Disjoncteur électrique. La présente invention se rapporte à un disjoncteur électrique en particulier du genre à bain liquide.
Dans les disjoncteurs à bain d'huile con nus jusqu'à présent l'arc jaillit à travers l'huile et une quantité de gaz tellement grande est immédiatement développée que des bulles de gaz sont formées autour de l'arc et que le nouveau gaz, continuellement déve loppé par la chaleur de l'arc, est empêché d'entrer en contact intime avec l'âme de l'arc, soit à cause de la distance qu'il a à par courir depuis l'endroit de vaporisation, soit en raison des caractéristiques instables de l'arc et de sa liberté de s'éloigner du courant de gaz.
De ce fait, l'effet de désionisation néces saire pour l'extinction rapide de l'arc peut être absent lorsque le courant passe par zéro et une reprise de l'arc a lieu à bien des points zéros successifs jusqu'à ce qu'il s'éteigne à cause de sa longueur, l'arc provoquant ainsi un développement de grandes quantités de gaz et, par conséquent des pressions élevées dans la boîte enveloppe du disjoncteur et une décomposition d'huile dans une mesure exa gérée.
On a fait des efforts jusqu'à présent pour amener l'huile dans le chemin de l'arc au moyen de chicanes, de chambres partielle ment ouvertes, de jets d'huile, etc., mais à cause de la mobilité de l'arc, ces efforts n'ont eu qu'un succès partiel. Il est évident que, comme l'inertie de l'arc est négligeable et qu'il peut être courbé, étiré et tordu avec fa cilité, tout essai d'amener de l'huile dans le cours de l'arc aura pour résultat que l'arc prendra une ,nouvelle position dans la ou les bulles de gaz et permettra à l'huile de pas ser, ou il suivra l'huile qui se déplace, entraî nant son atmosphère ionisée avec lui.
Si on essaye de maintenir un arc mécaniquement en position tout en l'aspergeant d'huile, les moyens de retenue destinés à cet effet se ront indubitablement endommagés. Le but de l'invention est d'éteindre rapi dement des arcs à haute tension avec une pe tite séparation -du contact et avec une énergie d'arc grandement réduite en comparaison de ce qui se présente dans les disjoncteurs em ployés jusqu'à. présent.
A cet effet, le disjoncteur suivant l'in- v ention comporte un dispositif d'extinction d'arc établi .de façon à tirer l'arc dans un li quide le long d'une fente prévue dans un corps en matière isolante, faisant partie du- dit dispositif,
@à déplacer l'arc le long de la dite fente pour décomposer le liquide retenu en vue de production de gaz et à amener le gaz à traverser l'arc et à s'échapper par le côté ouvert de ladite fente.
Dans le disjoncteur à bain d'huile suivant l'invention, on profite de l'inertie de l'huile, de la facilité avec laquelle de l'huile peut être maintenue en position et de la mobilité d'un arc lorsqu'on agit sur lui au moyen d'un champ magnétique. On peut soit retenir l'arc magnétiquement .à l'encontre du mouvement d'huile, gaz ou vapeur, ou bien on peut em ployer un champ magnétique pour forcer l'arc à travers l'huile ou vapeur qui a été captée ou localisée et empêchée de s'échapper ailleurs qu'à travers le cours,de l'arc.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention du type à bain d'huile.
La fig. 1 est une coupe verticale de l'en semble d'une de ces formes d'exécution; La fig. 2 est une vue en élévation de dé tail d'une variante du dispositif d'extinction d'arc; La fig. 3 est une vue en élévation, à échelle plus grande, partie en coupe, d'un membre de contact du disjoncteur et d'un dis positif d'extinction d'arc combiné formé des dispositifs représentés aux fig. 1 et 2;
La fig. 4 est une coupe transversale des parties montrées à la. fig. 3, suivant la ligne IV-IV de cette dernière; La fig. 5 est une vue de dessus de l'en semble montré à. la fig. 3; La fig. 6 est une vue en plan d'une plura lité de plaques faisant partie du dispositif d'extinction d'arc montré à la. fig. 3;
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 6; La fi-. 8 est une vue en plan d'une plura lité de plaques faisant partie du dispositif d'extinction d'arc montré à la fig. 2; La, fig. 9 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 8; La fi-. 10 est une vue de dessus, à échelle plus grande, d'un dispositif d'extinction d'arc avec des moyens pour allonger l'are;
La fig. 11 est une vue en élévation corres pondant à la fi-. 10; La fig. 12 est une vue de dessus, à. échelle plus grande, d'une variante de dispositif d'extinction d'arc, et La fig. 13 est une élévation correspondant à la fig. 12.
Le disjoncteur électrique représenté en fig. 1 comprend une boîte-enveloppe 1 munie d'un couvercle 2 qui supporte les -douilles de conducteurs d'entrée 3 et 4. Des membres con ducteurs stationnaires 5 et 6 sont supportés par les douilles de conducteurs d'entrée 3 et 4, respectivement, et sont immergés dans un liquide isolant 7, tel que de l'huile, qui est contenu dans la boîte-enveloppe 1.
Un mem bre de pontage conducteur 8 est supporté par une tige 9 qui s'étend à travers le couvercle 2 et qui est reliée à un mécanisme de commande (non représenté) servant à actionner le mem bre de pontage 8 pour l'amener dans des posi tions d'ouverture et de fermeture de contact. Des assemblages de plaques formant le dis positif d'extinction d'arc représenté à la fig. 1, ou à titre de variante, celui représenté à la fig. 2 sont associés au membre de pon tage 8 et supportés par les membres conduc teurs stationnaires 5 et 6, respectivement.
La, fig. 3 montre une disposition compre- nant un.e combinaison de dispositifs d'extinc- titin d'arc 11 et 12 tels que représentés aux fig. 1 et 2, respectivement, mais il est évi dent que cette partie de disjoncteur peut être construite comme il est représenté dans l'une ou l'autre des fig. 1 et 2 ou, comme dit,
comme combinaison des deux dispositifs 11 et 12, comme il en est le cas de la fig. 3. Le membre conducteur stationnaire 5 présente une plaque conductrice 13 reliée à son extré mité inférieure, laquelle comporte des prolon gements 14 disposés sur elle pour supporter un membre de contact 15 au moyen d'une cheville et d'une fente 16. Un conducteur flexible 17 relie le membre de contact 15 à la plaque 13 au moyen de boulons 18 et 19. Des ressorts 2,1 sont placés entre la plaque 13 et le membre de contact 15 pour solliciter ce dernier vers le bas lorsque le membre de pon tage 8 est amené vers sa position d'ouverture.
Les extrémités du membre de pontage 8 sont pourvues de bras de contact biseautés ver ticalement, qui présentent des portions saillan tes 23 et 24 dont la première interrompt le contact d'une manière similaire aux contacts principaux des disjoncteurs employés jusqu'à présent. Lorsque le bras de contact 22 conti nue à se déplacer vers le bas, le membre de contact 15 s'arrête et l'arc final est tiré entre la portion saillante 24 et la portion médiane du membre de contact 15. Une telle disposi tion assure des surfaces propres entre la por tion saillante 23 du bras de contact 22 et le membre de contact 15, qui constitue le che min pour le courant lorsque le disjoncteur est en position de fermeture de contact.
Le membre de contact 15 est combiné avec une pièce isolante 25 en forme de U (fig. 4) qui l'enfourche pour confiner l'arc au membre de contact 15 lorsque le point de prise de l'arc est déplacé le long dudit contact. Un écran métallique 2-6 enferme la plaque 13, le shunt 17 et le membre de contact 15 pour réduire les pertes par effet corona et la possibilité de percement du liquide jusqu'aux parois de la boîte-enveloppe 1.
Les parties 25 et 2.6 sont le mieux représentées aux fig. 4 et 5, dans lesquelles la. plaque 13 est montrée comme étant pourvue de quatre ouvertures 27 à tra vers desquelles des boulons isolés 28 s'éten dent pour supporter le dispositif d'extinction d'arc sur le membre conducteur 5.
Le dispositif d'extinction d'arc 11 com prend une pluralité de plaques 29 et 31 en ma- tière isolante et en matière magnétique res pectivement, comme représenté aux fig. 3 à 7. Chacune des plaques isolantes 29 est pour vue d'une entaille 32 et de quatre ouvertures 33 qui correspondent au point de vue de la dimension et de la position aux ouvertures 2.7 de la plaque 13 précitée. Chaque en taille 32 a une portion d'entrée évasée 34 et une portion intérieure étroite 35.
Une (ou plusieurs) plaque magnétique, en fer ou autre matière magnétisable, est disposée chaque fois entre deux plaques isolantes 29 consécutives, lesdites plaques magnétisables ayant une large entaille 36 qui est en face de la portion d'entaille intérieure étroite 35 de la plaque isolante adjacente 29. Les plaques magnéti ques 31 présentent une paire d'ouvertures 37 qui sont en alignement avec les deux ouver tures le plus en arrière 33 de la plaque iso lante 29.
Une garniture isolante 38 en forme de<B>U</B> est disposée à proximité de l'entaille 36 des plaques magnétisables 31 pour empêcher l'arc d'entrer en contact avec les plaques ma- gnétisables lorsque l'arc est amené dans l'entaille.
La garniture isolante 38 a une en taille 39 qui est plus large que les portions d'entaille 35 des plaques isolantes 29, de façon @à pourvoir à un canal 41 à proximité de la portion intérieure 35 de l'entaille 32, dans laquelle l'huile est -captée ou localisée en avant de l'arc et y est introduite sous forme d'un jet de vapeurs développées par la cha leur de l'arc, lorsque l'arc est amené dans l'entaille. Les plaques isolantes 29 et magné tiques 31 sont assemblées par groupes 43 et des pièces d'espacement 42 sont prévues en tre ces groupes de plaques 43 pour constituer une pile ouverte de plaques.
La fig. 7 est une coupe d'un des groupes ,de plaque 43, lesquels étant maintenus écar tés l'un de l'autre, constituent le dispositif d'extinction d'arc 11 ayant des espaces inter médiaires dans lesquels des portions de li quide et d'arc peuvent se déplacer latérale ment entre les groupes -de plaques.
Dans le dispositif d'extinction représenté rà la fig. 2 et dans la portion inférieure brisée du- dispositif d'extinction combiné -de la fig: 3; des plaques isolântes 44 sont montrées comme étant interposées entre des groupes de plaques 43 en lieu et place des pièces d'es pacement 42 du dispositif à pile ouverte de plaques, pour former une pile compacte de plaques et une seule entaille verticale sensi blement continue, dans laquelle l'arc est amené.
Ces plaques 44 qui sont employées pour remplir les espaces entre les groupes de plaques 43, sont pourvues d'une pluralité d'ouvertures ou évidements circulaires à en taille 45, tels que représentés à la fig. 8, qui sont employés pour capter ou retenir le li quide et pour l'empêcher d'être déplacé en avant de l'arc. Dans cette construction, cha que évidement 45 amassera une certaine quantité de liquide 7 et le retiendra pour le mettre en engagement avec l'arc, lorsqu'il est amené dans l'entaille.
Certains avantages ont été manifestés par l'emploi d'une combinaison de pile de pla ques ouverte et -de pile de plaques fermée dans les cas où l'on interrompt des arcs dans des diverses conditions de circuit. La pile de pla- quel ouverte a l'avantage de soulager les pla ques d'une portion considérable de -l'effort mécanique en présence lorsque des arcs à fort courante bais voltage sort interrompus. D'autre part, quand des arcs à fort courant et bas voltage sont interrompus,
la pile de pla ques fermée a un avantage considérable sur la pile de plaques ouverte en ce sens que l'huile est localisée plus complètement et mieux ren due disponible pour la désionisation durant une plus longue période de temps. On croit que la combinaison -de la pile de plaques fer mée et de la pile de plaques ouverte est la disposition la plus désirable au point de vue commercial.
La manière dont ces deux dis positions peuvent être combinées et variées est déterminée par la tâche là imposer au dis joncteur et toute disposition à cet égard ren tre dans le cadre de l'invention.
On remarquera par les fig. 4, 5, 6 et 8 que les entailles 32 vont en se rétrécissant vers leur extrémité. fermée pour déterminer un effet de tampon et une fourniture plus copieuse d'huile emprisonnée à l'arc. Cette disposition réduit la section transversale de l'arc et amène le cours de l'arc en contact très intime avec les particules désionisantes, tendant ainsi à empêcher toute reprise d'arc après que le courant a passé par la valeur zéro.
La fig. 9 montre en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fi-. 8 un assemblage com pact de plaques donnant bien une idée de ce qu'on a appelé pile de plaques fermée.
Le fonctionnement général du disjonc teur est le suivant: Avec le disjoncteur en. position fermée, comme il en est le cas à. la fig. 1, lorsque son mécanisme de déclenchement (non représenté) est actionné à la suite d'accroissements de courant dans le circuit ou d'autres conditions prédéterminées, la tige 9 est libérée pour per mettre au membre de pontage 8 et aux bras de contact 22 de se déplacsr vers le bas, pro voquant par là le tirage d'une paire d'arcs en série entre les portions saillantes 24 et les membres de contact 15.
Les arcs ainsi tirés se ront placés à l'entrée évasée 34 des entailles 32 deus plaques d'extinction et le champ au tour des arcs sera distordu de telle façon par les plaques magnétiques 31 que les arcs se ront mus vers l'intérieur -dans la. portion étroite 35 des entailles. La force magnétique disponible pour déplacer l'arc augmente avec un accroissement dans le courant.
Pour assurer que l'huile ne sera pas re foulée en avant de l'arc, -de façon qu'il n'en reste plus dans le voisinage de celui-ci pour être décomposée, et pour produire des gaz dé- sionisantsdans le voisinage de l'arc, le canal 41 entre les plaques 29 et les évidements 45 dans les plaques 44 sont prévus comme dé crit plus haut.
Lorsque l'arc se déplace vers l'intérieur dans les entailles des plaques, l'huile dans les interstices sera maintenue à proximité de l'arc, provoquant ainsi une désionisation du chemin de l'arc lorsque l'arc est mû dans les entailles.
Le bombardement continu de l'arc par l'huile vaporisée et l'action de retenue du champ magnétique donne lieu @à une concen tration de l'arc qui réduit la section transver sale du chemin ionisé et, lorsque le courant s'approche de sa valeur zéro dans la période, sa section transversale sera relativement pe tite et en contact intime avec une nappe d'huile qui continue à produire suffisamment de vapeurs pour effectuer un refroidissement et une désionisation rapides lorsque le cou rant est à sa valeur zéro. Par conséquent l'arc sera facilement éteint, que le courant à interrompre soit puissant ou de valeur nor male.
Les fig. 10 et 11 montrent une autre forme d'exécution du dispositif d'extinction d'arc du type à pile ouverte, comprenant une pluralité de groupes de plaques à entaille qui sont espacés @à une certaine distance l'un de l'autre. Ce dispositif comprend dans chaque groupe une pluralité de plaques isolantes 29' entre lesquelles des plaques magnétiques 31' sont intercalées, toutes les plaques étant pourvues d'ouvertures 27' pour permettre d'enfiler les plaques des groupes sur des bou lons isolés 28'.
Des entailles 35' sont prati- quées dans les plaques isolantes et magné tiques 29' et 31', les entailles des plaques ma gnétiques 31' étant un peu plus larges que celles des plaques isolantes 29' pour per mettre l'emploi d'une gaine isolante 19' pour isoler l'arc des plaques magnétiques. Des piè ces d'espacement 42' sont enfilées sur les boulons 28' pour espacer les groupes de pla: ques et former ainsi une disposition à pile de plaques ouverte.
Les entailles des plaques de chaque groupe sont disposées obliquement et suivant un même angle, de façon à être en face l'une de l'autre dans chaque groupe, tandis que les entailles des divers groupes .de plaques as semblés sont orientés alternativement, de groupe en groupe, à droite et à gauche, comme il est représenté à la fig. 3. dans un but expliqué plus loin.
Une variante est représentée aux fig. 1.2 et 13. Les plaques telles que représentées à la fig. 13 sont assemblées de façon à former une pile de plaques compacte constituant ainsi ce qu'on a appelé un dispositif extincteur à pile de plaques fermée. Dans cette disposition, les plaques isolantes 29" alternent avec les pla ques magnétiques 31" dans toute la pile de plaques, toutes ces plaques sont pourvues d'entailles 35" évasées -à l'extrémité ouverte, comme précédemment.
Elles sont enfilées sur les boulons isolants 27", de telle manière que leurs entailles soient disposées angulairement mais en décalage suivant différents angles les unes par rapport aux autres d'abord vers la droite et ensuite vers la gauche par rapport à une entaille médiane située suivant la ligne médiane des plaques. Dans cette construction, le chemin de l'arc, à l'extrémité arrière de l'ensemble des entailles aura une forme si nueuse, à peu près suivant une courbe en $, l'arc étant ainsi allongé à mesure qu'il est déplacé vers l'extrémité fermée des entailles.
Le décalage décrit des entailles 3.5" forme dans l'ensemble des plaques des évidements dans lesquels le liquide séra capté ou retenu pour être amené à l'arc, lorsqu'il est déplacé dans les entailles d'une façon similaire à celle expliquée plus haut. Ces évidements jouent en somme le même rôle que les canaux ou évidements 45 décrits en regard des fig. 8 et 9 et que les évidements entre les plaques du dispositif décrit aux fig. 10 et 11, pour rete nir le liquide @à proximité du chemin de l'arc.
Quant aux dispositifs représentés aux fig. 10 et 11, on remarquera que lorsque l'arc est introduit dans les entailles 35 ', une portion de l'arc sera déplacée vers la droite, tandis qu'une autre portion de l'arc sera déplacée vers la gauche, grâce à quoi l'arc est successi vement allongé -à mesure qu'il est déplacé vers le fond des entailles. L'arc sera allongé de manière similaire dans le dispositif repré senté aux fig. 12 et 13.
Dans ces deux constructions, un arc in troduit dans l'entrée évasée des entailles sera considérablement augmenté en longueur à mesure qu'il est engagé plus à fond dans celles-ci grâce à la. disposition décalée des bords correspondants des entailles. Les forces magnétiques entre les diverses portions d'un arc distordu suivant un chemin sinueux ou en zigzag soit telles qu'elles ten dent à le forcer contre les faces des plaques plates représentées au dessin et contribuent par conséquent à. produire l'extinction de l'arc.
L'extinction de l'arc provoquée par la contraction de l'arc et par la désionisation de son chemin lorsque le courant atteint sa va leur zéro dans la période s'effectue ici d'une manière analogue à celle décrite plus haut. On, aura ici seulement en plus un certain al longement du chemin de l'arc, tel qu'il est désirable dans les disjoncteurs à vitesse augmentée de mouvement de sépara-hou de contacts.
Electric circuit breaker. The present invention relates to an electrical circuit breaker, in particular of the liquid bath type.
In hitherto known oil bath circuit breakers the arc spurts out through the oil and such a large quantity of gas is immediately developed that gas bubbles are formed around the arc and new gas , continuously developed by the heat of the arc, is prevented from coming into intimate contact with the core of the arc, either because of the distance it has to run from the place of vaporization, or due to the unstable characteristics of the arc and its freedom to move away from the gas stream.
As a result, the deionization effect necessary for the rapid extinction of the arc may be absent when the current passes through zero and the arc is resumed at many successive zero points until it is extinguished because of its length, the arc thus causing the development of large quantities of gas and, consequently, high pressures in the casing of the circuit-breaker and decomposition of oil to an exaggerated extent.
Efforts have hitherto been made to bring the oil into the path of the arc by means of baffles, partially open chambers, oil jets, etc., but because of the mobility of the arc, these efforts were only partially successful. It is evident that since the inertia of the arc is negligible and it can be bent, stretched and twisted with ease, any attempt to bring oil into the course of the arc will result in the arc will take a new position in the gas bubble (s) and allow the oil to flow, or it will follow the oil as it moves, carrying its ionized atmosphere with it.
If an attempt is made to hold an arc mechanically in position while spraying it with oil, the retaining means intended for this purpose will undoubtedly be damaged. The object of the invention is to quickly extinguish high voltage arcs with small contact separation and with greatly reduced arc energy compared to what occurs in circuit breakers used up to. present.
For this purpose, the circuit breaker according to the invention comprises an arc extinguishing device established so as to draw the arc in a liquid along a slot provided in a body of insulating material, forming part of said device,
@ moving the arc along said slit to decompose the liquid retained for gas production and to cause the gas to pass through the arc and escape through the open side of said slit.
In the oil bath circuit breaker according to the invention, advantage is taken of the inertia of the oil, of the ease with which oil can be held in position and of the mobility of an arc when acting. on him by means of a magnetic field. You can either hold the arc magnetically against the movement of oil, gas or vapor, or you can use a magnetic field to force the arc through the oil or vapor that has been captured or located. and prevented from escaping elsewhere than through the course of the arch.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the invention of the oil bath type.
Fig. 1 is a vertical section through the assembly of one of these embodiments; Fig. 2 is a detailed elevational view of a variant of the arc extinguishing device; Fig. 3 is an elevational view, on a larger scale, partly in section, of a contact member of the circuit breaker and of a combined arc extinguishing device formed from the devices shown in FIGS. 1 and 2;
Fig. 4 is a cross section of the parts shown at. fig. 3, following line IV-IV of the latter; Fig. 5 is a top view of the one shown at. fig. 3; Fig. 6 is a plan view of a plurality of plates forming part of the arc extinguishing device shown in. fig. 3;
Fig. 7 is a section taken along line VI-VI of FIG. 6; The fi-. 8 is a plan view of a plurality of plates forming part of the arc extinguishing device shown in FIG. 2; The, fig. 9 is a section taken along line VIII-VIII of FIG. 8; The fi-. 10 is a top view, on a larger scale, of an arc extinguishing device with means for lengthening the are;
Fig. 11 is an elevational view corresponding to FIG. 10; Fig. 12 is a top view, at. larger scale, of a variant of an arc extinguishing device, and FIG. 13 is an elevation corresponding to FIG. 12.
The electric circuit breaker shown in fig. 1 includes an envelope box 1 with a cover 2 which supports the input conductor sockets 3 and 4. Stationary conductor members 5 and 6 are supported by the input conductor sockets 3 and 4, respectively. , and are immersed in an insulating liquid 7, such as oil, which is contained in the envelope box 1.
A conductive bridging member 8 is supported by a rod 9 which extends through the cover 2 and which is connected to a control mechanism (not shown) for actuating the bridging member 8 to bring it into positions. contact opening and closing positions. Assemblies of plates forming the positive arc extinguishing device shown in FIG. 1, or as a variant, that shown in FIG. 2 are associated with the bridging member 8 and supported by the stationary conductor members 5 and 6, respectively.
The, fig. 3 shows an arrangement comprising a combination of arc extinguishing devices 11 and 12 as shown in FIGS. 1 and 2, respectively, but it is obvious that this part of the circuit breaker can be constructed as shown in either of Figs. 1 and 2 or, as said,
as a combination of the two devices 11 and 12, as is the case in FIG. 3. The stationary conductive member 5 has a conductive plate 13 connected to its lower end, which has extensions 14 disposed on it to support a contact member 15 by means of a pin and a slot 16. A conductor. hose 17 connects the contact member 15 to the plate 13 by means of bolts 18 and 19. Springs 2,1 are placed between the plate 13 and the contact member 15 to urge the latter downwards when the bridging member 8 is brought to its open position.
The ends of the bridging member 8 are provided with vertically bevelled contact arms, which have protruding portions 23 and 24, the first of which interrupts contact in a manner similar to the main contacts of circuit breakers employed heretofore. When the contact arm 22 continues to move downward, the contact member 15 stops and the final arc is drawn between the protruding portion 24 and the middle portion of the contact member 15. Such an arrangement ensures clean surfaces between the protruding portion 23 of the contact arm 22 and the contact member 15, which constitutes the path for the current when the circuit breaker is in the contact closure position.
The contact member 15 is combined with a U-shaped insulating piece 25 (Fig. 4) which straddles it to confine the arc to the contact member 15 when the point of arcing is moved along said contact. . A metal screen 2-6 encloses the plate 13, the shunt 17 and the contact member 15 to reduce the losses by corona effect and the possibility of penetrating the liquid to the walls of the box-envelope 1.
Parts 25 and 2.6 are best represented in figs. 4 and 5, in which the. Plate 13 is shown to be provided with four openings 27 through which insulated bolts 28 extend to support the arc extinguisher on the conductive member 5.
The arc extinguishing device 11 comprises a plurality of plates 29 and 31 made of insulating material and of magnetic material respectively, as shown in FIGS. 3 to 7. Each of the insulating plates 29 is for view of a notch 32 and four openings 33 which correspond in size and position to the openings 2.7 of the aforementioned plate 13. Each in size 32 has a flared entry portion 34 and a narrow inner portion 35.
One (or more) magnetic plate, made of iron or other magnetizable material, is placed in each case between two consecutive insulating plates 29, said magnetizable plates having a wide notch 36 which is opposite the narrow inner notch portion 35 of the plate. adjacent insulator 29. Magnetic plates 31 have a pair of apertures 37 which are in alignment with the two rearmost apertures 33 of insulator plate 29.
A <B> U </B> -shaped insulating liner 38 is disposed near the notch 36 of the magnetizable plates 31 to prevent the arc from coming into contact with the magnetizable plates when the arc is supplied. in the notch.
The insulating liner 38 has a size 39 which is wider than the notch portions 35 of the insulating plates 29, so as to provide a channel 41 near the inner portion 35 of the notch 32, in which the The oil is captured or located in front of the arc and is introduced therein in the form of a jet of vapors developed by the heat of the arc, when the arc is brought into the notch. The insulating 29 and magnetic 31 plates are assembled in groups 43 and spacers 42 are provided between these groups of plates 43 to form an open stack of plates.
Fig. 7 is a sectional view of one of the groups, of plate 43, which, being kept apart from each other, constitute the arc extinguishing device 11 having intermediate spaces in which portions of liquid and arc can move laterally between the groups of plates.
In the extinguishing device shown in fig. 2 and in the broken lower portion of the combined extinguishing device -of FIG: 3; insulating plates 44 are shown to be interposed between groups of plates 43 in place of the spacers 42 of the open stack device of plates, to form a compact stack of plates and a single substantially continuous vertical notch, into which the arc is brought.
These plates 44 which are used to fill the spaces between the groups of plates 43, are provided with a plurality of circular openings or recesses to size 45, as shown in FIG. 8, which are used to capture or retain liquid and to prevent it from being moved forward of the arc. In this construction, each recess 45 will collect a certain quantity of liquid 7 and retain it to put it into engagement with the arc, when it is brought into the notch.
Some advantages have been demonstrated by the use of a combination of open plate stack and closed plate stack in cases of interrupting arcs under various circuit conditions. The open deck stack has the advantage of relieving the plates of a considerable portion of the mechanical stress present when high current low voltage arcs are interrupted. On the other hand, when high current and low voltage arcs are interrupted,
the closed plate stack has a considerable advantage over the open plate stack in that the oil is more completely localized and better made available for deionization over a longer period of time. The combination of the closed stack of plates and the open stack of plates is believed to be the most commercially desirable arrangement.
The way in which these two arrangements can be combined and varied is determined by the task imposed on the circuit breaker and any arrangement in this regard falls within the scope of the invention.
It will be noted by fig. 4, 5, 6 and 8 that the notches 32 tapers towards their end. closed to determine a buffering effect and a more copious supply of oil trapped in the arc. This arrangement reduces the cross section of the arc and brings the course of the arc into very intimate contact with the deionizing particles, thus tending to prevent any re-arcing after the current has passed through zero.
Fig. 9 shows in section along the line VIII-VIII of the fi-. 8 a compact assembly of plates giving a good idea of what has been called a closed stack of plates.
The general operation of the circuit breaker is as follows: With the circuit breaker in. closed position, as is the case at. fig. 1, when its trigger mechanism (not shown) is actuated as a result of current increases in the circuit or other predetermined conditions, the rod 9 is released to allow the bridging member 8 and the contact arms 22 to move downwards, thereby causing the drawing of a pair of arcs in series between the protruding portions 24 and the contact members 15.
The arcs thus drawn will be placed at the flared entry 34 of the notches 32 of the extinguishing plates and the field around the arcs will be distorted in such a way by the magnetic plates 31 that the arcs will move inwards. the. narrow portion 35 of the notches. The magnetic force available to move the arc increases with an increase in the current.
To ensure that the oil will not be re-trodden in front of the arc, -so that none remains in the vicinity of the latter to be decomposed, and to produce deionizing gases in the vicinity of the arc, the channel 41 between the plates 29 and the recesses 45 in the plates 44 are provided as described above.
As the arc moves inward into the notches in the plates, the oil in the interstices will be held close to the arc, causing deionization of the arc path as the arc is moved into the notches. .
The continuous bombardment of the arc by the vaporized oil and the retaining action of the magnetic field results in a concentration of the arc which reduces the cross section of the ionized path and, as the current approaches. its value zero in period, its cross section will be relatively small and in intimate contact with an oil slick which continues to produce sufficient vapors to effect rapid cooling and deionization when the current is at its zero value. Consequently, the arc will be easily extinguished, whether the current to be interrupted is strong or of normal value.
Figs. 10 and 11 show another embodiment of the open cell type arc extinguishing device comprising a plurality of groups of notch plates which are spaced at a distance from each other. This device comprises in each group a plurality of insulating plates 29 'between which magnetic plates 31' are interposed, all the plates being provided with openings 27 'to allow the plates of the groups to be threaded onto insulated bolts 28'.
Notches 35 'are made in the insulating and magnetic plates 29' and 31 ', the notches of the magnetic plates 31' being a little wider than those of the insulating plates 29 'to allow the use of a insulating sheath 19 'to insulate the arc of the magnetic plates. Spacers 42 'are threaded over bolts 28' to space the groups of plates and thereby form an open stack plate arrangement.
The notches of the plates of each group are arranged obliquely and at the same angle, so as to be opposite each other in each group, while the notches of the various groups of plates as seem are oriented alternately, of group to group, to the right and to the left, as shown in fig. 3. for a purpose explained later.
A variant is shown in FIGS. 1.2 and 13. The plates as shown in FIG. 13 are assembled to form a compact stack of plates thus constituting what has been called a closed plate stack extinguisher device. In this arrangement, the insulating plates 29 "alternate with the magnetic plates 31" throughout the stack of plates, all of these plates being provided with notches 35 "flared at the open end, as before.
They are threaded onto the insulating bolts 27 ", so that their notches are arranged angularly but offset at different angles with respect to each other first to the right and then to the left with respect to a central notch located next the median line of the plates. In this construction, the path of the arc, at the rear end of the set of notches will have such a cloudy shape, roughly following a $ curve, the arc thus being lengthened as it is moved toward the closed end of the notches.
The offset describes 3.5 "notches form in the assembly of the plates recesses in which the liquid will be captured or retained to be brought to the arc, when it is moved in the notches in a manner similar to that explained above. These recesses play in sum the same role as the channels or recesses 45 described with reference to Figs. 8 and 9 and as the recesses between the plates of the device described in Figs. 10 and 11, for retaining the liquid near the tube. arch path.
As for the devices shown in FIGS. 10 and 11, it will be noted that when the arc is introduced into the notches 35 ', a portion of the arc will be displaced to the right, while another portion of the arc will be displaced to the left, whereby the arc is successively lengthened as it is moved towards the bottom of the notches. The arc will be lengthened in a similar manner in the device shown in figs. 12 and 13.
In these two constructions, an arc introduced in the flared entry of the notches will be considerably increased in length as it is more fully engaged in them thanks to the. staggered arrangement of the corresponding edges of the notches. The magnetic forces between the various portions of an arc which is twisted along a sinuous or zigzag path are such as to tend to force it against the faces of the flat plates shown in the drawing and therefore contribute to. produce the extinction of the arc.
The extinction of the arc caused by the contraction of the arc and by the deionization of its path when the current reaches its zero value in the period is carried out here in a manner analogous to that described above. Here we will only have in addition a certain lengthening of the arc path, as is desirable in circuit breakers with increased speed of movement of separa-hou contacts.