambre de coupure 18 et le volume restant de l'enveloppe 12 constituant une chambre de décharge 48. Le fond 14 est dote d'un premier trou 50 obturé par un bouchon de fermeture 52, et un deuxième trou 54 coopérant avec une soupape de securite formee par un disque 56 d'eclatement en cas de surpression anormale a l'interieur de l'enveloppe 12 Les deux tubes 24, 29 alignés traversent à étanchéite la paroi 58 de la chambre de coupure 18, et la surface de contact annulaire 28 du tube 29 coulissant, coopère par aboutement en ~ ~, .
~9~
position de fermeture du disjoncteur avec l'electrode 26 du tube 24. L'electrode 26 constitue une p;ste annulaire de mi-gration de la racine d'arc.
Entre l'électrode 26 et le tube support 24 fixe sont disposés des moyens magnétiques, notamment un aimant permanent ou une bobine electromagnétique 60 en forme de cylindre, destines à
engendrer un champ d'induction radial dans la zone de sépara-tion 62 des contacts, pour assurer la rotation de l'arc. La liaison mecanique et electrique entre llélectrode 26 et le tube 24 est assurée par une douille 64 conductrice entourant coaxia-lement la bobine 60.
Selon l'invention, la paroi 58 de la chambre divisionnaire 18 de coupure comporte une surface latérale interne gauche à enveloppe non réglee de révolution autour des contacts, notamment de forme convexe ou concave, de manière a former un resona-teur acoust;que à reflexion centripète des ondes de pression à l'interieur de la chambre 18. la surface de révolution est avantageusement sphérique ou hémispherique, telle que le réso-nateur acoustique présente un ventre de vibration au centre dela sphère. L'électrode 26 annulaire du contact fixe Z0 et la surface de contact 28 conjuguée du contact mobile 22 sont agen-cés au voisinage du centre de la chambre 18 sphérique~ La paroi 58 de la chambre divisionnaire 18 est realisée en un mat~riau isolant, no-tamment à base de resine époxyde, ou en tout autre matériau ayant un coefficient de réflexion élevé. Un déflecteur (non représenté) en materiau métallique ou réfractaire peut être accole contre la face interne de la chambre 18, en regard de la zone de séparation 62 des contacts. La chambre de coupure 3Q 18 est supportée par des moyens de fixation 68 solidarisés au fond 16, ainsi que par le tu~e 2~ fixé au fond 14 oppose.
Le fonctionnement du disjoncteur 10 à autoexpansion et à arc tournant selon la figure 1 est le suivant :
Lors de la séparation des contacts 20, 22, au centre de la chambre de coupure 18 sphérique, l'arc s'étend dans la zone 62 , , ,, ~
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s de coupure et est entraîne en rotation par l'action du champ magnetique de la bobine 60 ou`de l'aimant. La chaleur degagée par l'arc tour-nant provoque une augmentation de pression à l'intérieur de la chambre de coupure 18, et un ecoulement de gaz par les con-duits internes d'échappement 40, 42 des contacts 20, 22 creux vers la chambre de decharge 48 dans laquelle s'opère l'expan-sion du gaz comprime initialement dans la chambre de coupure 18. La reflexion centripete des ondes de pression sur la paroi 58 interne de la chambre 18 spherique provoque une convergence des gaz vers la zone de séparation 62 des contacts, et contribue efficacement au centrage de l'arc.
La figure 2 montre une variante de réalisat;on d'un disjoncteur 100, dans lequel les memes repères désignent des pièces ident;-ques à celles du dispositif de la figure 1. La forme de la paro;58 de la chambre de coupure 18 a éte modifiee, et comporte un secteur spherique 70 central au droit de la zone de separation 62 des contacts, prolongé par deux portions 72, 7~ cylindriques opposées.
Selon les dispositifs des figures 1 et 2, seul le contact fixe 20 est équipe d'un aimant permanent ou bobine 60 pour provoquer la rotation de l'arc. Il est clair qu'un deuxième aimant ou bobine (non represente) peut ~etre associe au contact mobile a l'interieur de la chambre 18 de coupure, de manière à imposer une migration en sens inverse des racines d'arc sur les électro-des annulaires en regard des contacts 20, 22.
La figure 3 représente une autre variante de disjoncteur 200 a autoexpansion. On cherche egalement à profiter de la reflexion des ondes de pression sur la paroi 58 interne de la chambre de coupure 18 pour focaliser ensuite ces ondes dans la zone de séparation 62 des contacts en donnant a la chambre 18 la forme d'une ellipso`;de, agencée telle que les 6 ~ 3L3;~
contacts 20, 22, se trouvent sensiblement au n;veau des deux foyers F1, F2 de ~'e~lipse, en position d'ouverture du dis-ioncteur 200. Une onde de pression emise en l'un des foyers F1 à ~'interieur de ~'ellipsoide, est ref~ech;e par la paroi 58 et focalisee a l'autre foyer F2~ Il en resulte un excellent centrage de ~'arc au voisinage des electrodes. Le disjoncteur 200 de la fig. 3 a éte representé sans moyens de soufflage magne-tique de l'arc, mais il est clair qu'il peut être equipe d'une bobine ou d'un aimant permanent assurant la rotation de l'arc.
Le disjoncteur 10, 100, 200, selon l'une des figures 1 à 3 peut en outre être equipé d'un dispositif auxiliaire de soufflage (non represente) à piston~cylindre de compression, actionne lors du deplacement du contact mobile 22 pour envoyer un jet de gaz de soufflage vers la zone d'arc. Ce dispositif de souf-flage pneumatique peut être incorpore, soit directement dans la chambre de coupure 18, soi~ dans la chambre de decharge 48 Selon une autre variante (non représentée), le disjoncteur ou interrupteur à SF 6 est du type à arc tournant, mais sans autoexpansion, comprenant une enveloppe étanche unique de loge-ment d'une paire de contacts séparables et une bobine de souf-flage magnétique. La zone d'extension de l'arc est entourée avantageusement par une paroi interne ayant une forme de sp~ère ou d'ellipsoïde, pour assurer le centrage de l'arc selon l'axe longitudinal de révolution.
Les dispositifs des figures 4 a 7 montrent d'autres variantes 3~ `de la chambre de coupure 18, destinees a produire des effets de focalisation des ondes acoustiques. Les eléments de focali-sation peùvent être constitues par une succession de miroirs 90 plans (figure 4), échelonnes le long d'une courbe sensible-ment elliptique, ou par une juxtaposition de deux troncs de cône 92, 94, opposes (figure 5). Selon la figure 6, la face interne de la paroi 58 de la chambre 18 est entaillee par une pluralité d'encoches 96,de manière a former une structure de lenti~le de Fresnel, capable d'ameliorer en plus la tenue diélectrique par augmentation de la ligne de fuite.
7 ~L~3~3~
Les elements de focalisatio,n 90, 92, 94, 96, des dispositifs des figures 4 à 6, viennent avantageusement de moulage avec la chambre 18 et constituent la face interne de la paroi 58, mais peuvent egalement être constitues par des pièces 98 indé-pendantes solidarisees à l'intérieur de la chambre 18 contrela paroi 58. Dans la figure 7, la paroi 58 est cylindrique, et la piece 98 ou déflecteur de l'élément focalisateur pre-sente la forme adaptee pour constituer le resonateur acousti-que. Le materiau de la pièce 98 peut être different de celui de la paroi 58, de manière à assurer sa protection contre la pollution due à l'arc, et d~améliorer la ligne de fuite.
Claims (13)
1. Dispositif d'extinction d'arc pour interrup-teur ou disjoncteur électrique à autoexpansion et à isole-ment gazeux comprenant:
- une enveloppe étanche, remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, - une chambre divisionnaire de coupure, à l'inté-rieur de ladite enveloppe, - une paire de contacts séparables logés dans ladite chambre de coupure, l'un au moins des contacts étant creux, - un conduit d'échappement du gaz de ladite chambre de coupure vers une chambre de décharge dans laquel-le s'opère l'expansion du gaz comprimé initialement dans la chambre de coupure sous l'action de l'arc tiré entre les contacts séparés lors de l'ouverture du disjoncteur, - et des bornes de raccordement en liaison élec-trique avec lesdits contacts, dispositif dans lequel la chambre divisionnaire de coupure comporte au droit de la zone de séparation des contacts une surface latérale gauche à enveloppe non réglée de révo-lution, de manière à former un résonateur acoustique à ré-flexion centripète des ondes de pression, engendrant une convergence des gaz vers ladite zone de séparation, les contacts séparables étant agencés au voisinage de la zone médiane de ladite chambre de coupure.
- une enveloppe étanche, remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, - une chambre divisionnaire de coupure, à l'inté-rieur de ladite enveloppe, - une paire de contacts séparables logés dans ladite chambre de coupure, l'un au moins des contacts étant creux, - un conduit d'échappement du gaz de ladite chambre de coupure vers une chambre de décharge dans laquel-le s'opère l'expansion du gaz comprimé initialement dans la chambre de coupure sous l'action de l'arc tiré entre les contacts séparés lors de l'ouverture du disjoncteur, - et des bornes de raccordement en liaison élec-trique avec lesdits contacts, dispositif dans lequel la chambre divisionnaire de coupure comporte au droit de la zone de séparation des contacts une surface latérale gauche à enveloppe non réglée de révo-lution, de manière à former un résonateur acoustique à ré-flexion centripète des ondes de pression, engendrant une convergence des gaz vers ladite zone de séparation, les contacts séparables étant agencés au voisinage de la zone médiane de ladite chambre de coupure.
2. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1, dans lequel la surface de révolution est convexe ou concave.
3. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1 ou 2, dans lequel la paroi de la chambre de cou-pure possède une forme sphérique ou une surface à secteur sphérique, telle que le résonateur acoustique présente un ventre de vibration au centre de la sphère.
4. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1, dans lequel la paroi de la chambre de coupure a une forme d'ellipsoïde, et les contacts se trouvent sensiblement aux foyers de l'ellipse, en position d'ouver-ture du disjoncteur.
5. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1, dans lequel au moins un des contacts est associé
à des moyens magnétiques destinés à engendrer un champ d'in-duction magnétique dans la zone de séparation des contacts pour imposer une rotation rapide de l'arc autour de l'axe de révolution de la chambre de coupure, et que le conduit d'échappement du gaz vers la chambre de décharge est formé
par l'intérieur du contact creux.
à des moyens magnétiques destinés à engendrer un champ d'in-duction magnétique dans la zone de séparation des contacts pour imposer une rotation rapide de l'arc autour de l'axe de révolution de la chambre de coupure, et que le conduit d'échappement du gaz vers la chambre de décharge est formé
par l'intérieur du contact creux.
6. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1, dans lequel la paroi de la chambre de coupure est réalisée en un matériau isolant ayant un coefficient de réflexion élevé.
7. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1, dans lequel un déflecteur en matériau métallique ou réfractaire, constituant un résonateur acoustique, est accolé contre la paroi interne de la chambre de coupure et présente une surface latérale convexe ou concave de révo-lution.
8. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 7, dans lequel ladite surface latérale est sphéri-que, elliptique ou tronconique.
9. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 5, pour un disjoncteur à autoexpansion et à arc tournant, dans lequel les moyens magnétiques sont agencés pour imposer une migration en sens inverse des racines d'arc sur les électrodes annulaires en regard, associées auxdits contacts.
10. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 5, dans lequel les moyens magnétiques comportent au moins un aimant permanent, ou une bobine annulaire à
soufflage magnétique tels que les lignes du champ magnétique s'étendent transversalement dans la zone d'extension de l'arc, l'ensemble contacts et moyens magnétiques étant co-axial à l'axe de révolution de la chambre de coupure, un dispositif de compression à piston-cylindre étant agencé
à l'intérieur de la chambre de coupure, en étant actionné, lors du déplacement du contact mobile pour envoyer un jet auxiliaire de gaz de soufflage vers la zone d'arc.
soufflage magnétique tels que les lignes du champ magnétique s'étendent transversalement dans la zone d'extension de l'arc, l'ensemble contacts et moyens magnétiques étant co-axial à l'axe de révolution de la chambre de coupure, un dispositif de compression à piston-cylindre étant agencé
à l'intérieur de la chambre de coupure, en étant actionné, lors du déplacement du contact mobile pour envoyer un jet auxiliaire de gaz de soufflage vers la zone d'arc.
11. Dispositif d'extinction d'arc selon la reven-dication 1, caractérisé en ce que les deux contacts sont alignés selon l'axe de révolution de ladite chambre de cou-pure et comportent chacun un conduit tubulaire d'échappement autorisant une double expansion des gaz vers la chambre de décharge.
12. Dispositif d'extinction d'arc pour interrup-teur ou disjoncteur à arc tournant, comprenant une enveloppe étanche, remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, une paire de contacts séparables et coaxiaux, un aimant permanent ou une bobine électromagnétique pour engen-drer un champ magnétique dans la zone d'extension de l'arc tiré entre les contacts lors de la séparation de ces der-niers et imposer une rotation rapide de l'arc, dans lequel la zone d'extension de l'arc est entourée par une paroi interne à surface convexe ou concave de révolution, destinée à assurer un centrage de l'arc selon l'axe longitudinal de révolution.
13. Dispositif d'extension d'arc selon la reven-dication 12, dans lequel ledit gaz isolant est l'hexafluo-rure de soufre et dans lequel ladite paroi interne a une forme sphérique ou ellipsoïdale.
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| FR8409056 | 1984-06-08 | ||
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