EP1152445A1 - Vacuum tube for an electrical protection apparatus such as a switch or a circuit breaker - Google Patents

Vacuum tube for an electrical protection apparatus such as a switch or a circuit breaker Download PDF

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EP1152445A1
EP1152445A1 EP01410038A EP01410038A EP1152445A1 EP 1152445 A1 EP1152445 A1 EP 1152445A1 EP 01410038 A EP01410038 A EP 01410038A EP 01410038 A EP01410038 A EP 01410038A EP 1152445 A1 EP1152445 A1 EP 1152445A1
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EP
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contact
contacts
arc
liquid
vacuum interrupter
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EP01410038A
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Hans Schellekens
Denis Giraud
Christophe Arnaud
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Schneider Electric Industries SAS
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Schneider Electric Industries SAS
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    • H01H33/66261—Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations

Definitions

  • the object of the present invention is to improve the breaking capacity of such bulbs without exercise manipulation on the arch.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

The vacuum module has a cylindrical enclosure (1) closed at each end (2,3). Two contacts (4,5) extend axially inside the enclosure, with one contact (5) displaced by an operating mechanism. The opening of the contacts creates an axial magnetic field to diffuse the arc. The cooling of the contacts is accelerated by a liquid flowing over the contact surface (7) during interruption of the current.

Description

La présente invention concerne une ampoule à vide notamment pour un appareil de protection électrique tel un interrupteur ou un disjoncteur, ladite ampoule comprenant une enveloppe de forme sensiblement cylindrique fermée par deux fonds, deux contacts d'arc s'étendant axialement à l'intérieur de l'enveloppe dont l'un au moins dit contact mobile est relié à un mécanisme de commande et est monté coulissant entre une position de fermeture des contacts correspondant à une position de repos de l'appareil et une position dans laquelle les contacts d'arc sont séparés et forment un arc électrique entre eux, la séparation des contacts entraínant la coupure du circuit électrique, ainsi qu'un moyen de production d'un champs magnétique axial de diffusion de l'arc dans la zone de formation de l'arc.The present invention relates to a vacuum interrupter, in particular for a protective device. electric such as a switch or a circuit breaker, said bulb comprising an envelope of substantially cylindrical shape closed by two bottoms, two arcing contacts extending axially inside the envelope, at least one of which says movable contact is connected to a control mechanism and is slidably mounted between a closed position of the contacts corresponding to a rest position of the device and a position in which the contacts arcs are separated and form an electric arc between them, the separation of the resulting contacts breaking the electrical circuit, as well as a means of producing a magnetic field axial arc diffusion in the arc formation zone.

Un telle ampoule est décrite par exemple dans les documents FR 2 682 808 ou FR 2 726 396.Such a bulb is described for example in documents FR 2 682 808 or FR 2 726 396.

La présente invention est basée sur les observations nouvelles suivantes. Le comportement de l'arc électrique est tel que malgré la présence de champs magnétiques axiaux importants, l'arc se concentre d'autant plus que l'intensité du courant est importante. L'arc diffus, couvrant toute la surface des contacts au moment de la coupure à courant faible, se transforme en un arc en forme de colonne, lequel arc chauffe intensément une partie réduite (10%) de la surface du contact d'arc. Cet arc électrique, compte tenu de la forte concentration de son intensité entraíne la fusion du matériau de contact au pied de l'arc. Le liquide qui en résulte s'étale sur la totalité des surfaces de contact. Ainsi, le liquide répartit l'énergie d'arc au-dessus des contacts. Ceci entraíne le refroidissement de l'arc en deux étapes. Tout d'abord, l'arc chauffe le matériau de contact jusqu'à sa fusion, puis le liquide s'écoule en dehors de la zone d'arc. Des solutions ont été proposées pour mieux répartir l'énergie d'arc de manière à augmenter le pouvoir de coupure. Toutes ces solutions agissent directement sur l'arc, par exemple élargissent la surface de l'arc, subdivisent l'arc ou font bouger l'arc. The present invention is based on the following new observations. The behavior of the electric arc is such that despite the presence of strong axial magnetic fields, the arc becomes more concentrated the greater the intensity of the current. The diffuse arc, covering the entire surface of the contacts at the time of breaking at low current, turns into an arc in the form of a column, which arc intensely heats a reduced part (10%) of the surface of the arcing contact. This electric arc, given the high concentration of its intensity causes the contact material to melt at the foot of the arch. The resulting liquid spreads over all of the contact surfaces. Thus, the liquid distributes the arc energy above the contacts. This causes the arc to cool in two stages. First, the arc heats up the contact material until it melts, then the liquid flows out of the arc zone. Solutions have been proposed to better distribute the arc energy so as to increase the breaking capacity. All these solutions act directly on the arc, for example widen the surface of the arc, subdivide the arc or move the arc.

On connaít également par ailleurs des ampoules dans lesquelles les contacts sont pourvus de fentes. Ces fentes sont destinées à réduire les courants induits en cas d'utilisation d'un champ magnétique axial, ou bien à créer un champ magnétique soit radial soit axial.Also known are bulbs in which the contacts are provided with slots. These slots are intended to reduce the induced currents when using a field magnetic axial, or to create a magnetic field either radial or axial.

La présente invention a pour but d'améliorer le pouvoir de coupure de telles ampoules sans exercer de manipulation sur l'arc.The object of the present invention is to improve the breaking capacity of such bulbs without exercise manipulation on the arch.

A cet effet, la présente invention a pour objet une ampoule à vide du genre précédemment mentionné, cette ampoule étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens, dits premiers, pour accélérer le refroidissement spécialement du matériau de contact sous forme liquide s'écoulant sur la surface de contact du ou des contacts pendant la coupure, ledit liquide provenant de la fusion du matériau de contact sous l'effet de la concentration de l'arc pendant la coupure.To this end, the present invention relates to a vacuum bulb of the kind previously mentioned, this bulb being characterized in that it comprises means, called prime, for accelerating the cooling especially of the contact material in liquid form flowing over the contact surface of the contact (s) during cutting, said liquid from the fusion of the contact material under the effect of the arc concentration during the cut.

Selon une réalisation particulière de l'invention, ces premiers moyens comprennent des moyens, dits seconds, pour augmenter la surface de contact entre le(s) contact(s) et le liquide précité, de manière à créer des surfaces cachées pour l'arc mais accessibles au liquide.According to a particular embodiment of the invention, these first means include means, called second, for increasing the contact surface between the contact (s) and the liquid above, so as to create hidden surfaces for the arc but accessible to the liquid.

Selon une réalisation particulière, ces moyens comprennent au moins une fente réalisée(s) dans l'un ou chacun des contacts et agencée(s) pour recevoir le liquide précité et à faciliter son écoulement.According to a particular embodiment, these means comprise at least one slit made in one or each of the contacts and arranged to receive the aforementioned liquid and to facilitate its flow.

Ainsi, dans cette réalisation, les fentes sont agencées pour recevoir le liquide, contrairement aux ampoules connues de l'art antérieur prévoyant des fentes dans les contacts. En effet, dans ces dernières ampoules, le liquide de contact, compte tenu de sa capillarité et de l'agencement de ces fentes, ne s'écoule pas à l'intérieur des fentes.Thus, in this embodiment, the slots are arranged to receive the liquid, unlike to bulbs known from the prior art providing slots in the contacts. Indeed, in these last bulbs, the contact liquid, taking into account its capillarity and the arrangement from these slots, does not flow inside the slots.

Selon une autre réalisation particulière, ces seconds moyens comprennent au moins un sillon apte à recevoir le liquide précité et s'étendant radialement à l'intérieur du(des) contact(s), à partir du voisinage de la partie centrale du (des) contact(s) jusqu'à sa (leur) périphérie. According to another particular embodiment, these second means comprise at least one groove able to receive the aforementioned liquid and extending radially inside the contact (s), from the vicinity of the central part of the contact (s) to its (their) periphery.

Selon une autre réalisation, ces seconds moyens comprennent au moins un orifice réalisé dans l'un ou chacun des contacts, le(s) dit(s) orifice(s) reliant la face supérieure et la face inférieure du (ou de chaque) contact et présentant un diamètre inférieur au diamètre de l'arc électrique.According to another embodiment, these second means comprise at least one orifice made in one or each of the contacts, the said port (s) connecting the upper face and the lower face of (or each) contact and having a diameter less than the diameter of the electric arc.

Selon une autre caractéristique, ces premiers moyens comprennent des moyens dits troisièmes pour accroítre la vitesse d'écoulement du liquide.According to another characteristic, these first means include so-called third means to increase the flow rate of the liquid.

Avantageusement, ces premiers moyens comprennent des seconds moyens et des troisièmes moyens, les seconds moyens comportant des fentes et, selon les troisièmes moyens, l'angle formé entre la direction du flux initial du liquide et la direction d'entrée du liquide dans les fentes est inférieur ou égal à 90°.Advantageously, these first means include second means and third means means, the second means comprising slots and, according to the third means, the angle formed between the direction of the initial flow of the liquid and the direction of entry of the liquid into the slots is less than or equal to 90 °.

Selon une autre caractéristique, selon ces seconds moyens, l'un ou chacun des contacts d'arc est creux et comporte un orifice dans sa surface de contact donnant accès à la surface opposée du (des) contact(s), laquelle surface opposée participe ainsi au refroidissement, l'alimentation du(des) contact(s) étant réalisée par la périphérie du(des) contact(s).According to another characteristic, according to these second means, one or each of the arcing contacts is hollow and has an opening in its contact surface giving access to the opposite surface of the contact (s), which opposite surface thus participates in cooling, feeding of the contact (s) being produced by the periphery of the contact (s).

Selon une caractéristique particulière, le(s) bord(s) du (des) contact(s) est (sont) découpé(s) de manière à créer une spire destinée à créer le champ magnétique axial de diffusion de l'arc précité.According to a particular characteristic, the edge (s) of the contact (s) is (are) cut out of so as to create a turn intended to create the axial magnetic field of diffusion of the arc cited above.

Selon une autre caractéristique particulière, le champ magnétique axial de diffusion crée est un champs multipolaire et l'un ou chacun des contacts comporte autant d'orifices que de pôles.According to another particular characteristic, the axial magnetic diffusion field created is a multipole field and one or each of the contacts has as many orifices as there are poles.

Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaítront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :

  • La figure 1 est une vue en perspective d'une ampoule à vide selon une première réalisation de l'invention,
  • La figure 2 est une vue en perspective de l'un des contacts d'arc de l'ampoule illustrée sur la figure précédente,
  • La figure 3 est une vue en perspective illustrant une autre réalisation d'un contact d'arc conformément à une autre réalisation de l'invention,
  • Les figures 4,5 et 6 illustrent respectivement trois autres réalisations d'un contact d'arc selon l'invention, et
  • La figure 7 illustre dans une vue en coupe axiale une ampoule à vide selon l'invention, de conception simplifiée.
However, other advantages and characteristics of the invention will appear better in the detailed description which follows and which refers to the appended drawings given solely by way of example and in which:
  • FIG. 1 is a perspective view of a vacuum interrupter according to a first embodiment of the invention,
  • FIG. 2 is a perspective view of one of the arcing contacts of the bulb illustrated in the preceding figure,
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating another embodiment of an arcing contact in accordance with another embodiment of the invention,
  • FIGS. 4,5 and 6 respectively illustrate three other embodiments of an arcing contact according to the invention, and
  • Figure 7 illustrates in an axial sectional view a vacuum interrupter according to the invention, of simplified design.

Sur les figures 1 et 7, on voit une ampoule à vide A destinée notamment à être intégrée dans un disjoncteur électrique moyenne tension afin de réaliser la coupure d'un circuit électrique en cas de défaut ou lors d'une commande d'ouverture volontaire du circuit électrique.In Figures 1 and 7, we see a vacuum interrupter A intended in particular to be integrated in a medium voltage electric circuit breaker in order to cut off an electrical circuit by in the event of a fault or during a command to open the electrical circuit voluntarily.

Cette ampoule A comprend de manière connue en soi, une enveloppe de forme cylindrique 1 fermée par deux fonds 2,3, deux contacts 4,5, dont l'un 4 dit fixe est solidaire de l'un 2 des fonds tandis que l'autre 5, dit mobile, est relié à un mécanisme de commande (non représenté) et est monté coulissant axialement à l'intérieur de l'enveloppe 1 entre une position de fermeture des contacts 4,5 correspondant à une position de repos du disjoncteur et une position dans laquelle les contacts 4,5 sont séparés et forment un arc électrique entre eux, la séparation des contacts entraínant la coupure du circuit électrique. Cette ampoule A comporte en outre un moyen M (fig.7) de production d'un champs magnétique axial destiné à réaliser la diffusion de l'arc entre les contacts. Chaque contact 4,5 est constitué par une pièce réalisée en un matériau de base 6 comportant sur sa face de contact 7 un matériau dit de contact 8 pouvant être réalisé dans le même matériau que le matériau de base.This bulb A comprises, in a manner known per se, a cylindrical envelope 1 closed by two bottoms 2,3, two contacts 4,5, one of which 4 says fixed is integral with one 2 of bottom while the other 5, said mobile, is connected to a control mechanism (not shown) and is slidably mounted axially inside the casing 1 between a position of closing of the contacts 4.5 corresponding to a rest position of the circuit breaker and a position in which the contacts 4,5 are separated and form an electric arc between them, the separation of the contacts causing the interruption of the electrical circuit. This bulb A has in addition a means M (fig. 7) for producing an axial magnetic field intended to perform the diffusion of the arc between the contacts. Each contact 4,5 is constituted by a part made of a base material 6 comprising on its contact face 7 a so-called contact material 8 can be made of the same material as the base material.

Selon l'invention, cette ampoule A comporte des moyens, dits premiers, pour favoriser le refroidissement du matériau de contact 8 sous forme liquide s'écoulant sur la surface de contact 7 des contacts 4,5 pendant la coupure.According to the invention, this bulb A comprises means, called prime, to promote the cooling of the contact material 8 in liquid form flowing over the surface of contact 7 of contacts 4,5 during the cut-off.

Selon une première réalisation de l'invention, ces moyens comprennent des moyens dits seconds pour augmenter la surface de contact entre le liquide et les contacts 4,5.According to a first embodiment of the invention, these means comprise so-called means seconds to increase the contact surface between the liquid and the contacts 4,5.

Selon les réalisations illustrées sur les figures 1 et 2, ces seconds moyens comprennent des fentes 10 réalisées dans l'un ou chacun des deux contacts 4,5. Chacun des (ou l'un des) deux contacts 4,5 comporte un certain nombre de fentes 10 traversant partiellement l'épaisseur du(des) contact(s) 4,5 et s'étendant radialement à partir du voisinage de la partie centrale 11 du (des) contact(s) 4,5 jusqu'à sa (leur) périphérie (12). Sur la figure 1 en particulier, on voit que les fentes 10 s'étendent chacune dans un plan formant un angle β compris entre 10° et 80° mais de préférence entre 10° et 45°, avantageusement 30°, avec le plan P des surfaces de contact 7 des contacts 4,5 de manière à faciliter l'entrée du liquide.According to the embodiments illustrated in Figures 1 and 2, these second means include slots 10 made in one or each of the two contacts 4,5. Each of (or one of) the two contacts 4,5 has a number of slots 10 partially passing through the thickness of the contact (s) 4.5 and extending radially from the vicinity of the central part 11 from (the) contact (s) 4.5 to its (their) periphery (12). In Figure 1 in particular, we see that the slots 10 each extend in a plane forming an angle β of between 10 ° and 80 ° but preferably between 10 ° and 45 °, advantageously 30 °, with the plane P of the surfaces of contact 7 of contacts 4,5 so as to facilitate the entry of the liquid.

Selon la réalisation illustrée sur la figure 3, le (ou chaque) contact 4,5 est (sont) pourvu(s) de sillons 13 aptes à recevoir le liquide précité et s'étendant radialement, lesdits sillons étant répartis sur la surface de contact 7 des contacts 4,5, tout autour des contacts 4,5, à partir du voisinage de la partie centrale 11 du (des) contact(s) 4,5 jusqu'à sa (leur) périphérie 12.According to the embodiment illustrated in FIG. 3, the (or each) contact 4.5 is (are) provided with grooves 13 able to receive the aforementioned liquid and extending radially, said grooves being distributed over the contact surface 7 of the contacts 4,5, all around the contacts 4,5, from the vicinity of the central part 11 of the contact (s) 4.5 to its (their) periphery 12.

Selon une autre réalisation non illustrée, ces seconds moyens comprennent un orifice ménagé au centre du (des) contact(s) 4,5, ledit orifice reliant la face supérieure à la face inférieure du contact, cette disposition étant efficace si les pieds d'arc brûlent autour de l'orifice.According to another embodiment not illustrated, these second means comprise an orifice at the center of the contact (s) 4,5, said orifice connecting the upper face to the lower face of the contact, this arrangement being effective if the arc feet burn around the orifice.

Selon une autre réalisation illustrée sur la figure 4, ces seconds moyens comprennent pour l'un ou chacun des contacts 4,5, un premier orifice 14 prévu au milieu du contact 4 et donnant accès à un second orifice cylindrique 15 prévu dans la tige 16 dudit contact. Dans cette réalisation, le diamètre des orifices est inférieur au diamètre de l'arc.According to another embodiment illustrated in Figure 4, these second means comprise for one or each of the contacts 4,5, a first orifice 14 provided in the middle of the contact 4 and giving access to a second cylindrical orifice 15 provided in the rod 16 of said contact. In this embodiment, the diameter of the orifices is less than the diameter of the arc.

En outre, dans cette réalisation, le pourtour de l'arc est augmenté, ce qui a pour effet d'augmenter la quantité de liquide qui peut s'écouler du pied d'arc vers la périphérie extérieure ou intérieure des contacts.In addition, in this embodiment, the periphery of the arc is increased, which has the effect increase the amount of liquid that can flow from the arch foot to the periphery exterior or interior of the contacts.

Selon une autre réalisation illustrée sur la figure 5, le (ou chacun des) contact(s) d'arc est (sont) creux et présente, sur sa(leur) surface de contact 7, un orifice 17 donnant accès à sa (leur) surface opposée 18. Dans ce cas, l'alimentation du (des) contact(s) 4,5 est réalisée par sa (leur) périphérie et la surface opposée 18 participe donc au refroidissement.According to another embodiment illustrated in FIG. 5, the (or each of) the arcing contact (s) is (are) hollow and has, on its (their) contact surface 7, an orifice 17 giving access to its (their) opposite surface 18. In this case, the supply of the contact (s) 4.5 is carried out by its (their) periphery and the opposite surface 18 therefore participates in cooling.

Avantageusement, le contact 4 ,5 est découpé de manière à créer une spire (non représentée) destinée à créer le champs magnétique axial de diffusion de l'arc précité.Advantageously, the contact 4, 5 is cut so as to create a turn (not shown) intended to create the axial magnetic field of diffusion of the above-mentioned arc.

Dans toutes ces réalisations prévoyant un orifice dans la surface de contact, il est nécessaire que le diamètre de l'orifice soit inférieur au diamètre de l'arc électrique pour obtenir une augmentation de la surface de contact entre le liquide et les contacts.In all these embodiments providing an orifice in the contact surface, it is necessary the diameter of the orifice is less than the diameter of the electric arc to obtain a increase in the contact surface between the liquid and the contacts.

Avantageusement, le diamètre de l'orifice est compris entre 0,1 et 0,3 fois le diamètre extérieur des contacts.Advantageously, the diameter of the orifice is between 0.1 and 0.3 times the diameter outside of the contacts.

Ainsi, dans toutes ces réalisations, la surface de contact entre les contacts d'arc 4,5 et le liquide a été augmentée. Cette surface supplémentaire est à la fois cachée (surfaces cachées 22) pour le plasma d'arc mais accessible pour le liquide, en particulier lorsque celui-ci s'écoule en suivant la pente légère des ailes des fentes 10. Il a été observé qu'une augmentation de 50% de la surface de contact permet d'augmenter le pouvoir de coupure de 20%.Thus, in all these embodiments, the contact surface between the arcing contacts 4,5 and the liquid has been increased. This additional surface is both hidden (hidden surfaces 22) for arc plasma but accessible for the liquid, in particular when the latter flows along the slight slope of the wings of the slots 10. It has been observed that a 50% increase in the contact surface increases the breaking capacity of 20%.

Selon une autre réalisation de l'invention, ce premier moyen pour faciliter le refroidissement du matériau de contact comprend un moyen, dit troisième, pour accroítre la vitesse d'écoulement du matériau sous forme liquide sur les contacts de manière que le liquide atteigne plus facilement les surfaces éloignées de la racine de l'arc. L'un des moyens pour améliorer l'écoulement du liquide en direction des surfaces éloignées de la racine de l'arc pourrait consister à jouer sur la mouillabilité entre le liquide et le matériau de base. Cette mouillabilité peut être améliorée soit en jouant sur la composition du matériau de contact en fusion soit en changeant la nature du matériau sur lequel le matériau de contact s'écoule.According to another embodiment of the invention, this first means to facilitate cooling of the contact material comprises a so-called third means for increasing the speed of material in liquid form flowing over the contacts so that the liquid more easily reaches surfaces far from the root of the arc. One of the ways to improve the flow of liquid towards surfaces far from the root of the arc could consist in playing on the wettability between the liquid and the base material. This wettability can be improved either by varying the composition of the contact material in fusion either by changing the nature of the material on which the contact material flows.

Un autre moyen pour accroítre la vitesse d'écoulement pourrait consister à diminuer la rugosité de la surface de contact par exemple en polissant la surface par voie mécanique ou par voie chimique, ou bien en réalisant un polissage par l'arc.Another way to increase the flow velocity could be to decrease the roughness of the contact surface for example by mechanically polishing the surface or chemically, or by performing an arc polishing.

Il sera avantageux d'utiliser en combinaison un moyen pour augmenter la surface de contact et un moyen pour faciliter l'écoulement.It will be advantageous to use in combination a means for increasing the contact surface and a means to facilitate the flow.

Ainsi, un moyen pour faciliter l'écoulement pourra être utilisé en combinaison avec les fentes. Ce moyen pourra consister à faciliter l'entrée dans les fentes. Pour ce faire et tel qu'illustré sur la figure 2, l'angle α entre la direction initialement radiale du flux du liquide et la direction des fentes sera inférieure ou égale 90°. Un tel angle d'entrée des fentes aura pour effet d'augmenter jusqu'à 5% le pouvoir de coupure.Thus, a means to facilitate the flow can be used in combination with the slots. This means may consist in facilitating entry into the slots. To do this and as illustrated on FIG. 2, the angle α between the initially radial direction of the flow of the liquid and the direction slots will be 90 ° or less. Such an angle of entry of the slots will have the effect increase the breaking capacity up to 5%.

Un autre moyen pour faciliter l'entrée dans les fentes pourra consister à choisir la direction du champ magnétique axial de manière que le liquide soit entraíné en direction des fentes. En effet, le courant traversant les contacts traverse également la couche liquide. A la surface, le courant a des composants axiaux et radiaux. En présence du champ magnétique, celui-ci crée avec le courant des forces de Lorentz agissant sur le liquide. On rappelle que ce champ magnétique est crée par une spire prévue à l'extérieur ou derrière les contacts. Un choix approprié de la direction du champ permet d'augmenter de 2 % le pouvoir de coupure. Another way to facilitate entry into the slots may be to choose the direction of the axial magnetic field so that the liquid is drawn towards the slots. In in fact, the current passing through the contacts also crosses the liquid layer. On the surface, the current has axial and radial components. In the presence of the magnetic field, it creates with the current of Lorentz forces acting on the liquid. Remember that this field magnetic is created by a coil provided outside or behind the contacts. A choice appropriate to the field direction increases the breaking capacity by 2%.

Le tableau ci-dessous indique le pouvoir de coupure de différentes ampoules à vide en fonction de leur surface, du nombre de fentes et de l'angle d'entrée. Type Surface en mm2 Fentes Angle d'entrée PdC en kA eff Standard 1846 Aucune --------------- 29,3 Fig.2 2655 6 inclinés 60° 33,5 Fig.2 3358 10 inclinés 90° 40,5 Fig.3 3097 8 sillons 0° 36,0 The table below shows the breaking capacity of different vacuum bulbs according to their surface, the number of slits and the angle of entry. Type Area in mm2 Slots Entry angle PdC in kA eff Standard 1846 Any --------------- 29.3 Fig. 2 2655 6 inclined 60 ° 33.5 Fig. 2 3358 10 inclined 90 ° 40.5 Fig. 3 3097 8 train paths 0 ° 36.0

En outre de tous ces moyens, il sera avantageux de subdiviser l'arc de manière à générer plusieurs sources de chaleur, ce qui facilitera encore l'écoulement et le refroidissement. Une technique connue pour diviser l'arc consiste à appliquer un champ magnétique dit multipôle.In addition to all these means, it will be advantageous to subdivide the arc so as to generate multiple heat sources, which will further facilitate flow and cooling. A known technique for dividing the arc consists in applying a so-called multipole magnetic field.

Selon la réalisation illustrée sur la figure 6, chacun des contacts 4 comporte deux parties de contact 4a,4b, chaque partie de contact comportant quatre orifices traversant 19, les orifices 19 de l'une 4a des parties de contact étant situés en regard des orifices 19 de l'autre 4b des parties de contacts. Ainsi, l'arc se subdivisera en plusieurs arcs parallèles et en autant de source de métal liquide. Le champ magnétique est créé d'une part par des pièces ferromagnétiques 21 situées à l'intérieur des contacts, d'autre part, par la rotation relative entre les deux contacts de telle sorte que la résistance magnétique soit minimale pour les lignes de champ qui traversent l'espace entre les contacts. L'alimentation des contacts est réalisée au centre des contacts de manière à pouvoir magnétiser correctement les pièces ferromagnétiques. Avantageusement, le diamètre des orifices est compris entre 0,05 et 0,4 fois le diamètre extérieur des contacts.According to the embodiment illustrated in FIG. 6, each of the contacts 4 comprises two parts of contact 4a, 4b, each contact part comprising four through holes 19, the holes 19 of one 4a of the contact parts being located opposite the orifices 19 of the other 4b of the parts of contacts. Thus, the arc will be subdivided into several parallel arcs and as many sources of liquid metal. The magnetic field is created on the one hand by ferromagnetic parts 21 located inside the contacts, on the other hand, by the relative rotation between the two contacts of so that the magnetic resistance is minimal for the field lines which cross the space between the contacts. The contacts are supplied with power at the contact center of so that ferromagnetic parts can be properly magnetized. Advantageously, the hole diameter is between 0.05 and 0.4 times the outside diameter of the contacts.

Il résulte de l'observation faite en début de ce texte selon laquelle l'arc se transforme en un arc diffus en forme de colonne, que le champ magnétique axial n'est utilisé par l'arc que partiellement. Ainsi, dans la réalisation décrite sur la figure 7, les effets du champ magnétiques ont été limités aux endroits où se situe l'arc. Pour ce faire, une spire 20 réduite en diamètre a été placée derrière les contacts 4,5, ladite spire 20 créant un champ magnétique axial suffisamment fort au centre des contacts 4,5 mais très faible voir même en sens opposé partout ailleurs. Cette réalisation particulière permet d'une part de réaliser une ampoule de conception simplifiée, et d'autre part, de limiter les pertes induites par les bobines, et donc l'échauffement engendré par la génération du champs magnétique.It results from the observation made at the beginning of this text according to which the arc is transformed into a columnar diffuse arc, that the axial magnetic field is only used by the arc partially. Thus, in the embodiment described in FIG. 7, the effects of the field have been limited to where the arc is located. To do this, a reduced turn 20 in diameter was placed behind the contacts 4.5, said coil 20 creating a magnetic field axial strong enough at the center of the contacts 4.5 but very weak or even in the opposite direction everywhere else. This particular embodiment allows on the one hand to produce a light bulb. simplified design, and on the other hand, to limit the losses induced by the coils, and therefore the heating generated by the generation of the magnetic field.

On a donc réalisé grâce à l'invention une ampoule à vide présentant un pouvoir de coupure particulièrement amélioré tout en conservant une structure simple et un encombrement réduit.Thanks to the invention, a vacuum interrupter has therefore been produced which has a breaking capacity. particularly improved while retaining a simple structure and a reduced bulk.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and illustrated which have been given by way of example only.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described thus as their combinations if these are carried out according to his spirit.

Claims (18)

Ampoule à vide, notamment pour un appareil de protection électrique tel un interrupteur ou un disjoncteur, ladite ampoule comprenant une enveloppe de forme sensiblement cylindrique fermée par deux fonds, deux contacts s'étendant axialement à l'intérieur de l'enveloppe dont l'un au moins dit contact mobile, est relié à un mécanisme de commande et est monté coulissant entre une position de fermeture des contacts correspondant à une position de repos de l'appareil et une position dans laquelle les contacts sont séparés et forment un arc électrique entre eux, la séparation des contacts entraínant la coupure du circuit électrique, ainsi qu'un moyen de production d'un champs magnétique axial de diffusion de l'arc dans la zone de formation de l'arc,
caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens, dits premiers, pour accélérer le refroidissement spécialement du matériau de contact (8) sous forme liquide s'écoulant sur la surface de contact (7) du ou desdits contacts (4,5) pendant la coupure, ledit liquide provenant de la fusion du matériau de contact sous l'effet de la concentration de l'arc pendant la coupure.Vacuum bulb, in particular for an electrical protection device such as a switch or a circuit breaker, said bulb comprising a casing of substantially cylindrical shape closed by two bottoms, two contacts extending axially inside the casing, one of which at least said mobile contact, is connected to a control mechanism and is slidably mounted between a closed position of the contacts corresponding to a rest position of the device and a position in which the contacts are separated and form an electric arc between them , the separation of the contacts causing the breaking of the electric circuit, as well as a means of producing an axial magnetic field of diffusion of the arc in the zone of formation of the arc,
characterized in that it comprises means, called prime means, for accelerating the cooling, especially of the contact material (8) in liquid form flowing over the contact surface (7) of the said contact (s) (4,5) during the cutting, said liquid coming from the fusion of the contact material under the effect of the concentration of the arc during the cutting. Ampoule à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que ces premiers moyens comprennent des moyens, dits seconds, pour augmenter la surface de contact (7) entre le(s) contact(s) (4,5) et le liquide précité de manière à créer des surfaces cachées (22) pour l'arc mais accessibles au liquide.Vacuum interrupter according to claim 1, characterized in that these first means comprise means, called second, for increasing the contact surface (7) between the contact (s) (4,5) and the aforementioned liquid of so as to create hidden surfaces (22) for the arc but accessible to the liquid. Ampoule à vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que ces seconds moyens comprennent au moins un fente (10) réalisée(s) dans l'un ou chaque contact (4,5) et agencée(s) de manière à recevoir le liquide précité et à faciliter son écoulement. Vacuum interrupter according to claim 2, characterized in that these second means comprise at least one slot (10) made in one or each contact (4,5) and arranged (s) so as to receive the liquid above and to facilitate its flow. Ampoule à vide selon la revendication 3, caractérisée en ce que ces seconds moyens comprennent plusieurs fentes (10) agencées tout autour du (ou des) contacts (4,5), lesdites fentes (10) s'étendant radialement à partir du voisinage de la partie centrale (11) du(des) contact(s) d'arc (4,5) jusqu'à sa (leur) périphérie (12).Vacuum interrupter according to claim 3, characterized in that these second means comprise several slots (10) arranged all around the (or) contacts (4,5), said slots (10) extending radially from the vicinity of the central part (11) of the arcing contact (s) (4,5) up to its (their) periphery (12). Ampoule à vide selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que chaque fente (10) s'étend dans un plan formant avec le plan P de la surface de contact (7) du contact (4,5), un angle β compris entre 10 et 80°.Vacuum interrupter according to claim 3 or 4, characterized in that each slot (10) extends in a plane forming with the plane P of the contact surface (7) of the contact (4,5), an angle β included between 10 and 80 °. Ampoule à vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que ces seconds moyens comprennent au moins un sillon (13) apte à recevoir le liquide précité et s'étendant radialement à l'intérieur du(des) contact(s) (4,5), à partir du voisinage de la partie centrale (11) du (des) contact(s) (4,5) jusqu'à sa (leur) périphérie (12).Vacuum interrupter according to claim 2, characterized in that these second means comprise at least one groove (13) capable of receiving the above-mentioned liquid and extending radially inside the contact (s) (4,5 ), from the vicinity of the central part (11) of the contact (s) (4,5) to its (their) periphery (12). Ampoule à vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que ces seconds moyens comprennent au moins un orifice réalisé dans l'un ou chacun des contacts (4,5), le(s)dit(s) orifice(s) reliant la face supérieure et la face inférieure du (ou de chaque) contact et présentant un diamètre inférieur au diamètre de l'arc électrique.Vacuum interrupter according to claim 2, characterized in that these second means comprise at least one orifice produced in one or each of the contacts (4,5), the said orifice (s) orifice (s) connecting the face upper and lower face of (or each) contact and having a diameter less than the diameter of the electric arc. Ampoule à vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que ces seconds moyens comportent au moins un premier orifice (14) prévu au milieu de l'un ou de chacun des contacts (4,5) et donnant accès à un second orifice cylindrique (15) prévu dans la tige (16) dudit (ou de chacun des) contact(s) (4,5), le diamètre des orifices étant inférieur au diamètre de l'arc électrique.Vacuum interrupter according to claim 2, characterized in that these second means comprise at least a first orifice (14) provided in the middle of one or each of the contacts (4,5) and giving access to a second cylindrical orifice ( 15) provided in the rod (16) of said (or each of) contact (s) (4,5), the diameter of the orifices being less than the diameter of the electric arc. Ampoule à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ces premiers moyens comprennent des moyens dits troisièmes, pour accroítre la vitesse d'écoulement du liquide.Vacuum interrupter according to any one of claims 1 to 8, characterized in that these first means comprise so-called third means, for increasing the speed of flow of the liquid. Ampoule selon la revendication 2 et 9, caractérisée en ce que les seconds moyens comprennent des fentes (10) selon la revendication 3 ou 4 et en ce que selon ces troisièmes moyens, l'angle α formé entre le flux initial du liquide et la direction d'entrée du liquide dans les fentes est inférieur ou égal à 90°.Bulb according to claim 2 and 9, characterized in that the second means comprise slots (10) according to claim 3 or 4 and in that according to these third means, the angle α formed between the initial flow of the liquid and the direction liquid inlet into the slots is less than or equal to 90 °. Ampoule selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que ces troisièmes moyens comportent un moyen pour produire un champ magnétique axial dont la direction est telle que le liquide est poussé en direction de l'entrée des fentes (10).Bulb according to claim 9 or 10, characterized in that these third means comprise means for producing an axial magnetic field whose direction is such that the liquid is pushed towards the entry of the slots (10). Ampoule à vide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface de contact (7) des contacts d'arc(4,5) est polie de manière à faciliter l'écoulement du liquide.Vacuum interrupter according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact surface (7) of the arcing contacts (4,5) is polished so as to facilitate the flow of the liquid. Ampoule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un moyen (19) pour subdiviser l'arc de manière à générer plusieurs sources de chaleur.Bulb according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises means (19) for dividing the arc so as to generate several heat sources. Ampoule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen de production du champ magnétique axial de diffusion de l'arc, est un moyen (20) pour produire un champ magnétique limité aux endroits où se trouve l'arc.Bulb according to any one of the preceding claims, characterized in that the means for producing the axial magnetic field for diffusing the arc, is a means (20) for producing a magnetic field limited to the places where the arc is located. Ampoule à vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que selon ces seconds moyens, l'un ou chacun des contacts d'arc (4,5) est creux et comporte un orifice (17) dans sa surface de contact (7) donnant accès à la surface opposée (18) du (des) contact(s), laquelle surface opposée (18) participe ainsi au refroidissement, l'alimentation du(des) contact(s) (4,5) étant réalisée par la périphérie (12) du(des) contact(s).Vacuum interrupter according to claim 2, characterized in that according to these second means, one or each of the arcing contacts (4,5) is hollow and has an orifice (17) in its contact surface (7) giving access to the opposite surface (18) of the contact (s), which opposite surface (18) thus participates in the cooling, the supply of the contact (s) (4,5) being carried out by the periphery ( 12) of the contact (s). Ampoule à vide selon la revendication 15, caractérisée en ce que le(s) bord(s) du (des) contact(s) est (sont) découpé(s) de manière à créer une spire destinée à créer le champ magnétique axial de diffusion de l'arc précité.Vacuum interrupter according to claim 15, characterized in that the edge (s) of the contact (s) is (are) cut out so as to create a turn intended to create the axial magnetic field of diffusion of the aforementioned arc. Ampoule à vide selon l'une quelconque des revendications 7,8 ou 15, caractérisée en ce que le diamètre de l'orifice (14,17) est compris entre 0,1 et 0,3 fois le diamètre extérieur des contacts (4,5). Vacuum interrupter according to any one of claims 7,8 or 15, characterized in that the diameter of the orifice (14,17) is between 0.1 and 0.3 times the outside diameter of the contacts (4, 5). Ampoule à vide selon les revendications 7 et 13, caractérisée en ce que le champ magnétique axial de diffusion crée est un champs multipolaire et en ce que l'un ou chacun des contacts (4,5) comporte autant d'orifices (19) que de pôles .Vacuum interrupter according to claims 7 and 13, characterized in that the axial magnetic diffusion field created is a multipolar field and in that one or each of the contacts (4,5) has as many orifices (19) as of poles.
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