EP0831505A1 - Disjoncteur de générateur avec résistance d'amortissement variable - Google Patents
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- EP0831505A1 EP0831505A1 EP97402135A EP97402135A EP0831505A1 EP 0831505 A1 EP0831505 A1 EP 0831505A1 EP 97402135 A EP97402135 A EP 97402135A EP 97402135 A EP97402135 A EP 97402135A EP 0831505 A1 EP0831505 A1 EP 0831505A1
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- H01H33/02—Details
- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/16—Impedances connected with contacts
- H01H33/165—Details concerning the impedances
Definitions
- the present invention relates to a circuit breaker generator with variable damping resistance.
- the first object of the invention is to propose a resistance increasing its initial value rapidly, passing, for example, from a few ohms to a few tens of ohms in 50 milliseconds in order to satisfy the two conditions simultaneously.
- a second object of the invention is to reduce the volume and the weight of the resistor.
- the self-regulating resistors polymer used in industry especially to heat water pipes to prevent freezing during winter.
- the resistor formed from a carbon black charged polymer having a low ohmic value lets a larger current flow, for example under a permanent voltage of 220V for an absorbed power of 30 to 40 W / m.
- the resistivity increases and the power consumed becomes much lower, ie less than 5 W / m.
- the solution proposed by the invention consists in using a variable resistor, consisting of polymer elements in a generator circuit breaker.
- a variable resistor consisting of polymer elements in a generator circuit breaker.
- the heating of the elements when they are traversed by a high current will lead to an abrupt rise in their resistivity from a certain temperature threshold, 120 ° C for example.
- the present invention presents a particular architecture for variable resistance. Said resistance is in the form of a rod made up of several resistive elements in series, separated by empty spaces.
- the assembly is covered with an insulating sheath and comprises flat electrodes, made of copper, mutually parallel and having edges curved outwards.
- the rod 1 is formed of elements of variable resistance 2 of length L in series and presented in the form of a parallelepiped.
- the basic resistance element 2 consists of a resistance matrix 3 made of a polymer charged with carbon black and provided with two electrodes, 4 and 5, flat, parallel, curved on the two longitudinal edges, of tinned copper and spaced apart. 'from each other by d mm.
- the purpose of the curvatures on the longitudinal edges is to avoid arcing at the corners.
- Resistor 2 advantageously has a resistivity of the order of a hundred ohms per centimeter, for example between 100 ⁇ .cm and 300 ⁇ .cm.
- the basic element 2 is protected from the outside by a rigid cross-linked insulating sheath 6 which covers the other elements in series and the free spaces 9 at the same time.
- the purpose of these free spaces is to prevent ignition under the effect of the potential difference between two successive polymer elements.
- the length 1 of these free spaces is 10 mm.
- a small hole 10 drilled in the protective casing 6 at the free spaces 9 allows the heated air to flow into these free spaces.
- the electrodes 4 and 5 have lengths equal to 2L + 1 and are staggered within the rods 1.
- FIG. 3 which schematically shows the overall arrangement of the generator circuit breaker
- the compartment 11 represents the main breaking chamber
- the compartment 12 the auxiliary breaking chamber used for breaking the residual current passing through the resistor 1 and for the '' isolate from the circuit.
- the auxiliary chamber 12 and the variable resistance rods 1 are in parallel with the main chamber 11.
- Several rods of variable resistance can be mounted in parallel with each other via the collectors 13 and 14.
- the connections 7 and 8 of the variable resistor are connected to the collectors 13 and 14 of the generator circuit breaker.
- FIG. 4 shows the arrangement of the resistance rods 1, in part, around the main chamber 11, in order to obtain an initial resistance of low value by placing said resistance rods 1 in parallel using the collectors 13 and 14. This provision is of course not limiting.
- FIG. 5 indicates an alternative embodiment of the rods in which the electrodes 4 and 5 have been replaced by cylindrical copper conductors arranged one above the other.
- the envelope 6 and the matrix 3 are also of cylindrical shape.
- the electrodes 4 and 5 have a diameter of the order of 4 mm, for a length L of the matrix 3 and a spacing 1 between the electrodes identical to those of the first embodiment.
- the equivalent volume is also 7000 cm 3 for a final resistance of 50 ohms.
Landscapes
- Adjustable Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Disjoncteur de générateur mettant en oeuvre des bâtonnets de résistance à polymère chargé de noir de carbone, lesdits bâtonnets étant composés d'éléments de résistance en série intercalés par des espaces libres et connectés par des électrodes en quinconce. <IMAGE>
Description
La présente invention concerne un disjoncteur de
générateur avec résistance d'amortissement variable.
Dans le domaine de l'appareillage et, notamment, pour
les disjoncteurs de générateur protégeant les alternateurs
de grande puissance, il est nécessaire d'équiper ces
disjoncteurs de résistances de faible valeur ohmique, ou
résistances d'amortissement, afin de réduire fortement la
vitesse d'accroissement de la tension transitoire de
rétablissement lors de la coupure.
Les résistances utilisées jusqu'à maintenant sont souvent des résistances céramiques à base de carbone ou graphite de valeur constante, se présentant sous la forme de disques.
Pour diminuer fortement le courant résiduel à couper par un disjoncteur auxiliaire, il est nécessaire d'avoir une résistance de forte valeur.
Les résistances utilisées jusqu'à maintenant sont souvent des résistances céramiques à base de carbone ou graphite de valeur constante, se présentant sous la forme de disques.
Pour diminuer fortement le courant résiduel à couper par un disjoncteur auxiliaire, il est nécessaire d'avoir une résistance de forte valeur.
Le premier but de l'invention est de proposer une
résistance augmentant sa valeur initiale rapidement,
passant, par exemple, de quelques ohms à quelques dizaines
d'ohms en 50 millisecondes afin de satisfaire aux deux
conditions simultanément.
Un second but de l'invention est de réduire le volume et le poids de la résistance.
Un second but de l'invention est de réduire le volume et le poids de la résistance.
On connaít par ailleurs les résistances autorégulantes à
polymère, utilisées dans l'industrie notamment pour chauffer
les conduits d'eau afin d'éviter le gel pendant l'hiver.
En effet à température basse, la résistance formée de polymère chargé de noir de carbone ayant une valeur ohmique faible laisse passer un courant plus grand, par exemple sous une tension permanente de 220V pour une puissance absorbée de 30 à 40 W/m.
A température plus élevée (en été par exemple), la résistivité augmente et la puissance consommée devient beaucoup plus faible, i.e. inférieure à 5 W/m.
Pour obtenir plus de renseignements sur le principe des résistances autorégulantes à polymère, on pourra se reporter à l'article de F. Legros, A. Brault et G. Lorguilloux, « Câbles autorégulants : principe et utilisation industrielle » (Société Acome, RGE n°11, décembre 1989).
En effet à température basse, la résistance formée de polymère chargé de noir de carbone ayant une valeur ohmique faible laisse passer un courant plus grand, par exemple sous une tension permanente de 220V pour une puissance absorbée de 30 à 40 W/m.
A température plus élevée (en été par exemple), la résistivité augmente et la puissance consommée devient beaucoup plus faible, i.e. inférieure à 5 W/m.
Pour obtenir plus de renseignements sur le principe des résistances autorégulantes à polymère, on pourra se reporter à l'article de F. Legros, A. Brault et G. Lorguilloux, « Câbles autorégulants : principe et utilisation industrielle » (Société Acome, RGE n°11, décembre 1989).
La solution proposée par l'invention consiste à utiliser
une résistance variable, constituée d'éléments en polymère
dans un disjoncteur de générateur. Ainsi, l'échauffement des
éléments lorsqu'ils sont traversés par un courant élevé,
conduira à une élévation brusque de leur résistivité à
partir d'un certain seuil de température, 120°C par exemple.
La présente invention présente une architecture particulière pour la résistance variable. Ladite résistance se présente sous la forme d'un bâtonnet constitué de plusieurs éléments résistifs en série, séparés par des espaces vides. L'ensemble est recouvert d'une gaine isolante et comporte des électrodes plates, en cuivre, parallèles entre elles et possédant des bords recourbés vers l'extérieur.
La présente invention présente une architecture particulière pour la résistance variable. Ladite résistance se présente sous la forme d'un bâtonnet constitué de plusieurs éléments résistifs en série, séparés par des espaces vides. L'ensemble est recouvert d'une gaine isolante et comporte des électrodes plates, en cuivre, parallèles entre elles et possédant des bords recourbés vers l'extérieur.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente
invention résulteront de la description qui va suivre en
référence aux dessins annexés dans lesquels :
Dans la figure 1, le bâtonnet 1 est formé d'éléments de
résistance variable 2 de longueur L en série et présentés
sous forme parallélépipèdique.
L'élément de base de résistance 2 constitué d'une matrice de résistance 3 en polymère chargé de noir de carbone et muni de deux électrodes, 4 et 5, plates, parallèle, recourbées sur les deux bords longitudinaux, en cuivre étamé et écartées l'une de l'autre de d mm.
Les courbures sur les bords longitudinaux ont pour but d'éviter des amorçages au niveau des angles.
La résistance 2 a avantageusement une résistivité de l'ordre d'une centaine d'ohms par centimètres, par exemple entre 100 Ω.cm et 300 Ω.cm.
L'élément de base 2 est protégé de l'extérieur par une gaine rigide isolante 6 réticulée qui couvre en même temps les autres éléments en série et les espaces libres 9.
L'objet de ces espaces libres est d'empêcher un amorçage sous l'effet de la différence de potentiel entre deux éléments en polymère successifs.
Préférentiellement, la longueur 1 de ces espaces libres est de 10 mm.
Un petit trou 10 percé dans l'enveloppe de protection 6 au niveau des espaces libres 9 permet d'écouler l'air chauffé dans ces espaces libres.
Les électrodes 4 et 5 ont des longueurs valant 2L+1 et sont disposées en quinconce au sein des bâtonnets 1.
L'élément de base de résistance 2 constitué d'une matrice de résistance 3 en polymère chargé de noir de carbone et muni de deux électrodes, 4 et 5, plates, parallèle, recourbées sur les deux bords longitudinaux, en cuivre étamé et écartées l'une de l'autre de d mm.
Les courbures sur les bords longitudinaux ont pour but d'éviter des amorçages au niveau des angles.
La résistance 2 a avantageusement une résistivité de l'ordre d'une centaine d'ohms par centimètres, par exemple entre 100 Ω.cm et 300 Ω.cm.
L'élément de base 2 est protégé de l'extérieur par une gaine rigide isolante 6 réticulée qui couvre en même temps les autres éléments en série et les espaces libres 9.
L'objet de ces espaces libres est d'empêcher un amorçage sous l'effet de la différence de potentiel entre deux éléments en polymère successifs.
Préférentiellement, la longueur 1 de ces espaces libres est de 10 mm.
Un petit trou 10 percé dans l'enveloppe de protection 6 au niveau des espaces libres 9 permet d'écouler l'air chauffé dans ces espaces libres.
Les électrodes 4 et 5 ont des longueurs valant 2L+1 et sont disposées en quinconce au sein des bâtonnets 1.
Dans la figure 3 qui montre schématiquement la
disposition d'ensemble du disjoncteur de générateur, le
compartiment 11 représente la chambre de coupure principale,
et le compartiment 12 la chambre de coupure auxiliaire
utilisée pour la coupure du courant résiduel traversant la
résistance 1 et pour l'isoler du circuit.
La chambre auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance variable 1 sont en parallèle avec la chambre principale 11.
Plusieurs bâtonnets de résistance variable peuvent être montés en parallèle les uns par rapport aux autres par l'intermédiaire des collecteurs 13 et 14.
Les connexions 7 et 8 de la résistance variable sont reliées aux collecteurs 13 et 14 du disjoncteur de générateur.
La chambre auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance variable 1 sont en parallèle avec la chambre principale 11.
Plusieurs bâtonnets de résistance variable peuvent être montés en parallèle les uns par rapport aux autres par l'intermédiaire des collecteurs 13 et 14.
Les connexions 7 et 8 de la résistance variable sont reliées aux collecteurs 13 et 14 du disjoncteur de générateur.
La figure 4 montre la disposition des bâtonnets de
résistances 1, en partie, autour de la chambre principale
11, afin d'obtenir une résistance initiale de valeur faible
par la mise en parallèle desdits bâtonnets de résistances 1
à l'aide des collecteurs 13 et 14.
Cette disposition n'est bien sûr pas limitative.
Cette disposition n'est bien sûr pas limitative.
Le dispositif fonctionne comme suit :
En fonctionnement normal, les chambres de coupure 11 et 12 sont fermées. Le courant traverse 11, celui passant par la chambre de coupure auxiliaire 12 et par la résistance 1 étant négligeable. L'élément 1 présente une résistance faible, par exemple 5 ohms à la température ambiante de 20°C.
A l'ouverture de l'interrupteur contenu dans la chambre principale 11 et au passage à zéro du courant de court-circuit, l'arc s'éteindra dans la chambre 11 s'il y a coupure définitive.
Pendant l'application de la tension transitoire de rétablissement aux bornes de la chambre de coupure principale 11, un courant résistif traverse la chambre de coupure auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance 1. Ce courant chauffe la matrice en polymère 3 contenue dans chacun des bâtonnets et fait augmenter fortement sa valeur ohmique à chaque alternance du courant résiduel.
Environ 50 ms après l'ouverture de la chambre de coupure principale 11, l'interrupteur contenu dans la chambre de coupure auxiliaire 12 s'ouvre et coupe le courant résiduel qui, par rapport à sa valeur initiale, est réduit de l'ordre de 10 fois. L'interrupteur de la chambre 12 n'a donc plus qu'un faible courant résistif à couper.
L'utilisation d'une résistance variable à polymère permet ainsi de pouvoir réduire fortement le pouvoir de coupure de l'interrupteur 11 et de diminuer aussi le volume et le poids de la résistance d'amortissement.
La forme parallélépipèdique et de faible dimension des bâtonnets de résistance variable 1 facilite aussi sa mise en parallèle autour de la chambre de coupure principale 11.
A titre d'exemple de réalisation, on pourra prendre pour un réseau de 17 kV avec une résistance initiale de 5 ohm les valeurs suivantes :
En fonctionnement normal, les chambres de coupure 11 et 12 sont fermées. Le courant traverse 11, celui passant par la chambre de coupure auxiliaire 12 et par la résistance 1 étant négligeable. L'élément 1 présente une résistance faible, par exemple 5 ohms à la température ambiante de 20°C.
A l'ouverture de l'interrupteur contenu dans la chambre principale 11 et au passage à zéro du courant de court-circuit, l'arc s'éteindra dans la chambre 11 s'il y a coupure définitive.
Pendant l'application de la tension transitoire de rétablissement aux bornes de la chambre de coupure principale 11, un courant résistif traverse la chambre de coupure auxiliaire 12 et les bâtonnets de résistance 1. Ce courant chauffe la matrice en polymère 3 contenue dans chacun des bâtonnets et fait augmenter fortement sa valeur ohmique à chaque alternance du courant résiduel.
Environ 50 ms après l'ouverture de la chambre de coupure principale 11, l'interrupteur contenu dans la chambre de coupure auxiliaire 12 s'ouvre et coupe le courant résiduel qui, par rapport à sa valeur initiale, est réduit de l'ordre de 10 fois. L'interrupteur de la chambre 12 n'a donc plus qu'un faible courant résistif à couper.
L'utilisation d'une résistance variable à polymère permet ainsi de pouvoir réduire fortement le pouvoir de coupure de l'interrupteur 11 et de diminuer aussi le volume et le poids de la résistance d'amortissement.
La forme parallélépipèdique et de faible dimension des bâtonnets de résistance variable 1 facilite aussi sa mise en parallèle autour de la chambre de coupure principale 11.
A titre d'exemple de réalisation, on pourra prendre pour un réseau de 17 kV avec une résistance initiale de 5 ohm les valeurs suivantes :
- l'écartement d entre les deux électrodes est de 10 mm ;
- la longueur h de chaque électrode est de 15 mm ;
- la longueur 1 des espaces libres est de 10 mm ;
- la longueur L d'une matrice de résistance est de 50 mm ;
- chaque bâtonnet de résistance 1 est formée de 10 éléments 2 en série ;
- 40 bâtonnets de résistance 1 sont placées en parallèle ;
La figure 5 indique une variante de réalisation des
bâtonnets dans laquelle on a remplacé les électrodes 4 et 5
par des conducteurs cylindriques en cuivre disposés l'un au
dessus de l'autre. L'enveloppe 6 et la matrice 3 sont aussi
de forme cylindrique. Les électrodes 4 et 5 ont un diamètre
de l'ordre de 4 mm, pour une longueur L de la matrice 3 et
un écartement 1 entre les électrodes identique à ceux du
premier mode de réalisation. Le volume équivalent est aussi
de 7000 cm3 pour une résistance finale de 50 ohms.
Bien que seuls deux modes de réalisation aient été
décrits, il est clair que toute modification ou amélioration
apportée à la présente invention et qui serait évidente pour
l'homme du métier est comprise dans le cadre de l'invention.
Claims (8)
- Disjoncteur de générateur mettant en oeuvre des résistances d'amortissement comportant des éléments en polymère chargé de noir de carbone caractérisé en ce que lesdites résistances sont agencées sous forme de bâtonnets (1) comportant plusieurs éléments de résistance (2) en série intercalés par des espaces libres (9), en ce que ledit bâtonnet est protégé par une enveloppe isolante de protection (6) et en ce que ledit bâtonnet est muni de deux électrodes (4 et 5) montées en quinconce.
- Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun des éléments de résistance (2) a une résistivité entre 100 Ω.cm et 300 Ω.cm.
- Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les bâtonnets (1) ont une forme parallélépipèdique et en ce que les électrodes (4 et 5) sont plates, parallèles entre elles et possèdent des bords recourbés vers l'extérieur.
- Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les bâtonnets (1) et les électrodes (4 et 5) ont une forme cylindrique.
- Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'un trou (10) est percé dans l'enveloppe (6) au niveau de chacun des espaces libres (9) pour permettre l'évacuation de la chaleur.
- Disjoncteur selon l'une des revendication 1 à 5 caractérisé en ce que chacun des éléments de résistance (2) a une longueur (L) de 50 mm environ.
- Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la longueur (1) de l'espace vide (9) est de 10 mm environ.
- Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la distance (d) entre les deux électrodes (4 et 5) est de 10 mm environ.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9611493 | 1996-09-20 | ||
| FR9611493A FR2753833B1 (fr) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | Disjoncteur de generateur avec resistance d'amortissement variable |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0831505A1 true EP0831505A1 (fr) | 1998-03-25 |
Family
ID=9495925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP97402135A Withdrawn EP0831505A1 (fr) | 1996-09-20 | 1997-09-15 | Disjoncteur de générateur avec résistance d'amortissement variable |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0831505A1 (fr) |
| FR (1) | FR2753833B1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2347796A (en) * | 1943-02-19 | 1944-05-02 | Sprague Products Company | Electrical resistor |
| GB858117A (en) * | 1956-07-06 | 1961-01-04 | English Electric Co Ltd | Improvements in and relating to electric resistors |
| EP0152718A1 (fr) * | 1984-02-16 | 1985-08-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Sectionneur pour appareillage de commutation haute tension, logé dans une enceinte métallique à gaz comprimé |
| FR2625626A1 (fr) * | 1987-12-30 | 1989-07-07 | Alsthom | Resistance de freinage pour reseau electrique a haute tension |
| EP0508647A2 (fr) * | 1991-03-25 | 1992-10-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Unité pour l'arrêt |
-
1996
- 1996-09-20 FR FR9611493A patent/FR2753833B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-15 EP EP97402135A patent/EP0831505A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2347796A (en) * | 1943-02-19 | 1944-05-02 | Sprague Products Company | Electrical resistor |
| GB858117A (en) * | 1956-07-06 | 1961-01-04 | English Electric Co Ltd | Improvements in and relating to electric resistors |
| EP0152718A1 (fr) * | 1984-02-16 | 1985-08-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Sectionneur pour appareillage de commutation haute tension, logé dans une enceinte métallique à gaz comprimé |
| FR2625626A1 (fr) * | 1987-12-30 | 1989-07-07 | Alsthom | Resistance de freinage pour reseau electrique a haute tension |
| EP0508647A2 (fr) * | 1991-03-25 | 1992-10-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Unité pour l'arrêt |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2753833A1 (fr) | 1998-03-27 |
| FR2753833B1 (fr) | 1998-10-23 |
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