EP0004213A1 - Dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage pneumatique et magnétique - Google Patents

Dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage pneumatique et magnétique Download PDF

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EP0004213A1
EP0004213A1 EP19790400093 EP79400093A EP0004213A1 EP 0004213 A1 EP0004213 A1 EP 0004213A1 EP 19790400093 EP19790400093 EP 19790400093 EP 79400093 A EP79400093 A EP 79400093A EP 0004213 A1 EP0004213 A1 EP 0004213A1
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EP
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compartment
coil
arc
contact
contacts
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EP19790400093
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EP0004213B1 (fr
EP0004213B2 (fr
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Georges Bernard
Jacques Hennebert
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Merlin Gerin SA
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Merlin Gerin SA
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Publication of EP0004213B1 publication Critical patent/EP0004213B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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

Definitions

  • a known device of the kind mentioned (F 2,239,750) comprises nozzles formed in the partition walls of the compartments, and two movable contacts obstruct these communication nozzles in the closed position.
  • the exhaust to the expansion compartments of the gas initially compressed in the first compartment under the influence of the rotating arc takes place only after re line of movable contacts outside the nozzles.
  • This escapement occurs after a predetermined opening stroke of the movable contacts causing the arc pneumatic blowing with a delay, independent of the intensity of the current to be cut.
  • This device has a double rotating arc, the pneumatic blowing of which takes place in the nozzle, this blowing being less effective than a blowing in the region of the arc roots.
  • the invention aims to avoid these drawbacks and to allow the production of a simple and reliable arc extinguishing device with pneumatic and magnetic self-blowing.
  • the arc extinguishing device is characterized in that said fixed and mobile contacts of tubular shape confine exhaust paths for the blowing gases from said first compartment to said second and third compartments, said paths being open. as soon as said contacts are separated, and an annular electrode for switching on said blowing coil is arranged coaxially and close to the fixed contact in the arc formation zone, to capture the root of the arc and put in circuit said coil and to constitute an annular migration path of the arc root.
  • the separation of the contacts causes the opening of the con exhaust pipes and striking an arc which quickly switches to the annular electrode for switching on the magnetic blow-off coil.
  • the arc blown magnetically by the coil sweeps the space of the breaking chamber by heating the volume of gas whose pressure increases.
  • the compressed gas escapes through the tubular contacts by pneumatically blowing the two rotating arc roots on annular tracks.
  • the tests confirmed the d 4 breaking performances such a device.
  • the blow coil is shunted in the closed position of the contacts and therefore it is possible to use a coil capable of generating a strong magnetic blow field.
  • an insulating sheath covers the fixed contact as soon as the contacts are separated to avoid any re-ignition of the arc on this contact.
  • a judiciously arranged ferromagnetic ring increases the action of the magnetic blowing field and the anchoring of the arc root on the annular electrode.
  • Re-striking the arc on the fixed contact is avoided, according to another development of the invention, by placing the fixed contact outside the coil away from ionized gases escaping through the tubular core of the coil.
  • the increase in gas pressure under the action of the arc is a function of the intensity of the arc current and to ensure a breaking capacity of a wide range of currents it is advantageous to provide in a manner known per se exhaust shutter valves, which delay pneumatic blowing until a predetermined pressure threshold is crossed. This improvement proves to be important in a device for generating the pneumatic blowing pressure by the arc itself.
  • a pole of a circuit breaker comprises a sealed enclosure 10 made of insulating material, filled with gas pressure insulator with high dielectric strength, in particular sulfur hexafluoride, and closed by a cover 12 sealed on an annular rim 14 of the enclosure 10.
  • the circuit breaker comprises a pair of fixed and movable hollow contacts 26, 28, in the form of a nozzle, aligned in the direction of the axis XX '.
  • the fixed contact 26 has an inside diameter equal to the outside diameter of the movable contact 28 to allow interlocking in the closed position.
  • a control rod 30 of conductive material is slidably mounted in a support member 32 and connects the sliding movable contact 28 to a crank operating mechanism 3 4.
  • the control rod 30 contact 28 assembly passes through an opening with little play 36 formed in the partition 16, and is provided with an axial conduit 38 which communicates with the compartment 20 by orifices 40.
  • a contact socket 42 sliding on the control rod 30 connects the latter to the support 32 and to a connection terminal 44 external to the enclosure 10.
  • An opposite terminal 48 is connected by a support piece 50 to the fixed contact 26.
  • An axial duct 52 is formed in the support piece assembly 5 0 fixed contact 26, which passes through the partition 18. The duct 52 communicates with the compartment 24 through orifices 5 4.
  • a cylindrical electromagnetic coil 56 is fixed on the face of the partition 18 in the intermediate compartment 22 and surrounds the fixed contact 26 with the interposition of an insulating sheath 58.
  • An annular electrode 60 forming a short-circuit ring is attached to the free face of the coil 56 while being separated from the end of the fixed contact 26 by an axial air gap e l sufficiently small to facilitate the migration of the arc roots of the fixed contact 26 towards the electrode 60 at the start of the contact opening stroke 28.
  • One end of the coil 56 is connected to the electrode 60 and the opposite end is connected to the support piece 50 by a conductive sleeve 62.
  • a metal coating 64 of cylindrical shape is applied to the internal wall of the enclosure 10 along the intermediate compartment 22, and serves to protect said wall against the effects of the arc drawn between the contacts 26, 28 during their separation .
  • a radial air gap 2 isolates the electrode 60 from the movable contact 28 in the closed position.
  • the crank 14 of the operating mechanism pivots in the trigonometric direction and causes the control rod 30 to slide in the direction of the arrow f.
  • An initial arc is first drawn between the contacts 26, 28, as soon as they separate, then during the continued travel of the movable contact 28, a first partial arc is established between the fixed contact 26 and the electrode 60, and a second partial arc in series with the first, is initiated between the electrode 60 and the movable contact 28.
  • the current always flows through the fixed contact 26, and the arc drawn between the latter and the electrode 60 shunts coil 56, which remains de-energized.
  • the first partial arc is extinguished, and the current I is switched in the shunt circuit for supplying the coil 56 via the sleeve 62.
  • the arc anchored on the movable contact 28 and l 'electrode 60 is then subjected to a radial field B generated by the coil 5 6 which causes its rapid rotation on the electrode 6 0 .
  • the heating of the SF 6 gas contained in the intermediate compartment 22 by the rotating arc causes an increase in pressure and an escape of the compressed gas through the conduits 38 , 5 2 (arrows F 1 and F 2 of FIG. 2) towards the expansion compartments 20, 24 arranged on either side of the breaking chamber 22.
  • the double reverse blowing ensures rapid extinction of the rotating arc.
  • the three compartments 20, 22, 24 are in communication.
  • the phase shift between the magnetic field B generated by the coil 56 and the current I improves the blowing.
  • the rotating arc constitutes a means for generating pressure of the gas contained in the intermediate compartment 22 and avoids any excessive heating of the tracks of migration of the roots of the arc.
  • the compression of the SF 6 by the rotating arc and the extinction of the latter by the magnetic blowing and the double pneumatic blowing are carried out in the same intermediate compartment 22 shaped as a breaking chamber.
  • FIGs 3 and 4 show two alternative embodiments in which the same references are used to designate identical or similar parts to those shown in Figures 1 and 2, these parts are no longer described in detail below.
  • the fixed partition 18 is metallic and serves as a support for the hollow fixed contact 26 and for the annular coil 56 assembly, auxiliary electrode 60.
  • Terminal 48 carries a flange 70 inside the enclosure 10, which is connected to the partition 18 by bars 72 of conductive material.
  • One end of the coil 56 is connected to the electrode 60, and the opposite end is connected to the partition 18 by at least one connecting rod 74 passing through an intermediate spacer 76 of conductive material.
  • the intermediate compartment 22 is delimited by the fixed partition 16, the internal face of the enclosure 10 and an auxiliary wall 7 8 extending parallel to the longitudinal axis XX '.
  • the fixed hollow contact 26 opens directly into the compartment 24 for expanding the insulating gas through an orifice 80 and the partition 18 is provided with a plurality of holes 82.
  • the compartments 20, 24 expansion are in communication on the one hand by the axial conduits 38, 84 of the movable and fixed contacts 28 and 26 and on the other hand by the holes 82 of the partition 1 8 and a passage 86 formed between the wall 7 8 and l pregnant 10.
  • circuit breaker according to fig. 3 is identical to that described above, the passage 86 always ensuring equalization of the pressures between the compartments 20, 24 for expansion of the insulating gas.
  • the variant embodiment illustrated in FIG. 4 includes valves 100, 102 for closing the internal conduits formed in the movable and fixed contacts 28 26.
  • Each valve is biased in the closed position by a spring 104, 106 and is exposed to the pressure prevailing in the first compartment 22.
  • the calibration of the valves by the choice of springs 104, 106 ensures simultaneous opening of the valves 100, 102, when a pressure threshold is exceeded in the first compartment 22.
  • the addition of the valves allows in the closed position a better rise in pressure of the gas in the compartment 22 under the influence of the rotating arc, and an efficient blowing of the arc, when the pressure threshold is reached after a period depending on the intensity of the current to be cut.
  • the device modulates the blowing effect of the arc extinguishing gas.
  • FIG. 5 illustrates an embodiment, which excludes any re-ignition of the arc on the fixed contact 26. Inside this contact 26 is mounted with limited sliding a tubular sheath 108 made of an insulating material. The diameter of the sheath 108 corresponds substantially to that of the movable contact 28 and this sheath 108 is pushed back into the closed position of the circuit breaker, against a return spring 110 by the end of the movable contact 28 fitting into the fixed contact 26.
  • the sheath 108 accompanies the movable contact 28 in its movement over a stroke limited by a stop (not shown) to cover the fixed contact 26.
  • a ring 111 made of ferromagnetic material is embedded in the electrode 60 to reinforce the blowing field and the anchoring of the arc root on the electrode 60.
  • This ring 111 can of course be attached to the surface of the electrode or be housed in a groove of the electrode and it can be used in the structures illustrated in FIGS. 1 to 4 or 6.
  • a fixed contact 112 externally surrounds the coil 56 and has a collar 114 covering the outer edge of the free face of the coil 56
  • An annular electrode 116 fixed on the internal rim of the free face of the coil 56, has a cylindrical tail 118, which penetrates inside the coil 56 by forming the gas exhaust duct towards the compartment. expansion.
  • the electrode 116 is electrically isolated from the fixed contact 112 by a slight gap 120 and the coil 56 is electrically connected between the fixed contact 112 and the electrode 116.
  • the movable contact 28 comes in the iron position abutting the collar 114.
  • a fixed arcing contact 122 associated with the movable contact 28 is disposed inside this contact opposite the annular electrode 116 while being spaced from the latter.
  • An arc A is drawn between the contacts 112, 28 when the contacts are separated. From a certain length the arc roots migrate towards the electrode 116 and the arcing contact 122, establishing two arcs B in series, respectively between the arcing contact 122 and the electrode 116 and between the electrode 116 and the collar 14, the latter arc rapidly extinguishing by switching on the coil 56 in the aforementioned manner.
  • the arc subjected to the effect of the magnetic field rotates and the roots can move on the arcing contact 122 and the tail 118 without any risk of de-excitation of the coil 56.
  • a ferromagnetic core 124 is housed coaxially inside the coil 56 to reinforce the blowing action of the latter.
  • the core 124 only partially obstructs the gas exhaust duct, leaving an annular exhaust duct between the tail 118 and the core 124 and / or having a central hole 126.
  • Such a core 124 can advantageously be provided. in the other embodiments described above.

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Abstract

L'invention est relative à un dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage et à arc tournant pour un disjoncteur moyenne tension. Ce dispositif comporte un premier compartiment (22) de logement d'une paire de contacts séparables (26, 28) creux et d'une bobine électromagnétique (56) susceptible d'engendrer un champ radial assurant la rotation de l'arc tiré entre les contacts séparés. Un deuxième (20) et un troisième (24) compartiments sont agencés de part et d'autre du premier compartiment (22) pour l'expansion du gaz isolant comprimé initialement dans le premier compartiment (22) et chassé vers les compartiments (20, 24) par l'intermédiaire des contacts creux.

Description

  • L'invention est relative à un dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage pour un pôle d'un disjoncteur multipolaire à enveloppe étanche remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, notamment de l'hexafluorure de soufre, et comprenant :
    • - une paire de contacts séparables agencés dans un premier compartiment, l'un au moins des contacts étant mobile et accouplé à une tige de commande,
    • - une bobine de soufflage magnétique devenant active pendant la phase de séparation desdits contacts pour engendrer dans le premier compartiment un champ électromagnétique radial assurant la rotation de l'arc tiré entre les contacts séparés,
    • - un deuxième et un troisième compartiments encadrant ledit premier compartiment pour l'expansion du gaz comprimé initialement dans le premier compartiment sous l'influence de l'arc tournant, et s'échappant vers lesdits compartiments d'expansion.
  • Un dispositif connu du genre mentionné (F 2.239.750) comporte des tuyères ménagées dans les cloisons de séparation des compartiments, et deux contacts mobiles obstruent ces tuyères de communication en position de fermeture. L'échappement vers les compartiments d'expansion du gaz initialement comprimé dans le premier compartiment sous l'influence de l'arc tournant ne s'effectue qu'après le retrait des contacts mobiles hors des tuyères. Cet échappement intervient après une course d'ouverture prédéterminée des contacts mobiles entraînant avec un retard le soufflage pneumatique de l'arc, indépendant de l'intensité du courant à couper. Ce dispositif est à double arc tournant dont le soufflage pneumatique s'opère dans la tuyère, ce soufflage étant moins efficace qu'un soufflage dans la zone des racines d'arc.
  • Un autre dispositif connu (brevet US 2.333.598) fait usage de bobines de soufflage magnétique d'un arc dans un disjoncteur pneumatique à double pression pour limiter l'érosion des contacts. Ce disjoncteur n'est pas à autosoufflage et la rotation de l'arc ne participe pas à l'augmentation de la pression de soufflage pneumatique de l'arc. Les bobines de soufflage sont insérées dans le circuit en permanence.
  • L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un dispositif d'extinction d'arc simple et fiable à autosoufflage pneumatique et magnétique.
  • Le dispositif d'extinction d'arc selon l'invention est caractérisé par le fait que lesdits contacts fixe et mobile de forme tubulaire confinent des voies d'échappement des gaz de soufflage dudit premier compartiment vers lesdits deuxième et troisième compartiments, lesdites voies étant ouvertes dès la séparation desdits contacts, et qu'une électrode annulaire de mise en circuit de ladite bobine de soufflage est disposée coaxialement et à proximité du contact fixe dans la zone de formation de l'arc, pour capter la racine de l'arc et mettre en circuit ladite bobine et pour constituer une piste annulaire de migration de la racine d'arc.
  • La séparation des contacts provoque l'ouverture des conduits d'échappement et l'amorçage d'un arc qui commute rapidement sur l'électrode annulaire de mise en circuit de la bobine de soufflage magnétique. L'arc soufflé magné- tiquement par la bobine balaye l'espace de la chambre de coupure en échauffant le volume de gaz dont la pression augmente. Le gaz comprimé s'échappe par les contacts tubulaires en soufflant pneumatiquement les deux racines d'arc en rotation sur des pistes annulaires. Les essais ont confirmé les performances de coupure d4un tel dispositif. La bobine de soufflage est shuntée en position de fermeture des contacts et de ce fait il est possible d'utiliser une bobine capable d'engendrer un champ magnétique puissant de soufflage.
  • L'emploi d'une bobine puissante et/ou le passage de gaz ionisés à travers le contact fixe entraînent un risque de non-commutation de l'arc sur l'électrode de mise en circuit de la bobine ou une recommutation de l'arc sur le contact fixe supprimant le soufflage magnétique.
  • Selon un développement de l'invention palliant cet inconvénient, un fourreau isolant vient coiffer le contact fixe dès la séparation des contacts pour éviter tout réamorçage de l'arc sur ce contact.
  • Selon une variante de réalisation, une bague ferromagnétique judicieusement disposée accroît l'action du champ magnétique de soufflage et l'ancrage de la racine d'arc sur l'électrode annulaire.
  • Le réamorçage de l'arc sur le contact fixe est évité, selon un autre développement de l'invention, en disposant le contact fixe à l'extérieur de la bobine à l'abri des gaz ionisés s'échappant par le noyau tubulaire de la bobine.
  • L'augmentation de pression du gaz sous l'action de l'arc est fonction de l'intensité du courant d'arc et pour assurer une capacité de coupure d'une large gamme de courants il est avantageux de prévoir d'une manière connue en soi des clapets d'obturation des voies d'échappement, qui retardent le soufflage pneumatique jusqu'au franchissement d'un seuil de pression prédéterminé. Ce perfectionnement s'avère important dans un dispositif à génération de la pression de soufflage pneumatique par l'arc lui-même.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en élévation en coupe axiale d'un disjoncteur équipé d'un dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage selon l'invention, représenté sur la partie droite en position de fermeture et sur la partie gauche en position d'ouverture;
    • la figure 2 est une vue partielle de la fig. 1, montrant la phase de séparation des contacts du disjoncteur;
    • la figure 3 est une vue partielle en élévation et en coupe axiale d'une variante de réalisation, le disjoncteur étant en position de fermeture;
    • les figures 4, 5 et 6 sont des vues partielles, analogues à celle de la fig. 1, illustrant différentes variantes de réalisation de l'invention.
  • Sur les figures, un pôle d'un disjoncteur comprend une enceinte 10 étanche en matériau isolant, remplie de gaz isolant sous pression à haute rigidité diélectrique, notamment de l'hexafluorure de soufre, et obturée par un couvercle 12 scellé sur un rebord 14 annulaire de l'enceinte 10. Deux cloisons 16, 18 fixes en matériau isolant, échelonnées le long de l'axe longitudinal XX', subdivisent l'Intérieur de l'enceinte 10 en trois compartiments 20, 22, 24 juxtaposés dont le compartiment intermédiaire 22 constitue la chambre de coupure intercalée entre les autres compartiments adjacents 20, 24 d'expansion du gaz isolant. Le disjoncteur comporte une paire de contacts creux fixe et mobile 26, 28, en forme de tuyère, alignés dans la direction de l'axe XX'. Le contact fixe 26 a un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur du contact mobile 28 pour permettre un emboîtement en position de fermeture. Une tige de commande 30 en matériau conducteur est montée à coulissement dans un organe de support 32 et relie le contact mobile coulissant 28 à un mécanisme de manoeuvre à manivelle 34. L'ensemble tige de commande 30 contact 28 traverse à faible jeu une ouverture 36 ménagée dans la cloison 16, et est doté d'un conduit 38 axial qui communique avec le compartiment 20 par des orifices 40. Une prise de courant à contact 42 glissant sur la tige de commande 30 relie cette dernière au support 32 et à une borne de branchement 44 extérieure à l'enceinte 10. Une borne opposée 48 est reliée par une pièce de support 50 au contact fixe 26. Un conduit 52 axial est ménagé dans l'ensemble pièce de support 50 contact fixe 26, qui traverse la cloison 18. Le conduit 52 communique avec le compartiment 24 par des orifices 54.
  • Une bobine électromagnétique 56 cylindrique est fixée sur la face de la cloison 18 dans le compartiment intermédiaire 22 et entoure le contact fixe 26 avec interposition d'un fourreau 58 isolant. Une électrode 60 annulaire formant une bague en court-circuit est accolée à la face libre de la bobine 56 en étant séparée de l'extrémité du contact fixe 26 par un entrefer axial el suffisamment faible pour faciliter la migration des racines d'arc du contact fixe 26 vers l'électrode 60 au début de la course d'ouverture du contact 28. L'une des extrémités de la bobine 56 est connectée à l'électrode 60 et l'extrémité opposée est reliée à la pièce de support 50 par un manchon 62 conducteur. Un revêtement 64 métallique de forme cylindrique est appliqué sur la paroi interne de l'enceinte 10 le long du compartiment intermédiaire 22, et sert de protection à ladite paroi contre les effets de l'arc tiré entre les contacts 26, 28 lors de leur séparation. Un entrefer e2 radial isole l'électrode 60 du contact mobile 28 en position de fermeture.
  • Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant :
    • En position de fermeture des contacts 26, 28 (fig. 1), le courant nominal circule de la borne 48 dans la pièce de support 50, les contacts 26, 28, la tige 30, le contact glissant 42, l'organe de support 32, vers la borne 44. L'entrefer e2 d'isolement coupe le-circuit d'excitation de la bobine 56.
  • Lors de l'apparition d'un courant de défaut, la manivelle 14 du mécanisme de manoeuvre pivote dans le sens trigonométrique et provoque le coulissement de la tige de commande 30 dans le sens de la flèche f. Un arc initial est d'abord tiré entre les contacts 26, 28, dès leur séparation, puis lors de la course poursuivie du contact mobile 28, un premier arc partiel s'établit entre le contact fixe 26 et l'électrode 60, et un second arc partiel en série avec le premier, est amorcé entre l'électrode 60 et le contact mobile 28. Durant cette première phase de fonctionnement, le courant parcourt toujours le contact fixe 26, et l'arc tiré entre ce dernier et l'électrode 60 shunte la bobine 56, qui reste désexcitée. A un instant prédéterminé, le premier arc partiel s'éteint, et le courant I est commuté dans le circuit de shuntage d'alimentation de la bobine 56 par l'intermédiaire du manchon 62. L'arc ancré sur le contact mobile 28 et l'électrode 60, est alors soumis à un champ radial B engendré par la bobine 56 qui provoque sa rotation rapide sur l'électrode 60. L'échauffement du gaz SF 6 contenu dans le compartiment intermédiaire 22 par l'arc tournant entraîne une augmentation de pressbn et un échappement du gaz comprimé par les conduits 38, 52 (flèches Fl et F2 de la fig. 2) vers les compartiments d'expansion 20, 24 disposés de part et d'autre de la chambre de coupure 22. Le double soufflage inversé assure l'extinction rapide de l'arc tournant. En position d'ouverture du disjoncteur les trois compartiments 20, 22, 24 sont en communication. Le déphasage entre le champ magnétique B engendré par la bobine 56 et le courant I améliore le soufflage.
  • On remarque que l'arc tournant constitue un moyen générateur de pression du gaz contenu dans le compartiment intermédiaire 22 et évite tout échauffement excessif des pistes de migration des racines d'arc. La compression du SF 6 par l'arc tournant et l'extinction de ce dernier par le soufflage magnétique et le double soufflage pneumatique s'effectuent dans le même compartiment intermédiaire 22 conformé en chambre de coupure.
  • Les figures 3 et 4 représentent deux variantes de réalisation dans lesquelles les mêmes repères sont utilisés pour désigner des pièces identiques ou analogues à celles représentées aux figures 1 et 2, ces pièces n'étant plus décrites en détail par la suite.
  • Sur la figure 3, la cloison fixe 18 est métallique et sert de support au contact fixe 26 creux et à l'ensemble bobine 56 annulaire, électrode 60 auxiliaire. La borne 48 porte une bride 70 intérieure à l'enceinte 10, qui est reliée à la cloison 18 par des barres 72 en matériau conducteur. L'une des extrémités de la bobine 56 est reliée à l'électrode 60, et l'extrémité opposée est reliée à la cloison l8 par au moins une tige de raccordement 74 traversant une entretoise 76 intercalaire en matériau conducteur. Le compartiment intermédiaire 22 est délimité par la cloison fixe 16, la face interne de l'enceinte 10 et une paroi 78 auxiliaire s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal XX'. Le contact fixe 26 creux débouche directement dans le compartiment 24 d'expansion du gaz isolant par un orifice 80 et la cloison 18 est dotée d'une pluralité de trous 82. En position de fermeture des contacts 26, 28, les compartiments 20, 24 d'expansion sont en communication d'une part par les conduits axiaux 38, 84 des contacts mobiles 28 et fixe 26 et d'autre part par les trous 82 de la cloison 18 et un passage 86 ménagé entre la paroi 78 et l'enceinte 10.
  • Le fonctionnement du disjoncteur selon la fig. 3 est identique à celui décrit précédemment, le passage 86 assurant toujours une égalisation des pressions entre les compartiments 20, 24 d'expansion du gaz isolant.
  • La variante de réalisation illustrée à la fig. 4, comporte des clapets 100, 102 d'obturation des conduits internes ménagés dans les contacts mobile 28 et fixe 26. Chaque clapet est sollicité en position d'obturation par un ressort 104, 106 et est exposé à la pression régnant dans le premier compartiment 22. Le tarage des clapets par le choix des ressorts l04, 106 assure une ouverture simultanée des clapets 100, 102, lors du dépassement d'un seuil de pression dans le premier compartiment 22. L'adjonction des clapets permet en position d'obturation une meilleure montée en pression du gaz dans le compartiment 22 sous l'influence de l'arc tournant, et un soufflage efficace de l'arc, lorsque le seuil de pression est atteint après une durée fonction de l'intensité du courant à couper. Le dispositif réalise une modulation de l'effet de soufflage du gaz d'extinction de l'arc.
  • Les gaz ionisés qui s'échappent par le conduit 52 lèchent la paroi interne du contact fixe 26 et peuvent provoquer un transfert de la racine d'arc ancrée sur l'électrode annulaire 60 vers le contact fixe 26 en mettant hors circuit la bobine de soufflage 56. L'extinction de l'arc est alors compromise. La figure 5 illustre un mode de réalisation, qui exclue tout réamorçage de l'arc sur le contact fixe 26. A l'intérieur de ce contact 26 est monté à coulissement limité un fourreau tubulaire 108 en un matériau isolant. Le diamètre du fourreau 108 correspond sensiblement à celui du contact mobile 28 et ce fourreau 108 est repoussé en position de fermeture du disjoncteur, à l'encontre d'un ressort de rappel 110 par l'extrémité du contact mobile 28 s'emboîtant dans le contact fixe 26. A l'ouverture le fourreau 108 accompagne le contact mobile 28 dans son mouvement sur une course limitée par une butée (non représentée) pour venir coiffer le contact fixe 26. Dans l'exemple illustré, une bague 111 en matériau ferromagnétique est noyée dans l'électrode 60 pour renforcer le champ de soufflage et l'ancrage de la racine d'arc sur l'électrode 60. Cette bague 111 peut bien entendu être accolée à la surface de l'électrode ou être logée dans une rainure de l'électrode et elle est utilisable dans les structures illustrées par les figures 1 à 4 ou 6.
  • En se référant à la figure 6, on voit un mode de réalisation excluant tout risque de désexcitation de la bobine 56. Un contact fixe 112 entoure extérieurement la bobine 56 et présente un collet 114 coiffant la bordure externe de la face libre de la bobine 56. Une électrode annulaire 116, fixée sur le rebord interne de la face libre de la bobine 56, présente une queue cylindrique 118, qui pénètre à l'intérieur de la bobine 56 en formant le conduit d'échappement des gaz vers le compartiment d'expansion. L'électrode 116 est électriquement isolée du contact fixe 112 par un léger intervalle 120 et la bobine 56 est électriquement connectée entre le contact fixe 112 et l'électrode 116. Le contact mobile 28 vient en position de fermeture en aboutement du collet 114. Un contact d'arc fixe 122 associé au contact mobile 28 est disposé à Intérieur de ce contact en regard de l'électrode annulaire 116 en étant espacé de cette dernière.
  • Un arc A est tiré entre les contacts 112, 28 lors de la séparation des contacts. A partir d'une certaine longueur les racines d'arc migrent vers l'électrode 116 et le contact d'arc 122, établissant deux arcs B en série, respectivement entre le contact d'arc 122 et l'électrode 116 et entre l'électrode 116 et le collet 1l4, ce dernier arc s'éteignant rapidement en mettant en circuit la bobine 56 de la manière susmentionnée. L'arc soumis à l'effet du champ magnétique tourne et les racines peuvent se déplacer sur le contact d'arc 122 et la queue 118 sans aucun risque de désexcitation de la bobine 56.
  • Sur la figure 6, un noyau 124 ferromagnétique est logé coaxialement à l'intérieur de la bobine 56 pour renforcer l'action de soufflage de cette dernière. Le noyau 124 n'obstrue que partiellement le conduit d'échappement des gaz en laissant subsister un conduit annulaire d'échappement entre la queue 118 et le noyau 124 et/ou en comportant un trou central 126. Un tel noyau 124 peut avantageusement être prévu dans les autres réalisations décrites ci-dessus.

Claims (10)

1. Dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage pour un pôle d'un disjoncteur multipolaire à enveloppe étanche (10) remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, notamment de l'hexafluorure de soufre, et comprenant :
- une paire de contacts séparables (26, 28) agencés dans un premier compartiment (22), l'un (28) au moins des contacts (26, 28) étant mobile et accouplé à une tige de commande (30),
- une bobine de soufflage magnétique (56) devenant active pendant la phase de séparation desdits contacts pour engendrer dans le premier compartiment (22) un champ électromagnétique radial assurant la rotation de l'arc tiré entre les contacts séparés,
- un deuxième (24) et un troisième (20) compartiments encadrant ledit premier compartiment (22) pour l'expansion du gaz comprimé initialement dans le premier compartiment sous l'influenee.de l'arc tournant, et s'échappant vers lesdits compartiments d'expansion,

caractérisé par le fait que lesdits contacts fixe (26) et mobile (28) de forme tubulaire confinent des voies d'échappement (52, 38) des gaz de soufflage dudit premier compartiment (22) vers lesdits deuxième (24) et troisième (20) compartiments, lesdites voies étant ouvertes dès la séparation desdits contacts (26, 28), et qu'une électrode annulaire (60) de mise en circuit de ladite bobine de soufflage (56) est disposée coaxialement et à proximité du contact fixe (26) dans la zone de formation de l'arc, pour capter la racine de l'arc et mettre en circuit ladite bobine et pour constituer une piste annulaire de migration de la racine d'arc.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des faces de ladite bobine (56) est accolée à une cloison (18) de séparation desdits premier (22) et deuxième (24) compartiments, ladite bobine entourant coaxialement le contact tubulaire fixe (26) traversant ladite cloison (18) et que ladite électrode annulaire (60) est accolée à l'autre face de ladite bobine.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'extrémité dudit contact fixe (26) est logé à l'intérieur et en léger retrait de ladite autre face de la bobine (56) et que ledit contact mobile (28) pénètre en position de fermeture à l'intérieur de la bobine pour coopérer avec le contact fixe en traversant avec un faible jeu ladite électrode annulaire (60).
4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la bobine (56) est électriquement connectée entre le contact fixe (26) et ladite électrode annulaire (60), de manière à être shuntée par lesdits contacts en position fermée.
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par un fourreau tubulaire (108) isolant monté à coulissement à l'intérieur dudit contact fixe (26) pour venir en position de séparation desdits contacts (26, 28) en position de saillie de l'extrémité du contact fixe et empêcher toute recommutation de l'arc sur le contact fixe.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par une bague (lll) en matériau ferromagnétique disposée à proximité de ladite électrode (60) pour renforcer le champ de soufflage de l'arc sur ladite électrode.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un conduit de communication (86) entre lesdits deuxième (24) et troisième (20) compartiments pour une égalisation des pressions dans ces compartiments (24, 20).
8. Dispositif selon la revendication lcu2, caractérisé en ce que ladite bobine (56) est logée à l'intérieur du contact fixe (112) et que ladite électrode annulaire (60,116) présente une extension (118) pénétrant à l'intérieur de la bobine.
9. Dispositif d'extinction d'arc à autosoufflage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un clapet taré (100, 102), inséré à l'intérieur de chaque contact tubulaire (26, 28) est sollicité en position d'obturation par un ressort (104, 106) et est déplacé en position d'ouverture par la pression du gaz régnant dans le premier compartiment (22) pour permettre l'échappement du gaz comprimé vers les compartiments d'éx pansion (24, 20) lors du dépassement d'un seuil prédéterminé de ladite pression.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un noyau ferromagnétique (124) logé à l'intérieur de la bobine de soufflage (56) en ménageant une voie (126) d'échappement des gaz de soufflage vers ledit deuxième compartiment (24).
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