Disjoncteur électrique à soufflage par fluide liquide ou gazeux. On sait que lorsqu'un arc jaillissant entre -deux électrodes est soufflé par un fluide comprimé tel que l'air, par exemple, il s'allonge dans la direction du courant de soufflage tout en tendant à y échapper. En haute tension, cet allongement ne facilite nul lement la coupure; il provoque, au contraire, un accroissement inutile de l'énergie -dissi pée dans l'appareil qui entrave la coupure et augmente les détériorations subies par la chambre d'extinction.
La. présente invention a pour but de ré duire l'énergie électrique dépensée pendant la rupture au minimum compatible avec le bon fonctionnement du disjoncteur et d'éli miner les effets de contre-pression que cette énergie est encore capable d'engendrer. Ces deux faits conduisent d'emblée à une ré duction importante de l'énergie à fournir au fluide de soufflage sans diminuer son action utile. L'énergie dégagée par un arc électrique jaillissant dans un milieu gazeux à pression constante est proportionnelle à la longueur d'arc et à. l'intensité qui le traverse, dès qu'il s'agit de courant supérieur à quelque dizaine d'ampères.
Il s'ensuit qu'à pression constante l'énergie d'un arc parcouru par une intensité donnée ne dépend que de sa lon gueur. Pour que cette énergie soit aussi fai ble que possible, il faut donc que l'arc soit très court. Comme, d'autre part, l'énergie spécifique -de l'arc (c'est-à-dire pour une in tensité constante, la tension d'arc par unité de longueur) croît avec la pression du gaz de soufflage, il faut que cette pression soit aussi faible que possible. Ainsi, dans le cas -du soufflage par air comprimé où l'arc jaillit habituellement dans l'air atmosphéri que, la pression de l'air de soufflage doit être égale ou à peine supérieure à. celle de l'atmosphère. La présente invention permet d'atteindre ces résultats.
Elle a pour objet un disjoncteur électrique dans lequel l'arc est éteint par soufflage à l'aide -d'un fluide, caractérisé en ce qu'une électrode reliée à l'un des contacts ainsi qu'une électrode d'extrémité reliée à l'autre contact sont placées dans le courant de soufflage, de préférence dans la région centrale ,de celui-ci et -cédé telle sorte que la ligne -de jonction entre leurs extrémités op posées soit approximativement parallèle au courant de soufflage.
Le fluide de soufflage peut être soit un liquide, soit un gaz. D'autre part, il est utile de donner à. l'électrode d'extrémité, ainsi qu'à l'électrode qui lui est opposée, une forme allongée dans la direction du souf flage.
En effet, un arc jaillissant à l'extré mité d'une tige métallique formant électrode tend à. prendre la direction de cette tige à la façon .d'un jet d@eau issu d'une lance. Il en résulte qu'un arc dont les points -l'attache se trouvent sur les extrémités opposées de deux électrodes allongées le long -l'un filet<B>dé</B> soufflage droite prendra également une forme droite. D'autre part,
il paraît encore utile de placer l'axe commun clés deux élec trodes opposées dans le centre du courant de soufflage où l'action de ce dernier est la plus efficace.
Enfin, il convient de relever que la dis- tance entre l'électrode d'extrémité, -d'une part, et le contact non relié à cette dernière ou l'électrode opposée, connectée à ce con tact, ,d'autre part, doit être, -de préférence, plus grande que l'écartement maximum entre les deux contacts.
Le dessin .ci-annexé montre plusieurs exemples d'exécution de l'objet -de l'invention. Les fig. 1, 2, 3, 5, 14 et 17 montrent, en coupe verticale, six formes -l'exécution de l'objet !de l'invention appliquées aux interrup teurs :à gaz comprimé; Les fig. 4 et 6 sont des coupes horizon tales suivant les plans X-X et Y-Y .des fig. 3 et 5 et la fig. 18 est une vue en plan -de l'interrupteur suivant fig. 17;
Les fig. 7 à 13 représentent, à échelle agrandie, plusieurs variantes d'un détail, les fig. 11 et 13 étant des vues en plan de l'ob jet -des fig. 10, et 12.; Enfin, les fig. 15 et 16 montrent, en coupe verticale, deux formes d'exécution de l'objet,de l'invention appliquées aux interrup teurs ià soufflage par liquide.
Dans les fig. 1 à. 5, 14 et 17, le contact fixe du disjoncteur est désigné par 1 et le contact mobile par 2. Ces contacts sont dis posés à l'intérieur d'une tuyère 3 par la quelle arrive le gaz de soufflage dont la di rection est indiquée par les flèches.
Dans les fig. 1 et 2, le contact fixe 1 est relié électriquement à une électrode d'extré mité l' disposée, loin des contacts, au centre du courant de soufflage. Dans la. fig. 1, la connexion électrique 4 entre l'électrode l' et le contact fixe 1 est placée à. l'extérieur d'une cheminée isolante 5, tandis que dans la fig. 2, cette connexion se trouve, en grande partie, à l'intérieur .de la.
cheminée 5 et pourrait même y être placée entièrement dans le rayon d'action de l'air de soufflage.
Dans la. fig. 5, la cheminée isolante 5 est partiellement supprimée et remplacée par des parois métalliques 6 constituant elles-mêmes à la. fois la cheminée -de soufflage et la con nexion électrique entre le contact fixe et l'électrode d'extrémité l' fixée à. l'orifice de sortie -de la cheminée métallique 6. Cette che minée métallique, qui peut être cylindrique ou avoir une forme évasée quelconque est, de préférence, constituée par un tube de forme conique, lequel peut éventuellement compor ter, sur ses parois latérales, .des orifices cir culaires 7, ou des fentes allongées, reliant l'intérieur de la cheminée avec l'air ambiant.
La cheminée pourrait également être consti tuée par une cage cylindrique .ou évasée dont les barreaux sont placés de préférence paral lèlement aux filets,du gaz de soufflage. Cette dernière disposition est réalisée dans l'ap pareil représenté par les fig. 17 et 18.
Dans les fig. 1 et 2, la cheminée est en tièrement ouverte à son extrémité anté rieure, l'électrode d'extrémité étant placée à l'intérieur de la .c_heminé.e. Au contraire, dans les fi--. 3, 5, 14 et 17 l'électrode d'ex trémité est placée et connectée à la sortie -de la cheminée métallique. Elle forme un capot pour la cheminée dans les exécutions confor mes aux fig. 3 et 14, tandis que dans les exécutions des fig. 5 et 17, l'électrode d'ex trémité l' est constituée par plusieurs cor nes dirigées radialement vers l'axe de la che minée.
Lorsque l'électrode d'extrémité forme le capot d'une cheminée métallique, ce capot est, bien entendu, muni d'ouvertures 8 permet tant l'évacuation des gaz :de soufflage. Ces ouvertures peuvent être réparties uniformé ment sur tout le capot, mais il semble préfé rable de ménager, au centre du capot, un grand orifice 9 permettant à l'arc de sortir sur une distance plus ou moins grande de la cheminée. Le point d'attache de l'arc se trouvant alors au bord de l'ouverture, elle- même placée au centre du courant de souf flage, est, de cette façon, efficacement ba layé par le courant de ga-z.
Dans certaines exécutions, on emploiera simultanément une ouverture centrale 9 et de petites ouvertures périphériques 8.
Dans les exécutions montrées par les fig. 1 à 5 et 17, dans lesquelles le courant de soufflage est .dirigé perpendiculairement au déplacement du contact mobile, on peut em ployer un pare-étincelles ou électrode 2' con necté au contact mobile 2 et placé près de celui-ci, dans la région centrale du courant de soufflage. Cette électrode peut avoir 1a. forme d'une goutte dont l'épaisseur diminue dans la direction du soufflage. La ligne de jonction entre les axes des -électrodes l' et 2' coïncide avec l'axe de la. cheminée et avec l'axe du courant de soufflage.
D'autre part, on peut placer entre l'élec trode extrême 1.' et le pare-étincelles 2' une ou plusieurs électrodes intermédiaires 10 s'étendant également dans la région centrale du courant de soufflage et reliées entre elles et avec le pare-étincelles 2' par des résistances 11 .de faible valeur ohmique. De même que l'électrode d'extrémité des fig. 1 et 2, ces électrodes intermédiaires sont constituées par des corps de révolution creux dont la ,demi-section a le -contour d'une goutte.
La forme de cette électrode est montrée par les fig. 10 et 11 dans lesquelles deux directions du mouvement -des gaz sont représentées par des flèches. Le cas échéant cette électrode peut entourer un axe central 12, comme mon tré par les fig. 12 et 13. D'autres variantes des,électrodes sont représentées par les fig. 7 à 9, celle de la fig. 9 étant principalement ap plicable aux électrodes intermédiaires et au pare-étincelles 2'.
On remarquera que la tige de fixation des électrodes -est entourée d'une douille résistant à l'arc en matière isolante.
Enfin, dans l'exécution .de la. fig. 5, la cheminée 6 est encore entourée d'une en ceinte 13 dont l'ouverture d'échappement est constituée par un dispositif de refroidisse ment à plaques ou cylindres métalliques 14 placé en face -de l'électrode extrême. Il est bien entendu que l'électrode d'extrémité ne doit pas être forcément reliée au contact fixe, mais peut également être connectée au contact mobile. Dans ce cas, le contact fixe sera, de préférence, relié à une électrode dis posée comme celle montrée .en 2' sur les fi gures.
Le fonctionnement de ces dispositifs est le suivant: Au moment où les contacts 1 et 2 se séparent, un arc jaillit entre ces con tacts. Cet arc est aussitôt soufflé par le cou rant gazeux et s'incurve dans la direction du soufflage, de sorte que, dans les appareils re présentés par les fig. 1 à 5 et 17, il atteint presque immédiatement l'électrode 2'; à ce moment, la fraction de l'arc située entre 2 et 2' s'éteint et il ne subsiste plus que l'arc 1, 2' placé transversalement au courant de souf flage.
Les gaz ionisés par l'arc sont balayés par le courant de soufflage, de sorte qu'une partie de ces gaz est chassée entre les élec- trodes l' et 2'. Il se produit alors une com mutation de l'arc 1, 2' sur les électrodes<B>1,</B> 2'. Ainsi, il ne reste qu'un arc droit placé dans l'axe du courant de soufflage,. arc dont la longueur est limitée par la. distance l', 2' et qui -est éteint avec une grande rapidité sous l'influence du gaz soufflé.
Le phénomène de commutation -de l'arc dont on vient de parler peut s'expliquer de la façon suivante: l'arc 1, 2' étant placé trans versalement au courant,de soufflage (courant d'air), dans une région où celui-ci a un ef fet de refroidissement et de désionisation très intense, l'éners e qu'il absorbe est très grande comparativement à telle d'un arc sta ble dans un gaz immobile ou -à celle d'un arc l', 2' jaillissant entre deux électrodes placées l'une derrière l'autre,
dans le courant d'air axial. Cet accroissement d'énergie -dépensée par l'arc 1, 2' se traduit par une augmenta tion considérable .de la tension d'arc par unité de longueur, de telle sorte qu'il est très facile de concevoir que l'arc 1, 2' -est beaucoup plus instable que celui que l'on tend @à allumer en tre le pare-étincelles -central 2' et l'électrode d'extrémité l'; il en est ainsi malgré que la distance entre ces deux dernières électrodes soit bien supérieure à celle entre les contacts.
Des relevés oscillo@graphiques et cinéma tographiques à grande vitesse ont montré la facilité et la rapidité extraordinaire avec la quelle il est possible de faire jaillir un arc entre l' et 2' par le soufflage des gaz d'un arc placé primitivement entre les pièces 1 et 2'. Il est bien entendu -que l'arc transver sal primitif ne peut s'éteindre que lorsque ses gaz ont atteint l'électrode d'extrémité l'. Il n'y a donc pas -de solution -de -continuité entre l'amorçage de l'arc sur l'électrode d'ex trémité et l'extinction de l'arc primitif.
Dans certaines exécutions conformes à l'invention, dans lesquelles l'écartement maxi mum entre les contacts 1 et 2 ou la distance entre le contact 1 et l'électrode 2' est une fraction importante -de l'é-cartement entre les électrodes l' et 2', le phénomène de rupture de l'arc peut aussi se produire comme suit: au moment où les contacts 1 et 2 se séparent, l'arc jaillit entre leurs extrémités et est souf flé aussitôt par -le .courant gazeux, d'une part, sur le pare-étincelles 2' et, .d'autre part, sur l'électrode d'extrémité l'.
Dans l'appareil conforme à la. fig. 1, :l'are prend la forme d'une boucle dont les points d'attache res tent fixés au contact 1 et au pare-étincelles 2', tandis que le sommet -de la boucle atteint presque instantanément l'électrode d'extré mité l'. A te moment, la branche gauche de la boucle s'éteint, de sorte que la partie res tante forme un arc droit placé dans l'axe du courant :de soufflage, cet arc droit étant éteint très rapidement.
Dans les autres exécutions, par contre, l'un -des points d'attache de l'arc se déplace le long de la connexion 4 ou .de la paroi inté rieure métallique de la cheminée 6, le deuxième point d'attache restant fixé au con tact 2, soit au pare-étincelles 2'. L'arc pivote en quelque sorte autour du pare-étincelles 2' jusqu'à -ce qu'il soit arrivé dans la position axiale dans laquelle il s'éteint rapidement. Il est à remarquer que ce déplacement de l'arc est d'une rapidité extrême.
On arrive ainsi à limiter strictement la longueur de l'arc, celui-ci ne pouvant dépas ser une certaine longueur au delà -de l'élec trode d'extrémité.
Lorsque l'arc est éteint par un jet liquide, d'eau ou d'huile, par exemple, la construction et le fonctionnement -des -disjoncteurs sont analoges.
Les fig. 15 et 16 du .dessin ci-joint mon trent deux exemples d'exécution de ce genre. On y reconnaît le contact fixe 1 et le con tact mobile 2, dont la direction du mouve ment d'ouverture est indiquée par une flèche 15. Ces contacts sont logés .dans un récipient 16 rempli d'un liquide, par exemple de l'eau ou de l'huile. En ,face des contacts est placée la buse,d'un tube d'injection 3 aboutissant à un piston 17, .lequel peut projeter contre les contacts 1 et 2 un jet de liquide dont l'en veloppe théorique est indiquée en 18.
Le contat fixe est relié à un pare- étincelles l', tandis que le contact mobile est branché à une électrode d'extrémité 2', les pièces 2' et l' étant placées dans la région centrale du courant -de soufflage.
Comme le montrent les fig. 15 et 16, le soufflage peut être vertical de .bas en haut ou horizontal; il peut également avoir lieu dans d'autres directions, par exemple vertica lement vers le bas.
Le fonctionnement de ces dispositifs est indiqué par les lignes interrompues montrant le -déplacement progressif de l'arc jusqu'à sa position finale dans le centre du courant de soufflage.