Dispositif pour couper automatiquement le courant sur une ligne à haute tension. La présente invention a pour objet un dispositif pour couper automatiquement le <B>-1</B> courant sur une ligne à tension élevée.
Ce dispositif comporte au moins un coupe- circuit comprenant un organe allongé de con tact, disposé dans un . tube en matière iso lante, et fixé à une extrémité, à une pièce de contact fixe, de façon à pouvoir être ar raché par traction exercée .sur ledit organe, des moyens étant prévus pour provoquer, lors que le courant dépasse une valeur -détermi née, par explosion d'une charge, la traction voulue sur ledit organe pour l'extraire du tube en un temps -excessivement court.
Le dis positif pourra aussi comporter plusieurs coupe-circuits disposés sur différentes sec tions ide la ligne et établis @de ifaçon à provo quer la rupture du courant pour des valeurs différentes suivant la section que -chacun d'eux .doit contrôler.
Des formes d'exécution d'un coupe- circuit et d'un dispositif à plusieurs coupe-
EMI0001.0009
circuits <SEP> sont <SEP> représentées, <SEP> à <SEP> titre <SEP> d'exemple,
<tb> au <SEP> dessin <SEP> annexé, <SEP> dans <SEP> lequel;
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 1 <SEP> est <SEP> une <SEP> vue <SEP> de <SEP> côté <SEP> en <SEP> élévation
<tb> du <SEP> coupe-circuit;
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 2 <SEP> en <SEP> est <SEP> une <SEP> vue <SEP> de <SEP> détail <SEP> eii
<tb> coupe <SEP> longitudinale;
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 3 <SEP> est <SEP> une <SEP> section <SEP> longitudinale
<tb> d'un <SEP> dispositif <SEP> de <SEP> commande <SEP> thermique;
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 4 <SEP> est <SEP> une <SEP> coupe <SEP> transversale <SEP> sui vant <SEP> la <SEP> ligne <SEP> IV-IV <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 3;
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 5 <SEP> est <SEP> une <SEP> coupe <SEP> horizontale <SEP> trans versale <SEP> suivant <SEP> la <SEP> ligne <SEP> V-V <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 2;
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 6 <SEP> représente <SEP> le <SEP> schéma <SEP> d'un <SEP> circuit
<tb> de <SEP> distribution <SEP> équipé <SEP> avec <SEP> des <SEP> coupr circuits <SEP> constituant <SEP> un <SEP> dispositif <SEP> suivant
<tb> l'invention.
<tb> Sur <SEP> le <SEP> dessin, <SEP> 10 <SEP> désigne <SEP> un <SEP> -support <SEP> por tant <SEP> les <SEP> isolateurs <SEP> 11 <SEP> et <SEP> 12. <SEP> Un <SEP> élément <SEP> con ducteur <SEP> 13 <SEP> est <SEP> fixé <SEP> à <SEP> l'extrémité <SEP> avant <SEP> do
<tb> l'isolateur <SEP> inférieur <SEP> et <SEP> fait <SEP> saillie <SEP> vers <SEP> le <SEP> bas
<tb> il <SEP> remonte <SEP> en <SEP> 14 <SEP> et <SEP> il <SEP> est <SEP> fixé <SEP> à <SEP> cet <SEP> endroit
<tb> à <SEP> un <SEP> chapeau <SEP> métallique <SEP> 15.
<SEP> Un <SEP> support <SEP> 16
<tb> est <SEP> également <SEP> fixé <SEP> à <SEP> l'extrémité <SEP> avant <SEP> de <SEP> 1'i- solateur 12 et fait saillie vers le bas en sup portant à cet endroit un sac ou un récipient 17 disposé de façon à recevoir le contact mo bile 18 lorsque le circuit a été interrompu, comme on va l'expliquer.
L'isolateur 11 porte une garniture métal lique 20 de forme appropriée pour recevoir la borne 21 d'une ligne et porte un chapeau métallique 22, la borne et le chapeau étant reliés par le conducteur 23. Si l'on se reporte plus particulièrement à la fig. 2, on voit que le chapeau 22 forme une douille lui permet tant de recevoir l'extrémité filetée d'une pièce 24 iqui est fixée à l'une des extrémités d'un tube isolant 25, au moyen de vis 26. Ce tube peut être en étoffe ou en papier imprégné de résine phénolique ou autre substance telle qu'il ne se plie pas et qu'il a un grand pou voir isolant.
Le tube a un petit diamètre in térieur et les parois sont d'épaisseur suffi sante pour lui donner la résistance mécanique voulue, de façon à résister aux pressions éle vées qui peuvent se produire lorsqu'un cou rant :de haute tension se trouve coupé.
L'une des extrémités de l'élément ou bande de contact 18 est. fixée à l'extrémité supérieure de la pièce 22 au moyen d'une paire d'éléments de .serrage 27 qui sont réu nis l'un à l'autre au moyen d'un boulon 28. L'élément de contact peut avoir la forme d'un gros fil, d'une bande métallique ou analogue, mais, de préférence, il comporte un fil de -cui vre flexible tel que les fils d'antenne ordi naires en cuivre @à sept brins.
Un fil d'arrêt 29 passe à travers la pièce 18, de façon à laisser une longueur déterminée de celui-ci en dehors du tube 25 et la partie inférieure de cette pièce porte un oeillet 30 permettant de réaliser un contact efficace avec le dispositif de commande du coupe-circuit. Les longueurs du tube 25 et de la pièce de contact 18 dépen dent évidemment de la tension employée sur la ligne.
Le mécanisme de commande comprend une cartouche explosive fonctionnant sous l'action de la température, laquelle cartouche peut avoir la forme générale d'une cartouche de fusil. Comme on le voit sur la fig. 3, la cartou che de fusil a une base métallique 31 munie d'une bride et une enveloppe en papier<B>32,</B> elle n'est pas pourvue d'une capsule déto nante, mais d'un fil d'allumage 33 qui est isolé de la charge de poudre 34 par un revête ment en vernis ou analogue.
Les extrémités respectives du fil d'allu mage sont soudées à la base 31 et à une tige ou à un fil lourd 34', cette tige faisant sail lie à l'extérieur de l'enveloppe 32 et se ter minant par une oreille filetée 35 qui, avec un écrou à oreilles 36, constitue un dispositif permettant de fixer l'oeillet 30, de la bande de contact 18, à la cartouche.
De façon à permettre un calibrage exact du fil d'allumage 33, l'extrémité intérieure de la tige 34' porte une bande transversale 37 qui repose sur une bague 38 de façon à déterminer' la longueur du fil d'allumage. On cmploi.e le bourrage habituel 39 et un com- r-osé formant scellement 40 en matière vis queuse avec point de fusion bas qui remplit la plus grande partie de l'espace compris au- dessus du bourrage.
L'extrémité de la cartou che est formée par une rondelle en fibre 41, une rondelle métallique 42 qui peut être sou dée ou autrement fixée à la tige 34' et une couche 43 d'un composé solide constituant un scellement.
Comme on le voit sur la fig. 2, le cha peau métallique 15 du support isolant in férieur forme une douille lui permettant de recevoir la cartouche, laquelle est maintenue ,en place au moyen du manchon 44, l'extré mité inférieure de ce manchon étant pourvue de nervures 45.
La commande de l'interrupteur résulte du chauffage du fil d'allumage 33 lorsque l'in tensité de courant prend une valeur @dange- reuse ou non désirable pour une autre raison. Quand cela se produit, la matière explosible est allumée et le bourrage et la tige 34' sont violemment expulsés de la cartouche.
Quoique la cartouche soit très courte, la pression d'explosion élevée donne une grande accélération au système mobile après rupture de la liaison à l'extrémité supérieure de la pièce 18.
L'accélération rapide de l'élément de contact 18 est un caractère important de cette construction et pour n'importe quelle instal lation donnée la quantité d'explosifs em ployée est réglée de façon à effectuer la sé paration des contacts de l'interrupteur à une vitesse telle que l'intervalle établi pendant une demi-période est plus grand que la dis tance â travers laquelle la tension peut amor cer un arc. Quoique l'interrupteur coupe la ligne en deux points, on pense que la rupture réelle se produit entre la pièce de contact 18 et la pièce de serrage 27 puisque la température levée produite par la charge explosible peut être suffisante pour donner passage au courant entre la tige 34' et les portions voi sines du support de la cartouche.
Après que l'interrupteur a fonctionné, il peut être remis en place en mettant une nou velle -cartouche dans, la douille du chapeau 15 et en enlevant le tube isolant 25 et en re liant l'extrémité d'une autre pièce de contact 7 8 dans la pièce de serrage 27. Le tube est alors remis en place dans le chapeau 22 et l'oeillet 30 de la pièce de contact est fixé en 35 sur la tige 34' au moyen -de l'écrou à oreilles 36.
L'utilisation du tube isolant 25 pour ré gler les conditions suivant lesquelles l'inter ruption se produit est très avantageuse. La rupture finale d'un courant alternatif lorsque deux contacts se séparent, se produit évidem ment à une tension nulle ou presque. Pour empêcher que la tension croissante de la demi- onde suivante rétablisse le courant, la con- ductibilité à travers l'intervalle produit doit être réduite en augmentant la distance -de sé paration des contacts et (ou) en réduisant les conditions tendant à produire l'ionisation.
E, tant donné que la pièce de contact 18 est retirée mécaniquement @de la pièce de ser rage, la séparation initiale n'est pas précé dée par la fusion -ou la volatilisation d'un mé- 1a.l quelconque. Si la séparation initiale est accompagnée de la production d'un arc, la pression élevée due au chauffage de l'air dans le tube et éventuellement à une vapeur mé tallique, tend à -empêcher la formation d'un passage conducteur ionisé et aide également à l'expulsion rapide de la pièce de contact du tube isolant.
Lorsqu'on l'utilise sur des lignes à courant continu, les contacts de l'interrupteur doivent être séparés -à approximativement la même vitesse que cela est le cas pour correspondre à une demi-période d'une ligne à courant al- alternatif. On ne peut pas indiquer de règle précise pour déterminer la vitesse à laquelle les contacts doivent être séparés dans le cas du courant continu, mais par analogie aux conditions observées sur les lignes à courant alternatif, on pense que l'intervalle de temps pendant lequel doit s'effectuer l'enlèvement de la pièce de contact 18 du tube d'expulsion 25 doit être de l'ordre d'un centième de se conde.
La composition, la longueur et le diamètre du fil d'allumage 33 sont dans un rapport tel que le fil .soit porté au rouge ou à la température d'allumage par le passage d'un courant qui dépasse la capacité de passage de courant fixé de la cartouche d'une certaine quantité, par exemple de<B>50%.</B> Les substan ces que l'on a trouvé bon d'employer sont le cuivre, le maillechort et le nickel qui, tous, ont un point de fusion bien supérieur à la température d'allumage de la poudre noire ou sans fumée qui a été employée dans les car touches. On attire particulièrement l'atten tion sur le fait que le fil d'allumage n'est pas un fusible puisque la commande de l'inter rupteur n@est pas déterminée par la fusion ou la volatilisation du fil.
Les fusibles habituels fonctionnant à basse température ne peuvent pas être exactement calibrés puisque l'oxyda tion change la section transversale effective, si le fusible est soumis pendant un certain temps, à une température voisine de son point de fusion. Le fil d'allumage précité est destiné à fonctionner à une température rela tivement basse et, par suite, la section trans versale,du fil n'est pas sensiblement affectée par l'oxydation, même si le courant est tel que le fil se trouve maintenu pendant de longues périodes à une température voisine de son point de fonctionnement.
On attire également l'attention sur le fait que l'explosion & la charge n'est pas le résul tat immédiat du passage d'un courant anor malement- élevé, puisque le \fil de commande thermique<B>33</B> doit iêtre porté à la tempéra ture d'allumage de la poudre pour amorcer son action.
Pour une augmentation donnée du courant, la vitesse avec laquelle la tempéra ture .du fil augmente est fonction de la masse du fil, et il est par suite possible de -détermi ner les caractéristiques de fonctionnement temporisé d'un coupe-,circuit simple ou les ca- ractéristiques de fonctionnement temporisé relatif d'un certain nombre de coupe-oircuiis en choisissant de façon appropriée la sub stance constituant le fil d'allumage.
Pour un .courant déterminé, les masses re latives des fils d'allumage des différentes compositions varient de façon inverse à leur eon.ductibilitérelative; par -exemple un fil de cuivre aura une :dimension et une masse moindres qu'un fil en maillechort et un fil en maillechort aura une dimension et une masse plus petites qu'un fil en nickel.
Cette variation dans les caractéristiques de fonctionnement temporisé des différents métaux peut être utilisée avantageusement pour protéger les différentes branches d'un système de distribution. Comme on le voit schématiquement sur la. fit. 6, le système comporte un -certain nombre de branchements E qui sont séparés les uns des autres par des coupe-circuits du type décrit -ci-dessus. Dans ce schéma, on n'a pas essayé de représenter la construction mécanique des coupe-circuits, ;a les masses relatives des différents fils d'al lumage sont représentées schématiquement par les épaisseurs relatives des traits.
Les fils d'allumage T des coupe-circuits protégeant les différents branchements E et la section extrême D sont des fils relativement fins de grande -conductibilité, par exemple en cuivre. Les fils d'allumage T', qui constituent une partie des coupe--circuits disposés entre les sections B et C, sont constitués par .des fils de conductibilité un peu plus faible, par exemple en maillechort et les fils TZ sont de conductibilité encore plus faible, par exem ple en nickel.
Quoique tous les fils d'allu mage soient calibrés pour le même courant normal et soient destinés à actionner les coupe-circuits respectifs lorsque le courant augmente d'environ<B>50%</B> au-dessus de leurs capacités normales, la présence d'une sur charge -ou -d'un -court-circuit dans l'une des parties du système ne commandera pas ef fectivement tous les coupe-circuits.
En supposant que l'un des branchements E ou que la section extrême D soit surchar gée, la surcharge de -courant augmentera la température des fils d'allumage particuliers T à une vitesse plus grande que celle -des fils plus lourds T' et T=. Les coupe-circuits du branchement B et (ou) de l'extrémité du cir cuit seront, par suite, actionnés de façon à isoler le circuit surchargé avant que les coupe-circuits protégeant les sections B et C soient actionnés.
Il est évident. que différents changements peuvent être apportés dans les différentes parties, leur dimension, leur forme et leur rapport relatifs, sans s'écarter de l'esprit de l'invention.