FR2479587A1

FR2479587A1 - High power arc starting electrode - uses rod driven by double acting hydraulic cylinder to draw arc and blow air over arc to assist transfer to main electrode

Info

Publication number: FR2479587A1
Application number: FR8007033A
Authority: FR
Inventors: Serge Denoyer; Jacques Guerin; Maxime Labrot; Jean-Pierre Serrano
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1981-10-02
Also published as: FR2479587B1

Abstract

The appts. uses a double acting hydraulic cylinder to position the electrode, a conical hole in the end of the electrode, and by blowing air across the arc to hasten its transfer to the main electrode. The starter rod has a receptacle tip, with a conical hole in the end, fastened to a rod which has a piston fixed near its middle. The end of the rod opposite the arc is connected to a high power electric supply by a flexible cable. The piston is placed in a hydraulic cylinder with controlled hydraulic supply to both sides, allowing the rod to be accurately positioned. The rod is brought into contact with a stationary electrode then slowly drawn away. As the arc approaches the main electrode air is blown over the arc to hasten its transfer to the main electrode.

Description

La présente invention qui résulte de la collabora- tion du Commissariat à l'Energie Atomique et de Messieurs
Maxime LABROT, Serge-DENOYERg Jacques GUERIN et Jean-Pierre
SERRANO de la Société Nationale Industrielle Aerospatiale, est relative à une électrode de démarrage pour l'amorçage d'un arc électrique de grande puissance entre les deux élec- trodes d'une installation à haute tension.The present invention which results from the collaboration of the Atomic Energy Commission and of Gentlemen
Maxime LABROT, Serge-DENOYERg Jacques GUERIN and Jean-Pierre
SERRANO from the Société Nationale Industrielle Aerospatiale, relates to a starting electrode for striking a high-power electric arc between the two electrodes of a high-voltage installation.

On connaît de nombreux cas dans l'industrie ou il est nécessaire d'amorceur un arc électrique de grande puissance entre deux électrodes portées à des potentiels différents de plusieurs milliers de volts l'une de l'autre. C'est le cas en particulier des générateurs de gaz ionisé utilisés dans l'industrie pour tester des matériaux devant subir des conditions sévères de température et de pression. C'est le cas également dans de nombreuses machines électrostatiques fonctionnant à l'aide d'une décharge électrique à haute tension. Many cases are known in the industry where it is necessary to initiate a high power electric arc between two electrodes brought to potentials different from several thousand volts from one another. This is particularly the case with ionized gas generators used in industry to test materials that have to undergo severe temperature and pressure conditions. This is also the case in many electrostatic machines operating using a high voltage electrical discharge.

D'une manière générale, il est connu, pour amorcer un tel arc dans l'air, d'utiliser une électrode auxiliaire appelée généralement électrode de démarrage, mise en contact avec l'une des électrodes à haute tension et que l'on éloigne progressivement de celle-ci de manière à engendrer un arc électrique que l'on transfère en fin de mouvement de l'électrode de démarrage à la deuxième électrode à haute tension par soufflage à l'aide d'un courant d'air. Différenes modèles d'électrodes de démarrage existent actuelle- ment dans l'industrie, mais ils présentent souvent l'incon- vénient de s'user rapidement ou de conduire a' des détériorations locales de l'électrode à haute tension autour du point de contact. In general, it is known, to initiate such an arc in the air, to use an auxiliary electrode generally called start electrode, brought into contact with one of the high voltage electrodes and which is moved away gradually from the latter so as to generate an electric arc which is transferred at the end of movement from the starting electrode to the second high voltage electrode by blowing with the aid of an air current. Different models of starting electrodes exist in the industry today, but they often have the disadvantage of wearing out quickly or leading to local deterioration of the high voltage electrode around the point of contact. .

La présente invention a précisément pour objet une électrode de démarrage d'un type nouveau, qui permet une amélioration des conditions de fonctionnement par rapport à l'art antérieur connu et ce au moyen de dispositifs particulièrement simples à mettre en oeuvre. The present invention specifically relates to a starting electrode of a new type, which allows an improvement of the operating conditions compared to the known prior art and this by means of particularly simple devices to implement.

Cette électrode de démarrage est caractérisée en ce qu'elle est constituée par la tige métallique d'un vérin à double effet dont l'extrémité cylindrique est creusée d'une cuvette ayant sensiblement la forme d'un cône ou d'une calotte de révolution de section droite circulaire dont la base coïncide avec la section droite de ladite extrémité cylindrique et dont le sommet est situé sur l'axe de ladite tige, du côté opposé à son extrémité. This starting electrode is characterized in that it is constituted by the metal rod of a double-acting cylinder whose cylindrical end is hollowed out of a bowl having substantially the shape of a cone or a cap of revolution of circular cross section, the base of which coincides with the cross section of said cylindrical end and the apex of which is located on the axis of said rod, on the side opposite its end.

Selon l'invention, la manoeuvre de la -tige métal- lique à l'aide d'un vérin à double effet pouvant etre -com- mandé hydrauliquement ou pneumatiquement conduit à une grande souplesse dans la commande des mouvements de l'électrode, mais surtout, la forme très particulière de la cuvette creuse adoptant les profils d'un cane ou d'une-calotte de réps- lut ion de section droite circulaire situé au sommet de l'électrode améliore considérablement ' les conditions d'amorçage de l'arc. According to the invention, the operation of the metal rod using a double-acting cylinder which can be controlled hydraulically or pneumatically leads to great flexibility in controlling the movements of the electrode, but above all, the very particular shape of the hollow bowl adopting the profiles of a cane or of a repression cap of circular cross section located at the top of the electrode considerably improves the conditions of initiation of the bow.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture qui suit d'un- exemple de mise en oeuvre de l'électrode de démarrage, description qui sera faite à titre bien entendu limitatif en se référant aux figures 1 et la qui représentent en coupe une telle électrode de démarrage conforme à l'invention et l'extrémité de cette électrode
L'électrode de démarrage représentée sur la figure 1 se compose d'abord d'une structure de constitution d'un vérin à double effet qui comporte essentiellement un fourreau 1, un corps 2 et un cylindre 3 dans lequel coulisse un piston 4 en translation de façon étanche le long de la paroi interne du cylindre 3. Les différentes pièces précédentes sont assemblées les unes les autres par des moyens classiques, en général des vis et des joints, que l'on ne décrira pas en détail ci-après car ils ne font pas explicitement partie de l'invention.Anyway, the invention will be better understood on reading the following of an example of implementation of the starting electrode, description which will be made of course by way of limitation with reference to FIGS. 1 and la which represent in section such a starting electrode according to the invention and the end of this electrode
The starting electrode shown in Figure 1 first consists of a structure constituting a double-acting cylinder which essentially comprises a sheath 1, a body 2 and a cylinder 3 in which slides a piston 4 in translation tightly along the inner wall of the cylinder 3. The various preceding parts are assembled together by conventional means, generally screws and seals, which will not be described in detail below because they are not explicitly part of the invention.

Sur le piston 4, qui est constitué à cet effet en forme de cylindre creux, est fixée intérieurement une electrode de démarrage proprement dite 5, d'axe 6 à l'aide de l'écrou 7. On the piston 4, which is constituted for this purpose in the form of a hollow cylinder, is fixed internally a starting electrode proper 5, of axis 6 using the nut 7.

Conformément à l'invention, l'extrémité 8 de l'électrode de démarrage 5 a une forme très particulière que l'on voit agrandie sur la figure la. La face avant de cette extrémité 8 est creusée d'une cuvette 9 ayant la forme d'un cône ou d'une calotte de révolution de section droite circulaire dont la base 10 coincide avec la section droite terminale de l'extrémité 8 et dont le sommet 11. est situé sur l'axe 6 de l'électrode de démarrage 5, du c8té opposé à la base 10. Cette forme très particulière s'est révélée après de nombreux essais d'autres formes géométriques, comme étant la meilleure et donnant, lors de l'amorçage de l'arc électrique, des résultats sans commune mesure avec ceux obtenus à l'aide d'autres formes. According to the invention, the end 8 of the starting electrode 5 has a very particular shape which can be seen enlarged in FIG. The front face of this end 8 is hollowed out of a bowl 9 having the shape of a cone or a cap of revolution of circular cross section whose base 10 coincides with the terminal cross section of the end 8 and whose vertex 11. is located on the axis 6 of the starting electrode 5, from the side opposite to the base 10. This very particular shape has proved after numerous tests of other geometric shapes, as being the best and giving , when striking the electric arc, results that have no comparison with those obtained using other forms.

La translation du piston 4 dans le cylindre 3 est obtenue à volonté vers l'a^ánt5-ou vers l'arrière de l'appareil, selon que l'on met en pression hydraulique ou pneumatique la face arrière du piston 4 par l'orifice 17 et la conduite 17a ou la face avant de ce même piston 4 par l'or i- fice 18 et la conduite 18a. The translation of the piston 4 in the cylinder 3 is obtained at will towards the ^ ánt5- or towards the rear of the device, depending on whether the rear face of the piston 4 is put under hydraulic or pneumatic pressure by the orifice 17 and the line 17a or the front face of this same piston 4 through the orifice 18 and the line 18a.

Le fonctionnement de l'appareil est alors le suivant. On a représenté schématiquement les deux électrodes 12 et 13 entre lesquelles doit etre amorcé un arc électrique,
La surface 14 de l'électrode 12 peut être indifféremment de forme sphérique, toroïdale ou plane, l'angle a entre la tangente 15 à la surface 14 de l'électrode 12 au point de contact 16 et l'axe 6 de l'électrode 5 peut être variable.The operation of the device is then as follows. The two electrodes 12 and 13 are shown diagrammatically between which an electric arc must be struck,
The surface 14 of the electrode 12 can be either spherical, toroidal or planar, the angle a between the tangent 15 at the surface 14 of the electrode 12 at the point of contact 16 and the axis 6 of the electrode 5 can be variable.

L'amenée de courant pour alimenter cet arc a lieu dans le cable 19 monté directement sur l'électrode de démarrage 5 à son extrémité 20. Pour obtenir la mise en court-circuit des électrodes, on envoie par la chambre 17 de l'huile sous pression, ce qui agit sur le piston 4 et fait translater l'électrode de démarrage 5 jusqu'à ce qu'elle vienne au contact de l'électrode 12. A ce moment, le court-circuit ayant lieu, on cesse d'appliquer une pression en 17, et on l'applique au contraire en 18, ce qui agit sur le piston 4 en sens inverse et commence à provoquer.le retrait contrôlé de l'électrode 5 à partir de l'électrode 12, entrainant ainsi un amorçage 21 de l'arc électrique.The current supply to supply this arc takes place in the cable 19 mounted directly on the starting electrode 5 at its end 20. To obtain the short-circuiting of the electrodes, oil 17 is sent through the chamber under pressure, which acts on the piston 4 and causes the start-up electrode 5 to translate until it comes into contact with the electrode 12. At this time, the short-circuit occurring, we cease to apply pressure at 17, and it is applied on the contrary at 18, which acts on the piston 4 in the opposite direction and begins to cause the controlled withdrawal of the electrode 5 from the electrode 12, thus causing a ignition 21 of the electric arc.

L'électrode de démarrage 5 s'éloigne de l'électrode 12 pendant que l'on souffle un courant d'air schématisé par les flèches F dans l'espace interélectrodes 12 et 13. The starting electrode 5 moves away from the electrode 12 while an air current is shown schematically by the arrows F in the interelectrode space 12 and 13.

Ceci permet de transférer l'arc 21 directement entre les deux électrodes 12 et 13 à l'endroit voulu. L'opération peut ainsi être répétée un grand nombre de fois sans qu'il en résulte une usure exagérée de la partie extrême de llélec- trode de démarrage 5 ni de l'électrode à haute tension 12. This allows the arc 21 to be transferred directly between the two electrodes 12 and 13 at the desired location. The operation can thus be repeated a large number of times without resulting in excessive wear of the extreme part of the starting electrode 5 or of the high-voltage electrode 12.

Claims

CLAIM

Starting electrode for striking a high-power electric arc between two spherical, toroidal or plane electrodes of a high-voltage installation by igniting the arc between said starting electrode brought into contact with one electrodes and then gradually moving away from said starting electrode to transfer the end of the arc to the second electrode, characterized in that it is constituted by the metal rod of a double-acting cylinder whose cylindrical end is hollowed out of a bowl having substantially the shape of a cone or a cap of revolution of circular cross section whose base coincides with the cross section of said cylindrical end and whose apex is located on the axis of said rod , on the side opposite its end.