EP0415098A1 - Disjoncteur à moyennne tension à autosoufflage - Google Patents

Disjoncteur à moyennne tension à autosoufflage Download PDF

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EP0415098A1
EP0415098A1 EP90114568A EP90114568A EP0415098A1 EP 0415098 A1 EP0415098 A1 EP 0415098A1 EP 90114568 A EP90114568 A EP 90114568A EP 90114568 A EP90114568 A EP 90114568A EP 0415098 A1 EP0415098 A1 EP 0415098A1
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EP
European Patent Office
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volume
circuit breaker
blowing
piston
breaker according
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EP90114568A
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German (de)
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EP0415098B1 (fr
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Denis Dufournet
Michel Perret
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Alstom Holdings SA
Original Assignee
GEC Alsthom SA
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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

Definitions

  • the present invention relates to a medium-voltage circuit breaker in which the insulation is provided by a gas with good dielectric properties, such as sulfur hexafluoride (SF6), this same gas ensuring by self-blowing the extinction of the arc which form the separation of the circuit breaker arcing contacts.
  • a gas with good dielectric properties such as sulfur hexafluoride (SF6)
  • thermal volume or blowing volume which contains the arcing contacts and which, when these contacts are separated, is heated by the arcing and therefore undergoes a pressure increase. At the first zero crossing of the current, the gas expands and blows the arc.
  • An object of the present invention is to provide a circuit breaker which does not have this drawback and which makes it possible to ensure, when an upper threshold of current to be cut is reached, gas circulation, so as to better regenerate the dielectric qualities of the gas, and allow blowing on each of the roots of the arc.
  • the subject of the invention is a self-blowing medium-voltage circuit breaker comprising a sealed envelope filled with a dielectric gas inside which are placed a first semi-fixed contact electrically connected to a first socket and a second movable contact. electrically connected to a second socket and mechanically connected to an operating member, said semi-fixed contact being associated with a piston moving in a first cylinder constituting a first blowing volume and provided at one end with a blowing nozzle in which the movable contact can engage when the circuit breaker is in the engaged position, said piston being subjected to the action of a spring tending to move the piston in the direction where said first volume decreases, characterized in that it comprises means for automatically circulating the gas between said first volume and a second volume when the current to be cut, of high intensity tee, reaches a predetermined threshold value, said semi-fixed contact being a tube communicating with a third volume constituted by the rest of the enclosure.
  • said means comprise a series of openings made in said first cylinder and opening into said second blowing volume, the latter communicating via channels with the interior of the nozzle.
  • said means comprise valves mounted in said first cylinder and opening into the second volume, said valves opening only when the pressure in the first cylinder reaches a given threshold value.
  • said means comprise a jacket separating said first and second volumes, said jacket being able to move against the action of a spring when the pressure in said first volume reaches said threshold.
  • FIG 1 there is a casing 1, made of insulating material, inside which there is a gas with good dielectric properties such as sulfur hexafluoride SF6, under a pressure of a few bars.
  • a first socket 2 passing through the envelope in a sealed manner, is electrically connected, via a braid 3, to a first contact 4, called semi-fixed for reasons explained below.
  • the contact 4 is terminated by a wearing part 4A made of a material resistant to the effects of the electric arc, for example a tungsten-based alloy.
  • the rod 7 has an end 7A of material resistant to the effects of the electric arc.
  • the semi-fixed contact 4 is fixed to a piston 8 sliding in a fixed cylinder 9 delimiting a first volume V1; the stroke of the piston 8 is limited upwards by a crown 9A and downwards by a shoulder 9B of the cylinder 9.
  • the contact 4 is pushed by a spring 10 which is compressed when the circuit breaker is in the engaged position, as is the case in Figure 1.
  • the cylinder 9 is placed inside a cylinder 12, of larger dimensions; V2 denotes the volume between the cylinders 9 and 12.
  • the volumes V1 and V2 communicate through openings 13 made in the walls of cylinder 9, at the top of the latter.
  • the cylinders 9 and 12 close at their lower part to define axial channels 14 passing through a blowing nozzle 15 through which the contact rod 7 slides.
  • the travel limits of the end of the semi-fixed contact 4 are indicated by a and b, and by a and c the excursion limits of the movable contact 7.
  • the circuit breaker works as follows.
  • the movable contact 7 is driven by the operating device; contact 4, pushed by spring 10, moves with contact 7 to dimension b; during this phase, the volume V1 is compressed adiabatically; at the start of the movement, the piston 8 crosses the openings 13, so that there is no longer any communication between the volumes V1 and V2; When the end of contact 4 reaches dimension b, contacts 4 and 7 separate and an arc springs; as soon as the end of the contact 7 has passed the neck of the nozzle 15 (dimension c), the gas of volume V1 expands through the nozzle 15 and blows the arc.
  • intensity currents for example between once the nominal current of the circuit and a given threshold value, for example five times the nominal current.
  • the operation is similar, but, on separation of the contacts, the arc is of such intensity that the heating generates an overpressure which pushes the piston 8 against the action of the spring 10; however, as the current to be cut is only of medium intensity, this overpressure is insufficient to push the piston beyond the openings 13, so that the volume V1 remains isolated.
  • the overpressure in volume V1 is however sufficient to cut off medium intensity currents.
  • the arc which springs generates such an overpressure that it pushes the piston 8 beyond the area of the openings 13 and that communication is established between the volumes V1 and V2.
  • the overpressure is limited to an acceptable value; when the current crosses zero, the gas pressurized in the volume V2 blows the arc through the channels 14 and through the openings 13 and the volume V1 if the piston 8 has remained beyond the area of these openings (FIG. 2) or by the volume V1 and the channels 14 if the piston 8 has passed the zone of the openings 13 (FIG. 3).
  • FIG. 4 is a partial schematic view in axial section of a circuit breaker according to a second embodiment.
  • the elements common to this figure and to the Figure 1 received the same reference numbers.
  • This embodiment differs from that of FIGS. 1 to 3 in that the openings 13 are eliminated and replaced by valves 19, which can only open in the direction of the volume V1 towards the volume V2.
  • These valves are calibrated to open only when the pressure in the volume V1 reaches a given threshold value, corresponding to an arc caused by the breaking of a high current. The operation is unchanged for breaking low and medium intensity currents.
  • the pressure rise in volume V1 causes the valves 19 to open and the volumes V1 and V2 to be put into communication. There is then a rise in pressure in the volume V2 and blowing of the arc by the blowing channels 14.
  • FIG 5 is a schematic partial view in axial section of a circuit breaker according to an alternative embodiment.
  • the elements common to this figure and to Figure 1 have been given the same reference numbers.
  • the communication between the volumes V1 and V2 is carried out through the openings 13, as in FIG. 1, but the channels 14 are eliminated and replaced by one or more unidirectional valves 20 allowing the passage of gas only from the volume V2 to volume V1.
  • the operation when breaking high currents is as follows: - During the period when the current is maximum, the rise in pressure in the volume V1 causes the upward movement of the contact 4 and of the piston 8 which crosses the openings 13, which puts the volumes V1 and V2 into communication. The pressure in volume V1 is then higher than that of volume V2. The valves 20 are therefore closed. - when the current decreases towards zero, - the cut is made at the zero crossing of the current -, the pressure in the volume V1 decreases which can cause the displacement downwards of the piston 8 and the isolation of the volume V2 with respect to the volume V1. When the pressure in volume V1 becomes lower than that in volume V2, the valves 20 open and the gas in volume V2 passes into volume V1 and thus contributes to the blowing of the arc (FIG. 6).
  • This alternative embodiment has the advantage of allowing circulation of the hot gases in the volume V2, since they enter through the openings 13 and exit through the valves 20; better regeneration of the dielectric properties of the blowing gas is thus obtained.
  • FIG. 7 is a partial schematic view in axial section of another embodiment of the invention; here again, the elements common to this figure and to figure 1 have been given the same reference numbers.
  • the casing 1 is closed at its upper part by a metal plate constituting the first socket 50.
  • the semi-fixed contact 4 is extended outside the casing 1 and includes a 4D end suitable for receiving a spring 52 resting moreover on an insulating structure 53 surmounting the envelope 1.
  • the electrical contact between the rod 4 and the plate 50 is produced by means of sliding contacts 54.
  • the contact 4 comprises a flange 4C against which comes abut the piston 56 which, this time is no longer integral with the contact 4, but can slide along the contact.
  • a spring 57 bears against the plate 50 and pushes the piston 56 against the flange 4C.
  • the piston 56 slides in a cylinder 58, of volume V1, comprising inside a shoulder 58A to limit the stroke of the piston 56.
  • the end of the cylinder opposite the piston is terminated by a conical portion 58B, made of insulating material, provided with an orifice for the passage of the movable contact 7.
  • the cylinder 58 is provided in its part upper of a plurality of openings 58C communicating when the piston 56 is in the high position, the volume V1 with a volume V2 defined by a cylinder 60 coaxial with the cylinder 58 and fixed to the plate 50.
  • the cylinder 60 is closed at its lower part by an insulating nozzle 61 defining, with the conical part 58B, a passage 62 opening onto the arc zone.
  • the interior of the tube 4 communicates with the volume V3 surmounting the piston 56 by holes 64; this volume V3 communicates with the volume V4 outside the cylinder 60 by holes 65. All these holes promote the circulation of gas inside the envelope 1.
  • the circuit breaker of FIG. 9 differs from that of FIG. 1 in that the volumes V1 and V2 are separated by a jacket 70 which can slide in leaktight manner between the piston 8 and the cylinder 12.
  • the jacket is closed by a conical part 71 of insulating material which defines with the nozzle 15, a passage 72. This passage is closed, when the circuit breaker is in the engaged position as in FIG. 8, under the action of a spring 73 which presses the jacket against an angle of the Exhibit 12.
  • the passage 72 remains closed for cutting the low and medium currents.
  • the overpressure in the volume V1 is so strong that it causes the separation of the jacket 70, which adds the volume V2 to the blowing volume.
  • the blowing gas crosses the passage 72 (FIG. 10).
  • the invention makes it possible to better adjust the blowing volume to the intensity of the current to be cut.
  • the gas jets are directed at the very roots of the arc, which ensures perfect efficiency.
  • the internal arrangement of the circuit breaker (in the embodiments of FIGS. 1, 4, 5 and 7) allows circulation of the blowing gas, the dielectric properties of which are thus quickly regenerated and ensure better extinction of the arc.

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Abstract

Disjoncteur à moyenne tension à autosoufflage comprenant une enveloppe étanche (1) remplie d'un gaz diélectrique à l'intérieur de laquelle sont placés un premier contact semi-fixe (4) électriquement relié à une première prise de courant (2) et un second contact mobile (7) électriquement relié à une seconde prise de courant (5) et mécaniquement relié à un organe de manoeuvre, ledit contact semi-fixe étant associé à un piston (8) se déplaçant dans un premier cylindre (9) constituant un premier volume de soufflage et muni à une extrémité d'une buse de soufflage (15) dans laquelle peut s'engager le contact mobile lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, ledit piston étant soumis à l'action d'un ressort (10) tendant à déplacer le piston dans le sens où ledit premier volume diminue, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (13) pour faire circuler automatiquement le gaz entre ledit premier volume (V1) et un second volume (V2) lorsque le courant à couper, de forte intensité, atteint une valeur de seuil prédeterminée, ledit contact semi-fixe (4) étant un tube communiquant avec un troisième volume (V3) constitué par le reste de l'enceinte.

Description

  • La présente invention concerne un disjoncteur à moyenne tension dans lequel l'isolation est assurée par un gaz à bonnes propriétés diélectriques, tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), ce même gaz assurant par autosoufflage l'extinction de l'arc qui se forme à la séparation des contacts d'arc du disjoncteur.
  • On trouve, dans ce type de disjoncteur, un volume appelé volume thermique ou volume de soufflage, qui contient les contacts d'arc et qui, au moment de la séparation de ces contacts, est échauffé par l'arc et subit de ce fait une augmentation de pression. Au premier passage par zéro du courant, le gaz se détend et vient souffler l'arc.
  • On connaît les difficultés rencontrées pour réaliser un tel appareil:
    - lors de la coupure des courants de faible intensité (par exemple de valeur inférieure ou égale à l'intensité nominale du courant dans le circuit dans lequel est inséré le disjoncteur), la montée en pression peut être insuffisante ou trop importante, selon la dimension du volume de soufflage. Si le volume de soufflage est important, la montée en pression est faible et le soufflage peut être insuffisant; si le volume de soufflage est faible, la montée en pression est importante, mais la durée de soufflage peut être insuffisante pour une bonne efficacité.
    - lors de la coupure des courants de grande intensité (courants de court-circuit par exemple), la montée en pression ne doit pas être trop importante, ce qui pourrait entraîner des risques d'endommagement de la chambre de coupure.
  • Pour résoudre ces problèmes, il a été proposé, notamment par les documents DE - A -3 727 802 et EP - A - 0 315 505, de prévoir une chambre de coupure, servant de volume de soufflage, à volume variable selon l'intensité du courant à couper. Ceci est obtenu en remplaçant le fixe qu'on trouve habituellement dans les disjoncteur par un contact semi-fixe lié à un piston repoussé par un ressort antagoniste. Selon l'intensité du courant à couper, le déplacement du piston est plus ou moins important et corrélativement, le volume de soufflage est plus ou moins grand. Plus précisément, pour les faibles courants, le volume de soufflage reste constant; lorsque le courant atteint un seuil donné, un volume additionnel est ajouté; pour les courants à couper de moyenne intensité, le volume de soufflage augmente par déplacement du piston contre l'action du ressort. Dans de tels appareils, le gaz d'expansion est pollué par l'arc, ce qui nuit à une bonne efficacité du soufflage.
  • Un but de la présente invention est de réaliser un disjoncteur ne présentant pas cet inconvénient et permettant d'assurer, lorsqu'un seuil supérieur de courant à couper est atteint, une circulation du gaz, de manière à mieux régénérer les qualités diélectriques du gaz, et de permettre un soufflage sur chacune des racines de l'arc.
  • L'invention a pour objet un disjoncteur à moyenne tension à autosoufflage comprenant une enveloppe étanche remplie d'un gaz diélectrique à l'intérieur de laquelle sont placés un premier contact semi-fixe électriquement relié à une première prise de courant et un second contact mobile electriquement relié à une seconde prise de courant et mécaniquement relié à un organe de manoeuvre, ledit contact semi-fixe étant associé à un piston se déplaçant dans un premier cylindre constituant un premier volume de soufflage et muni à une extrémité d'une buse de soufflage dans laquelle peut s'engager le contact mobile lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, ledit piston étant soumis à l'action d'un ressort tendant à déplacer le piston dans le sens où ledit premier volume diminue, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire circuler automatiquement le gaz entre ledit premier volume et un second volume lorsque le courant à couper, de forte intensité, atteint une valeur de seuil prédéterminée, ledit contact semi-fixe étant un tube communiquant avec un troisième volume constitué par le reste de l'enceinte..
  • Dans un premier mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens comprennent une série d'ouvertures pratiquées dans ledit premier cylindre et débouchant dans ledit second volume de soufflage, ce dernier communiquant par des canaux avec l'intérieur de la buse.
  • Dans un autre mode de réalisation, lesdits moyens comprennent des clapets montés dans ledit premier cylindre et débouchant dans le second volume, lesdits clapets ne s'ouvrant que lorsque la pression dans le premier cylindre atteint une valeur de seuil donnée.
  • Dans un autre mode de réalisation, lesdits moyens comprennent une chemise séparant lesdits premier et second volumes, ladite chemise pouvant se déplacer contre l'action d'un ressort lorsque la pression dans ledit premier volume atteint ledit seuil.
  • L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après de divers modes de réalisation de l'invention,en référence au dessin dans lequel:
    • - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un premier mode de réalisation,
    • -les figures 2 et 3 sont des schémas expliquant le fonctionnement du disjoncteur de la figure 1 lors de la coupure des courants de forte intensité,
    • - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un second mode de réalisation de l'invention,
    • - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
    • - la figure 6 est un schéma expliquant le fonctionnement du disjoncteur de la figure 5,
    • - la figure 7 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un quatrième mode de réalisation de l'invention,
    • - la figure 8 est un schéma expliquant le fonctionnement du disjoncteur de la figure 7,
    • - la figure 9 est une vue schématique en coupe axiale d'un disjoncteur selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, et,
    • - la figure 10 est un schéma expliquant le fonctionnement du disjoncteur de la figure 9.
  • Dans la figure 1, on distingue une enveloppe 1, en matériau isolant, à l'intérieur de laquelle se trouve un gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure de soufre SF6, sous une pression de quelques bars. Une première prise de courant 2, traversant l'enveloppe de manière étanche, est électriquement reliée, par l'intermédiaire d'une tresse 3, à un premier contact 4, appelé semi-fixe pour des raisons exposées plus loin. Le contact 4 est terminé par une pièce d'usure 4A en matériau résistant aux effets de l'arc électrique, par exemple un alliage à base de tungstène.
  • Une seconde prise de courant 5, traversant l'enveloppe 1 de manière étanche, est électriquement reliée par des contacts glissants 6, à une tige 7 constituant un contact mobile du disjoncteur; la tige 7 traverse l'enveloppe de manière étanche et est reliée à un mécanisme de manoeuvre non représenté. La tige 7 possède une extrémité 7A en matériau résistant aux effets de l'arc électrique.
  • Le contact semi-fixe 4 est fixé à un piston 8 coulissant dans un cylindre fixe 9 délimitant un premier volume V1; la course du piston 8 est limitée vers le haut par une couronne 9A et vers le bas par un épaulement 9B du cylindre 9. Le contact 4 est poussé par un ressort 10 qui est comprimé lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, comme c'est le cas dans la figure 1.
  • Le cylindre 9 est placé à l'intérieur d'un cylindre 12, de dimensions plus grande; on désigne par V2 le volume compris entre les cylindres 9 et 12. Les volume V1 et V2 communiquent par des ouvertures 13 pratiquées dans la parois du cylindre 9, à la partie haute de ce dernier. Les cylindres 9 et 12 se referment, à leur partie inférieure, pour définir des canaux axiaux 14 traversant une buse de soufflage 15 à travers laquelle coulisse la tige de contact 7.
  • On a indiqué par a et b les limites de course de l'extrémité du contact semi-fixe 4, et par a et c les limites d'excursion du contact mobile 7.
  • Des trous tels que 16, pratiqués dans la prise 2, assurent une parfaite circulation des gaz à l'intérieur de l'enceinte 1.
  • Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant.
    • Coupure des faibles courants.
  • Il s'agit des courants dont l'intensité est inférieure ou égale à l'intensité nominale du circuit dans lequel est inséré le disjoncteur.
  • Le contact mobile 7 est entraîné par le dispositif de manoeuvre; le contact 4, poussé par le ressort 10,se déplace avec le contact 7 jusqu'à la cote b; pendant cette phase, le volume V1 est comprimé adiabatiquement; au début du mouvement, le piston 8 franchit les ouvertures 13, de sorte qu'il n'y a plus de communication entre les volumes V1 et V2; Lorsque l'extrémité du contact 4 atteint la cote b, les contacts 4 et 7 se séparent et un arc jaillit; dès que l'extrémité du contact 7 a dépassé le col de la buse 15 (cote c), le gaz du volume V1 se détend à travers la buse 15 et souffle l'arc. Dans cette opération, la surpression due à l'échauffement du gaz du volume V1 est faible, puisque le courant à couper est faible, et son action qui tend à repousser le piston 9 est contrebalancée par l'action du ressort 10.
    La faible énergie de soufflage nécessaire à la coupure d'un courant de faible intensité est fournie par la compression du gaz dans le volume V1 réduit au minimum.
    • Coupure des courants d'intensité moyenne.
  • Il s'agit des courants d'intensité comprise par exemple entre une fois l'intensité nominale du circuit et une valeur de seuil donnée, par exemple cinq fois l'intensité nominale.
  • Le fonctionnement est analogue, mais, à la séparation des contacts, l'arc est d'une telle intensité que l'échauffement engendre une surpression qui repousse le piston 8 contre l'action du ressort 10; toutefois, comme le courant à couper n'est que d'intensité moyenne, cette surpression est insuffisante pour repousser le piston au-delà des ouvertures 13, de sorte que le volume V1 reste isolé. La surpression dans le volume V1 est cependant suffisante pour couper les courants de moyenne intensité.
    • Coupure des courants de forte intensité.
  • Il s'agit des courants dont l'intensité est supérieure à celle de la valeur de seuil précitée.
  • A la séparation des contacts, l'arc qui jaillit engendre une telle surpression qu'elle repousse le piston 8 au-delà de la zone des ouvertures 13 et qu'une communication s'établit entre les volumes V1 et V2. De la sorte, la surpression est limitée à valeur acceptable; au passage par zéro du courant,le gaz mis en pression dans le volume V2 souffle l'arc par les canaux 14 et par les ouvertures 13 et le volume V1 si le piston 8 est resté au-delà de la zone de ces ouvertures (figure 2) ou par le volume V1 et les canaux 14 si le piston 8 a repassé la zone des ouvertures 13 (figure 3).
  • On note que grâce à la présence des canaux 14, le soufflage de l'arc, bien centré par la buse 15, est exercé très près de la racine de l'arc, ce qui est une garantie d'efficacité.
  • Il peut être avantageux de prévoir une ouverture axiale 4B du contact 4, ce qui permet d'exercer un soufflage encore près de l'autre racine de l'arc et dans le sens opposé à celui des autres jets de gaz.
  • La figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon un deuxième mode de réalisation. Les éléments communs à cette figure et à la figure 1 ont reçu les mêmes numéros de référence. Ce mode de réalisation diffère de celui des figures 1 à 3 en ce que les ouvertures 13 sont supprimées et remplacées par des clapets 19, qui ne peuvent s'ouvrir que dans le sens du volume V1 vers le volume V2. Ces clapets sont tarés pour ne s'ouvrir que lorsque la pression dans le volume V1 atteint une valeur de seuil donnée, correspondant à un arc occasionné par la coupure d'un courant de forte intensité. Le fonctionnement est inchangé pour la coupure des courants de faible et moyenne intensité. Pour la coupure des courants de forte intensité, la montée en pression dans le volume V1 provoque l'ouverture des clapets 19 et la mise en communication des volumes V1 et V2. Il y a alors montée en pression dans le volume V2 et soufflage de l'arc par les canaux de soufflage 14.
  • La figure 5 est une vue partielle schématique en coupe axiale d'un disjoncteur selon une variante de réalisation. Les éléments communs à cette figure et à la figure 1 ont reçu les mêmes numéros de référence.
  • Dans cette variante, la communication entre les volumes V1 et V2 est réalisée par les ouvertures 13, comme dans la figure 1, mais les canaux 14 sont supprimés et remplacés par un ou plusieurs clapets unidirectionnels 20 n'autorisant le passage du gaz que du volume V2 vers le volume V1.
  • Le fonctionnement pour la coupure des courants faibles ou moyens est le même que précédemment.
  • Le fonctionnement lors de la coupure des courants de forte intensité est le suivant:
    - pendant la période où le courant est maximal, la montée en pression dans le volume V1 entraîne la remontée vers le haut du contact 4 et du piston 8 qui franchit les ouvertures 13, ce qui met en communication les volumes V1 et V2. La pression dans le volume V1 est alors supérieure à celle du volume V2. Les clapets 20 sont donc fermés.
    - lorsque le courant décroît vers zéro, - la coupure s'effectue au passage par zéro du courant-, la pression dans le volume V1 décroît ce qui peut provoquer le déplacement vers le bas du piston 8 et l'isolement du volume V2 par rapport au volume V1. Lorsque la pression dans le volume V1 devient inférieure à celle du volume V2, les clapets 20 s'ouvrent et le gaz du volume V2 passe dans le volume V1 et contribue ainsi au soufflage de l'arc (figure 6).
  • Cette variante de réalisation présente l'avantage de permettre une circulation des gaz chauds dans le volume V2, puisqu'ils rentrent par les ouvertures 13 et sortent par les clapets 20; une meilleure régénération des propriétés diélectriques du gaz de soufflage est ainsi obtenue.
  • La figure 7 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un autre mode de réalisation de l'invention; là encore, les éléments communs à cette figure et à la figure 1 ont reçu les mêmes numéros de référence.
  • Dans cette réalisation, l'enveloppe 1 est fermée à sa partie supérieure par un plateau métallique constituant la première prise de courant 50. Le contact semi-fixe 4 est prolongé à l'extérieur de l'enveloppe 1 et comprend une extrémité 4D apte à recevoir un ressort 52 s'appuyant par ailleurs sur une structure isolante 53 surmontant l'enveloppe 1. Le contact électrique entre la tige 4 et le plateau 50 est réalisé au moyen de contacts glissants 54. Le contact 4 comporte une collerette 4C contre laquelle vient buter le piston 56 qui, cette fois n'est plus solidaire du contact 4, mais peut coulisser le long du contact. Un ressort 57 s'appuie contre le plateau 50 et vient pousser le piston 56 contre la collerette 4C. Le piston 56 coulisse dans un cylindre 58, de volume V1, comprenant à son intérieur un épaulement 58A pour limiter la course du piston 56. L'extrémité du cylindre opposée au piston est terminée par une portion conique 58B, en matériau isolant, munie d'un orifice pour le passage du contact mobile 7. Le cylindre 58 est muni à sa partie supérieure d'une pluralité d'ouvertures 58C mettant en communication lorsque le piston 56 est en position haute, le volume V1 avec un volume V2 défini par un cylindre 60 coaxial au cylindre 58 et fixé au plateau 50. Le cylindre 60 est fermé à sa partie inférieure par une buse isolante 61 définissant, avec la partie conique 58B, un passage 62 s'ouvrant sur la zone d'arc.
  • L'intérieur du tube 4 communique avec le volume V3 surmontant le piston 56 par des perçages 64; ce volume V3 communique avec le volume V4 extérieur au cylindre 60 par des perçages 65. Tous ces perçages favorisent la circulation du gaz à l'intérieur de l'enveloppe 1.
  • Le fonctionnement du disjoncteur, représenté en position enclenchée dans la figure 6, est analogue à celui décrit en référence à la figure 1, mais il existe une petite différence: lors de la coupure des courants de forte intensité, le piston remonte sous l'effet de la surpression dans le volume V1 jusqu'au-delà de la zone des ouvertures 58C, ce qui met en communication les volumes V1 et V2; mais, contrairement à ce qui se passait dans le dispositif de la figure 1, le contact 4, désolidarisé du piston, continue sa course sous l'action du ressort 52, de telle sorte que les gaz de soufflage agissent beaucoup plus près des racines de l'arc, comme le montre la figure 8.
  • Le disjoncteur de la figure 9 diffère de celui de la figure 1 en ce que les volumes V1 et V2 sont séparés par une chemise 70 pouvant coulisser de manière étanche entre le piston 8 et le cylindre 12. La chemise est fermée par une partie conique 71 en matériau isolant qui définit avec la buse 15, un passage 72. Ce passage est fermé, lorsque le disjoncteur est en position enclenchée comme dans la figure 8, sous l'action d'un ressort 73 qui appuie la chemise contre un angle de la pièce 12.
  • En cours de déclenchement, le passage 72 reste fermé pour la coupure des courants faibles et moyens.
  • Lors de la coupure d'un courant de forte intensité, la surpression dans le volume V1 est si forte qu'elle provoque le décollement de la chemise 70, ce qui ajoute le volume V2 au volume de soufflage. Lors du passage par zéro du courant, le gaz de soufflage traverse le passage 72 (figure 10).
  • L'invention, dont plusieurs modes de réalisation viennent d'être décrits, permet de mieux ajuster le volume de soufflage à l'intensité du courant à couper. Les jets de gaz sont dirigés sur les racines mêmes de l'arc, ce qui assure une parfaite efficacité. La disposition interne du disjoncteur (dans les réalisations des figures 1, 4, 5 et 7) permet une circulation du gaz de soufflage dont les propriétés diélectriques sont ainsi rapidement régénérées et assurent une meilleure extinction de l'arc.

Claims (10)

1/ Disjoncteur à moyenne tension à autosoufflage comprenant une enveloppe étanche (1) remplie d'un gaz diélectrique à l'intérieur de laquelle sont placés un premier contact semi-fixe (4) électriquement relié à une première prise de courant (2) et un second contact mobile (7) électriquement relié à une seconde prise de courant (5) et mécaniquement relié à un organe de manoeuvre, ledit contact semi-fixe étant associé à un piston (8) se déplaçant dans un premier cylindre (9) constituant un premier volume de soufflage et muni à une extrémité d'une buse de soufflage (15) dans laquelle peut s'engager le contact mobile lorsque le disjoncteur est en position enclenchée, ledit piston étant soumis à l'action d'un ressort (10) tendant à déplacer le piston dans le sens où ledit premier volume diminue, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (13) pour faire circuler automatiquement le gaz entre ledit premier volume (V1) et un second volume (V2) lorsque le courant à couper, de forte intensité, atteint une valeur de seuil prédéterminée, ledit contact semi-fixe (4) étant un tube communiquant avec un troisième volume (V3) constitué par le reste de l'enceinte.
2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une série d'ouvertures (13) pratiquées dans ledit premier cylindre (9), débouchant dans ledit second volume de soufflage (V2) et permettant une circulation efficace du gaz de soufflage, ledit second volume (V2) communiquant par des canaux (14) avec l'intérieur de la buse (15).
3/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des clapets (19) disposés dans le premier cylindre (9) et débouchant dans le second volume (V2), lesdits clapets ne s'ouvrant que dans le sens du premier cylindre (9) vers le second volume (V2) et étant tarés pour ne s'ouvrir que lorsque la pression dans le premier cylindre (9) atteint une valeur de seuil donnée correspondant à un arc occasionné par la coupure d'un courant de forte intensité, ledit second volume communiquant par des canaux (14) avec l'intérieur de la buse de soufflage (15).
4/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une chemise (70) séparant lesdits premier (V1) et second (V2) volumes, ladite chemise pouvant se déplacer contre l'action d'un ressort (73) lorsque la pression dans ledit premier volume (V1) atteint ledit seuil.
5/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit contact semi-fixe (4) est solidaire du piston de soufflage (8).
6/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le contact semi-fixe (4) est désolidarisé du piston (56).
7/ Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit second volume (V2) est associé à des moyens de communication (14, 20, 62, 72) avec la zone voisine de la buse de soufflage.
8/ Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de communication comprennent des canaux (14) pratiqués dans la paroi dudit second volume et au sein de la buse.
9/ Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de communication comprennent des clapets unidirectionnels (20) disposés entre le premier (V1) et le second (V2) volumes au voisinage de la buse (15).
10/ Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de communication comprennent un passage (62, 72) délimité par la buse et une partie conique (58B, 71) séparant lesdits premier (V1) et second (V2) volumes.
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