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.