FR2520551A1 - Coupe-circuit a gaz du type auto-extincteur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN COUPE-CIRCUIT A GAZ DU TYPE AUTO-EXTINCTEUR. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN CORPS 2, UNE PLAQUE A BORNES 1, UNE TUBULURE 3, UNE CHAMBRE DE FORMATION DE L'ARC 21, DES CHAMBRES DE STOCKAGE DE GAZ 13A, 13B, 13C, UN CONTACT D'ARC STATIONNAIRE 5, UN CONTACT D'ARC MOBILE 6, UN MOYEN DE MANOEUVRE 11, ET UN MOYEN REGULATEUR DE LA PRESSION DU GAZ EVACUE DE LA CHAMBRE DE STOCKAGE DE GAZ. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE ELECTRIQUE.

Description

2520551 '

La présente invention se rapporte à un c pe-cir-

cuit à gaz du type auto-extincteur.

t Un coupe-circuit connu de ce type est illustré sur les figures 1 à 3 des dessins et il comprend une plaque à bornes stationnaire du côté alimentation en

c Durantetune plaque à bornes 10 du côté charge Un orga-

ne formant corps 2 a une première extrémité fixée àâ'la

bornes 1 côté alimentation en courant, et à l'autre extré-

mité de l'organe formant corps 2 se trouve une tubulure 3 qui est formée en un matériau isolant et un piston stationnaires frnm en un matériau isolant Un contact à arc stationnaire 5 est fixé à la plaque à bornes 1 Un

contact à arc mobile 6 est couplé à un mécanisme d'en-

traînement (non représenté) et il est placé de façon à

être mobile afin d'être ainsi librement inséré dans le con-

tact à arc 'stationnaire 5 ou d'en être retiré Un con-

tact principal mobile 7 est formé d'un matériau Electrique-

ment conducteur et il est fixé au contact à arc mobile 6.

Un contact principal stationnaire 8 côté alimentation en courant est fixé à une extrémité à la plaque à bornes

1 côté alimentation en courant et il est adapté à son au-

tre extrémité, à être en contact coulissant avec le con-

tact principal mobile 7 de façon que du courant puisse être conduit entre eux Un contact principal stationnaire côté charge 9 a une extrémité qui est fixée à la plaque

à bornes côté charge 10 et son autre extrémité est en con-

tact avec le contact principal mobile 7 Dans la plaque

à bornes côté charge 10 se trouve un palier 12 qui suppor-

te une tige Il qui est fixée au contact à arc mobile 6 et qui relie celuici au contact principal mobile 7 A l'intérieur de l'organe formant corps 2 se trouve une

chambre 7 de stockage de gaz contenant un fluide d'ex-

tinction de l'arc comm SF 6 gazeux Une chambre d'aspira-

tion 14 est définie par les éléments 7, 4 et 3 La tubu-

lure 3 a une ouverture conique de guidage 15 par o on obtient une communication entre les chambres 13 et 14 quand les contacts 6 et 7 ont été déplacés à une positten telle que le contact 6 soit séparé du contact 5 Lorsque les contacts 6 et 7 ont été totalement ouverts à unes position d'extinction de l'arc, un passage 16 du gaz est formé pour mettre l'intérieur de la chambre d'aspiration

14 en communication avec un réservoir extérieur (non re-

présenté) rempli du fluide d'extinction de l'arc, c'est-

à-dire SF 6 gazeux ou analogue (voir figure 3) Un tel récipient extérieur peut par exemple être un récipient entourant le dispositif représenté sur les figures 1 à

3 et qui-est rempli d'un fluide d'extinction de l'arc.

La communication entre la chambre de stockage 15 et ce récipient extérieur est obtenuepar une fente 17 qui est formée dans la plaque à bornes 1 De même, des trous 19 dans la plaque à bornes 10 permettent une communication de ce récipient extérieur avec une chambre 18 définie

par les éléments 7, 9 et 10 Lorsque l'on utilise le dis-

positif représenté sur les figures 1 à 3, un arc 20 se

forme dans une chambre 21 de formation de l'arc Le con-

tact principal stationnaire 8 côté alimentation en courant et le contact principal stationnaire 9 côté charge sont coaxiaux et sont généralement concentriques aux plaques à bornes 1 et 10 et à l'organe formant corps 2 La tige

11 qui relie le contact à arc mobile 6 et le contact prin-

cipal mobile 7 a la forme d'un arbre qui est couplé au mécanisme d'entraînement (non représenté) et qui est

tourillonné dans le palier 12.

On décrira maintenant le fonctionnement de ce coupe-circuit connu La figure 1 illustre le coupe-circuit

en position de coupe-circuit fermé Le courant peut s'écou-

ler de la plaque à bornes 1 côté alimentation en courant

à travers le contact principal stationnaire 8 côté alimen-

tation en courant, le contact principal mobile 7 et le contact principal stationnaire côté charge 9 jusqu'à la plaque à bornes 10 côté charge Une partie du courant

est a=t 4 " le long c'unr trajet qui s'ét-md de la pla-

qm & iwaes I mst 4 ai Umetatomo en mùrnt à travers le contact à arc stationnaire 5, le contact à arc mobile 6, le contact principal mobile 7 et le contact principal stationnaire 9 côté charge jusqu'à la plaque à bornes

côté charge 10.

Quand unerc doit être formé, une commande de dégagement est appliquélau mécanisme d'entraînement (non représenté) et lé contact à arc mobile 6 et le contact

mobile principal 7 commencent à se déplacer dans la direc-

tion de la flèche a comme cela est indiqué sur la figu-

re 2 et ce mouvement s'effectue par une course prédéter-

minée d'ess yage Par ce mouvement, le contact mobile prin-

cipal 7 se sépared'abord du contact principal stationnaire 8 de façon que tout le courant s'écoule alors à travers

les éléments 1, 5, 6, 7, 9 et 10 Subséquemment, le con-

tact à arc mobile 6 se sépare du contact à arc station-

naire 5 au bout d'un temps prédéterminé, et l'arc électrique 20 se forme entre les contacts et 6 dans La chambre 21 de formation de l'arc (voir figure 2) A ce moment, le contact principal cylindrique

mobile 7 se déplace versla gauche en regardant la fi-

gure 2 en contact de glissement avec le piston station-

naire 4 formé en un matériau isolant Ce mouvement de sé-

paratiori des contacts augmente ainsi le volume de la cham-

bre d'aspiration 14 et y abaisse la pression du fluide.

La formation de l'arc 20 libère de l'énergie thermique qui

augmente la température et la pression du fluide d'extinc-

tion de l'arc dans la chambre 21 de formation de l'arc, et ce fluide à température et pression accrues retourne

dans la chambre de stockage de gaz 13 comme cela est indi-

qué par les flèches b et b' ( ce phénomène est appelé

"retour de ltàrc "), et ce fluide à pression et tempéra-

ture accrues se mélange au fluide d'extinction de l'arc

à une basse température qui est contenu dans la cham-

bre 13 de stockage de gaz Ainsi, la pression du fluide

d'extinction de l'arc dans la chambre de stockage augmen-

te, donc le contact à arc mobile 6 se déplace d'autant plus.

Dans ce cas, comme le montre la figure 3, quand le contact à arc mobile 6 a traversé l'ouverture de guidage 15 à la partie extrême avant de la tubulure d'isolement 3,

la chambre de stockage de gaz 13 et la chambre d'aspira-

ration 14 sont en communication l'une avec l'autre par l'ouverture 15 et la chambre 21 de formation de l'arc. A ce moment, le fluide d'extinction de l'arc dans la

chambre 13 de stockage de gaz est soufflé vers l'exté-

rieur contre l'arc 20, comme cela est indiqué par les

flèches c et d', et il s'écoule dans la chambre d'aspi-

ration 14 par la chambre 21 de formation de l'arc et l'ouverture 15 Comme le montrent les flèches dl et d'1, une partie du fluide d'extinction de l'arc est évacuée dans le récipient de fluide extérieur (non représenté) par la fente 17 qui est prévue dans la plaque à bornes 1

côté alimentation en courant Tandis que le fluide d'ex-

tinction de l'arc de la chambre de stockage de gaz 13 s'écoule dans la chambre d'aspiration 14, ce fluide refroidit l'arc 20 dans l'ouverture 1 donc l'arc syéteint

et le courant entre les contacts 5 et 6 est interrompu.

Comme, lorsque le coupe-circuit est à la condition illus-

trée sur la figure 3, la pression dans la chambre d'aspi-

ration 14 a augmenté, le fluide d'extinction de l'arc dans la chambre d'aspiration 14 est évacué à travers le passage 16 dans le récipient extérieur, comme cela est indiqué parles flèches e et e' Ainsi, la condition d'isolement entre le contact à arc stationnaire 5 et le contact à arc mobile 6 est maintenue, et l'interruption

de l'arc est accomplie.

La description ci-dessus concerne l'opération-

du coupe circuit des figures 1 à 3 en conditions de

courant élevé On décrira maintenant le mode d'inter-

ruption de l'arc dans les conditions o le courant s'écoule & Ie plaies à bornes 1 et 10 est de valeur faible cumoyaiw Comme le montre la figure 3, quand le mouvement du contact principal mobile 7 a augmenté le volume de la chambre d'aspiration 14 et abaissé la pression du fluide y régnant, le fluide à basse temp 4 trature et à haute propriété d'isolement s'écoule du récipient du fluide extérieur par la fente 17 dans la chambre d'aspiration 14 tout en

traversant l'arc 20, comme cela est indiqué par les flè-

ches en pointillés dg et d'2 Cela est dû au fait que

l'énergie thermique produite par l'arc n'est pas suffi-

sante pour augmenter la pression dans la chambre 13 à un niveau requis pour provoquer un passage du fluide de la chambre 13 à travers la fente 17, comme cela est indiqué par les flèches d 1 et d'1 Quand le fluide d'extinction de l'arc croise l'arc 20 dans l'ouverture , l'arc 20 est refroidi et son énergie thermique est absorbée, donc le courant est interrompu à un point de courant nul La pression dans la chambre d'aspiration 14

augmente du fait de l'absorption de l'énergie thermi-

que de l'arc 20 et le fluide est évacué à travers le pas-

sage 16 dans le récipient extérieur comme cela est indi-

qué par les flèches e et e' Ainsi, la condition d'iso-

lement entre le contact à arc stationnaire 5 et le contact à arc mobile 6 est maintenue,et l'interruption du courant de formation de l'arc de valeur faible ou moyenne peut

être accomplie.

Cependant, dans cet agencement connu illustré sur les figures 1 à 3, le volume du stockageëb pz 13 est conçu pour obtenir une extinction de l'arc dans le cas de valeurs de fort courant de l'arc Cependant, dans le cas o des valeurs de courant faibles ou moyennes sont

employées pour la formation de l'arc, l'énergie thermi-

que résultante de l'arc 20 est telle que l'augmentation

de pression dans la chambre 13 est insuffisante pour obte-

nir une interruption du courant de l'arc et pour éteindre l'arc Dans cet agencement connu, afin de garantir une extinction forcée de l'arc, il est nécessaire de prévoir une aspiration dans la chambre 14 qui communique avec la chambre 13 par l'ouverture 15 Cela permet de créer une situation o, même avec un niveau relativement faible

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de l'augmentation de pression dans la chambre 13, on pro-

duit une différence de pression entre la chambre d'aspi-

ratbi 14 et la chambre de stockage de gaz 13 et le ré-

cipient de fluide extérieur Cela nécessite une force de fonctionnement qui est le produit de la différence de pression et de l'aire en section du cylindre définissant la chambre d'aspiration Par exemple, afin de produire une différence de pression de 2 bars dans le cas d'un cylindre d'un diamètre de 140 mm, il faut une force de fonctionnement 4 e 142 x r 2 bars = 300 bars Comme la chambre d'aspiratio W 14 et l'ouverture 15 viennent en communication, la température augmente du fait de l'énergie thermique de l'arc 20 et l'entrée du fluide qui est soufflé par la chambre 13 de stockage de gaz , contre l'arc 20, et le fluide d'extinction de l'arc contenant un gaz électriquement conducteur sont attirés dans la chambre d'aspiration 14 Par suite, la température et la pression dans la chambre d'aspiration 14 augmentent

et la condition d'isolement baisse.

En tenant compte de ce qui précède, la présente invention a pour objet un coupe-circuit a gaz du type

auto-extincteur perfectionné o il est possible de sur-

monter les inconvénients de tels coupe-circuits connus.

La présente invention a pour objet plus spéci-

fique un tel-coupe-circuit permettant d'éviter la nécessité de prévoir une chambre d'aspiration afin de produire une fonction forcée d'extinction dans des conditions de niveaux

faible et moyen de courant de formation de l'arc.

La présente invention a pour autre objet un tel coupe-circuit qui peut fonctionner automatiquement selon le niveau relatif du courant de formation de l'arc pour

garantir une auto-extinction de l'arc.

Ces objectifs sont obtenus selon l'invention en prévoyant un organe formant corps ayant une première extrémité connectée solidement à une plaque à bornes et

une seconde extrémité Une tubulure formée en un maté-

riau 6 lectriquement isolant est connectée à la seconde

extrémité de l'organe formant corps et définit une commu-

nication d'ouverture de tubulure avec l'intérieur de lorgane formant corps L'intérieur de l'organe formant corps comprend une chambre de formation de l'arc qui est adjacente à la tubulure et à la chambre de stockage de

gaz, de telles chambres étant remplies d'un gaz d'extinc-

tion de l'arc Un contact à arc stationnaire est élec-

triquement connecté à la plaque à bornes et il est placé dans l'organe formant corps en un emplacement faisant

face à l'ouverture de la tubulure Un contact à arc mobi-

le est monté pour un mouvement à travers l'ouverture de la tubulure entreune-position fermée du coupe-circuit, o le contact à arc mobile s'étend à travers la tubulure en contact de circuit fermé avecle axntct àarc stationnaire et une position ouverte du coupe-circuit o le contact

à arc mobile est espacé vers l'extérieur de la tubulure.

Le contact à arc mobile passe de la position fermée à la position ouverte pendant l'application d'un courant de formation de l'arc entre les contacts à arc stationnaire et mobile, permettant ainsi la formation-d'un arc entre

eux Un tel arc produit de l'énergie provoquant une aug-

mentation de pression du gaz d'extinction de l'arc dans la chambre de formation de l'arc et ensuite dans la chambre de sbndgede gaz A l'interruption du courant de formation de l'arc, le gaz sous pression de la chambre de stockage de gaz en est évacué à travers l'ouverture de la tubulure pour éteindre l'arc La pression du gaz sous pression évacué de la chambre de stockage de gaz est régulée en fonction du courant de formation de l'arc pour garantir que le gaz sous pression sera à une pression pour obtenir une extinction de l'arc Des séparations divisent la

chambre de stockage de gaz en un certain nombre de sous-

chambres, chaque sous-chambre ayant une sortie commu-

niquant avec la chambre de formation de l'arc Une vanne est placée entre la chambre de formation de l'arc et au moins certaines des sorties des sous-chambres et elle

est montée pour un mouvement au loin de la chambre de for-

mation de l'arc en réponse à l'augmentation de pression

du gaz quis'y trouve La vanne relie la chambre de forma-

tion de l'arc à un certain nombre de sous-chambroe suffisam-

ment pour garantir que, selon le niveau relatif du niveau de formation de l'arc et la pression dans la chambre de

formation de l'arc, la pression du gaz stocké dans ce cer-

tain nombre de sous-chambres permettra d'atteindre l'ex-

tinction de l'arc Le gaz dans la chambre de formation de l'arc ayant sa température et sa pression accrues par l'énergie thermique de l'arc, retourne dans ce nombre de sous-chambres et se mélange au fluide qui s'y trouve, avec

ainsi pour résultat un mélange de gaz ayant une tempéra-

ture suffisamment faible et une pression suffisamment élevée pour obtenir une extinction de l'arc, en fonction

du niveau du courant employé pour la formation de l'arc.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la vanne est maintenue à sa position active en étant espacée de la chambre de formation de l'arc pendant un temps prédéterminé jusqu'à ce que l'arc soit éteint, et

ensuite la vanne est ramenée à sa position d'origine.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels:

la figure 1 est une vue en élévation, partiel-

lement en coupe, d'un coupe-circuit à gaz du type auto-

extincteur connu illustré à sa position de circuit fermé; la figure 2 est une vue semblable àla figure 1 mais montrant le coupe-circuit à sa position de formation de l'arc; la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 mais montrant le coupe-circuit connu en position d'extinction de l'arc;

la figure 4 est une vue en élévation, partiel-

lement en coupe, d'un coupe-circuit à gaz du type auto-

extincteur selon un mode de réalisation de l'invention, qui est illustré à sa position fermée; la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 mais montrant le coupe-circuit à sa position de formation de l'arc; la figure 6 est une vue semblable à la figure

4 mais montrant le coupe-circuit à sa position d'extinc-

tion de l'arc; la figure 7 est une vue semblable à la figure

4 mais illustrant une modification de ce mode de réalisa-

tion;

la figure 8 est une vue en élévation, partiel-

lement en coupe, d'un coupe-circuit à gaz du type auto-

extincteur selon un autre mode de réalisation de l'inven-

tion, illustré à sa position fermée; la figure 9 est une vue semblable à la figure 8 montrant le coupe-circuit à sa position de formation de l'arc; la figure 10 est une vue semblable à la figure 8 mais montrant le coupecircuit à sa position d'extinction de l'arc; et la figure 11 est une vue semblable à la figure

8 mais montrant une modification de ce mode de réalisation.

Avant de procéder à une description détaillée

des divers modes de réalisation spécifiques de l'invention, on se dirigera vers le fait que sur toutes les figures

des dessins, les mêmes chiffres de référence ou des chif-

fres semblables sont employés pour désigner des éléments

semblables ou identiques.

Un premier mode de réalisation de l'invention est illustré sur les figures 4 à 6, et un grand nombre

de ses éléments sont semblables aux éléments décrits ci-

dessus pour le coupe-circuit connu des figures 1 à 3, et

en conséquence les mêmes chiffres de référence sont employés.

Un contact principal mobile conducteur de courant 7 ' est connecté à une tige 11 et il peut être formé, à son côté alimentation en courant, d'un certain nombre de doigts

de contact agencés de façon annulaire Le contact 7 'caa-

t L Etiti nou plusieurs trous 70 ' pour le passage du fluide.

Un organe formant corps extérieur 2 ' est fixé à la pla- que à-bornes 1 côté alimentation et il est formé en un matériau éléctriquement conducteur L'organe 2 ' sert ainsi de contact stationnaire du côté alimentation en courant qui est contacté par le contact principal mobile 7 ' pendant la position fermée du coupe-circuit, comme le montre la figure 4 L'intérieur de l'organe formant corps 2 ', plutôt que de définir une seule chambre de stockage de gaz comme dans le coupe-circuit selon l'art antérieur

des figures 1 à 3, est séparé en un certain nombre de sous-

chambres, par exemple trois sous-chambres 13 a, 13 b, 13 c

comme on peut le voir sur les dessins Plus particulière-

ment, des organes formant corps internes 22 a, 22 b et 22 c sont montés dans l'organe formant corps externe 2 ' pour

définir les sous-chambres, dont chacune a une sortie com-

muniquant avec la chambre 21 de formation de l'arc.

Une vanne 23 sensible à la pression (par exem-

ple de configuration cylindrique), est placée entre la chambre 21 de formation de l'arc Et au moins une prtie cbsates des sous-chambres et elle est montée pour un mouvement au loin de la chambre 21 de formation de l'arc en réponse à une augmentation de la pression y régnant lors de la production d'un arc 20 Ainsi, d'autant plus importante est la pression du fluide dans la chambre 21 de formation de l'arc, d'autant plus importante est la distance dont

la vanne 23 s'éloigne de la chambre de formation de l'arc.

Ainsi, plus la pression est importante dans la chambre 21 ' de formation(de l'arc, selon le courant de formation de

l'arc, plus grand est le nombre de sortiesdes sous-cham-

bres 13 a, 13 b, 13 c ouvertes successivement par le mouve-

ment de la vanne 23 Un tule de support 24 supporte la vanne 23 et le contact à arc stationnaire 5 lui est également attaché Le courant s'écoule de la plaque à bornes 1 côté alimentation en courant par le tube de support 24 jusqu'au contact à arc stationnaire 5 Une chambre à ressort 240 reçoit un ressort de retour 25 qui sollicite normalement la vanne 23 vers la chambre de formation de l'arc à sa position d'origine de la figure

4 et o des parties d'arrêt 220 a, 220 b des organes for-

mant corps internes 22 a, 22 b respectivement, sont en abou-

tement avec la vanne 23 et arrêtent un plus ample mouve-

ment de celle-ci.

La vanne 23 est couplée, par exemple au moyen de tiges isolantes 30 et d'un disque de couplage 29, à un élément de verrouillage 26, ayant par exemple une

crémaillère comme cela est illustré sur les dessins.

Une dent ou un rochet 27 est monté pivotant et est sol-

licité par un ressort de retour 28 en engagement avec le

verrouillage 26 Un dispositif de libération ou déblo-

cage pour libérer l'engagement du rochet 27 avec le verrouillage 26 comprend une bobine magnétique 31, un noyau

stationnaire 32, un noyau mobile 33 et un ressort de re-

tour 34 Lors de la mise en action de la bobine magnétique

31, le noyau mobile 33 est attiré vers le noyau station-

naire 32, faisant ainsi pivoter le rochet 27 contre la

force du ressort 28 hors d'engagement avec le verrouil-

lage 26 Cela permet au ressort 25 de ramener la vanne 23 à sa position d'origine représentée sur la figure 4 En conséquence, quand la vanne 23 est éloignée de la chambre 21 de formation de l'arc, un mouvement de retour de la

vanne est initialement empêché par l'agencement de verrouil-

lage, pour des raisons qui seront décrites en plus de dé-

tails ci-après L'agencement de verrouillage est entouré d'un boîtier isolant 35 traversé de passages 350 a,350 b pour supporter le verrouillage 26 Un signal électrique temporisé provoque le fonctionnement du dispositif de

déblocage pour permettre le mouvement de retour de la van-

ne 23 Le ressort 31 fait partie d'un circuit électrique comprenant une source de courant E et des commutateurs

SW 1 et SW 2 cpi art solidaires du fonctionnement du cotwe-

circuit. Le fonctionnement du mode de réalisation des figures 4 à 6 sera décrit maintenant. A la position fermée du coupe-circuit, les

contacts principaux et les contacts de l'arc sont main-

tenus en engagement, comme cela est illustré sur la figu-

re 4 Le courant s'écoule ainsi de la plaque à bornes 1 côté alimentation à la plaque à bornes 10 côté charge par le contact principal stationnaire 2 ' (servant également d'organe formant corps externe), le contact principal mobile conducteur de courant 7 ' et le contact principal stationnaire 9 De plus, une partie du courant s'écoule de la plaque à bornes 1 côté alimentation en courant jusqu'à la plaque à bornes 10 côté charge par le tube

de support 24, le contact à arc stationnaire 5, le con-

tact à arc mobile 6, le contact principal mobile conduc-

teur de courant 7 ' et le contact principal stationnaire 9.

La vanne 23 est sollicitée à sa position d'origine par le ressort 25 de façon que les sorties des sous-chambres 13 b et 13 c de la zone de stockage de gaz ne sient pas en communication avec la chambre 21 de formation de l'arc, et que seule la sous-chambre 13 tsoit en communication avec

la chambre 21.

On décrira maintenant le fonctionnement de la formation de l'arc en se référant à la figure 5 Le

mécanisme d'entraînement (non représenté) reçoit une com-

mande de dégagement et ensuite le contact à arc mobile 6 commence à se déplacer dans la direction de la flèche a et parcourt une course prédéterminée d'essuyage En conséquence, le contact principal mobile 7 ' se dégage

du contact principal stationnaire 2 ', donc tout le cou-

rant s'écoule à travers l'élément 24 et lescontactsde formation de l'arc Subséquemment, le contact à arc mobile 6 se dégage du contact à arc stationnaire 5 après un temps prédéterminé, et l'arc électrique 20 est produit à travers les contacts de l'arc L'arc 20 émet de l'énergie thermique dans la chambre 21 de formation de

l'arc, et la température et la pressionëi fluide d'extinc-

tion de l'arc y augmentent Un tel fluide d'extinction de l'arc s'écoule vers l'arrière dans la sous-chambre 13 a comme cela est indiqué par les flèches g ( ce phénomène

étant appelé "retour de l'arc"), et un tel fluide se mélan-

ge au fluide d'extinction de l'arc à basse température

et basse pression qui se trouve dans la sous-chambre 13 a.

Par suite, la pression du fluide d'extinction de l'arc

dans la sous-chambre 13 a augmente Quand l'énergie ther-

mique de l'arc 20 est importante, c'est-à-dire quand le courant d'interruption est important, la pression dans la sous-chambre 13 a augmente sensiblement Cette pression git sur la face extrême 230 de la vanne 23 en une quantité proportionnelle à la surface de la face extrême 230, et ainsi la vanne 23 se déplace contre la force du ressort

dans une direction opposée à la flèche a En conséquen-

ce l'ouverture vers la sous-chambre 13 b est débloquée et la sous-chambre 13 b est alors en communication avec la chambre 21 de formation de l'arc et la sous-chambre 13 a pr suite, les fluides d'extinction de l'arc dans les

chambres 13 a et 13 b se mélangent, avec ainsi pour résul-

tat un fluide d'extinction de l'arc à une pression suffi-

samment élevée et une température suffisamment faible pour éteindre l'arc Pendant le mouvement de lavanne 23 au loin de la chambre d'extinction de l'arc 21, le rochet

27 vient en engagement avec un verrouillage 26, empê-

chant ainsi un mouvement de retour de la vanne 23 lors de la diminution de la pression qui agit sur elle Ainsi, en un point o le courant diminue vers le point zéro, avec pour résultat que la pression qui agit sur la vanne

23 est réduite, la vanne 23 ne peut retourner dans la direc-

tion de la flèche a jusqu'à sa position d'origine.

En conséquence, à la position d'extinction de l'arc que l'on peut voir sur la figure 6, les fluides

* d'extinction de l'arc, à une pression accrue, sont souf-

flés vers l'arc 20, comme cela est indiqué par les flèches

-, l, k, k' de a figure 6, et ils éteignent l'arc.

Quand le courant d'interruption est égal au cou-

rant nominal de court-circuit du coupe-circuit, c'est-à-dire quand le courant augmente encore, 1 ' énergie thermique de 1 'arc est supérieure Cela a pour résultat une pression encore plus importante dans la chambre de formation de l'arc et dans les sous-":chambres 13 a, 13 b Ces pressions agissant sur les faces extrêmes 230 et 231 de la vanne 23 provoquent un plus ample mouvement de la vanne 23 contre la force du ressort 25,débloquant ainsi la sortie de la sous-chambre 13 c Par suite, les gaz à une pression accrue passent dans la sous-chambre 13 c comme cela est indiqué par les flèches i sur la figure 5 Cela a pour résultat la production d'un fluide d'extinction de l'arc à une pression suffisamment

4 Levée et une température suffisamment faible pour inter-

rompre le courant de court-circuit nominal Lors de ce plus ample mouvement de la vanne 23 au loin de la chambre 21 de formation de l'arc, un mouvement de retour de lavanne

23 est de nouveau empêché par le rochet 27 engageant le ver-

rouillage 26 Quand le courant diminue vers le point nul, le fluide d'extinction de l'arc dans les chambres 13 a, 13 b et 1 Tc est soufflé vers l'arc 20, comme cela est indiqué

par toutes les flèches i, il k, k'1, 1 ' sur la figure 6.

Ce fluide éteint l'arc et passe à travers la chambre 21 de formation de l'arc et l'ouverture 15 pour venir dans le récipient de fluide extérieur (non représenté), par exemple un récipient entourant la structure illustrée sur les figures 4 à 6, comme cela est indiqué par les flèches e, e' sur la figure 6 Une autre partie du fluide

d'extinction de l'arc est évacuée dans ce récipient exté-

rieur par la fente 17 qui est prévue dans le tube de sup-

port 24 comme cela est indiqué par les flèches d 1, dl.

Le verrouillage 26 et le cliquet 27 empêchent un

mouvement de retour de lavanne 23 pendant un temps suf-

fisant pour garantir que tout le gaz à pression accrue

dans les chambres 13 a, 13 b, 13 c aura été évacué pour étein-

dre l'arc En un temps prédéterminé par rapport à l'accom-

plissement de la séparation des contacts, lescontacts SW 1 et SW 2 des commutateurs qui sont solidaires du fonctionne-

ment du coupe-circuit, sont fermés En conséquence, la bo-

bine magnétique 31 est excitée pour attirer le noyau mo-

bile 33 vers le noyau stationnaire 32, faisant ainsi pivo-

ter le rochet 27 contre la force du ressort 28 hors d'en-

gagement avec le verrouillage 26 Cela permet au ressort de ramener la vanne 23 à sa position d'origine après extinction de l'arc, ensuite les contects peuvent être amenés à leur condition d'origine illustrée sur la

figure 4.

Selonla présente invention, le coupe-circuit a la capacité d'interrompre les arcs produits par une large gamme de valeurs de courant, et non seulement une

valeur importante de courant égaleau courant de court-

circuit mais également une valeur moyenne de courant d'un courant de charge ou bien une valeur faible de courant d'excitation d'un transformateur, le courant de charge d'un condensateur et autres L'autoextinction selon le principe de la présente invention est obtenuep Ea in Ia Truion réussie des courants de telles valeurs et offre un avantage par rapport à des coupe-circuits connus de cette sorte.

Le coupe-circuit à auto-extinction selon l'in-

vention présente une caractéristique importante parce qu'en

mélangeant un fluide d'extinction de l'arc à haute tempé-

rature en se basant sur la chaleur émise par un arc et un fluide d'extinction de l'arc à basse température dans une chambre de stockage de gaz, on obtient une performance plus satisfaisante d'extinction de l'arc en faisant varier le volume de la chambre de stockage de gaz en fonction de la grandeur du courant -à interrompre Dans lastructure'de coupecircuit selon l'art antérieur des figures 1 à 3, le volume de la chambre de stockage de gaz 13 est constant, et par conséquent aux valeurs moyennes ou faibles de courant,

la pression du fluide d'extinction de l'arc dans la cham-

bre 13 est souvent insuffisante pour obtenir une extinction forcée de l'arc Pour tenter de surmonter cet inconvéneint, il est nécessaire de prévoir une différence de pression entre la chambre 13 et une chambre d'aspiration 14, mais cela nécessite une force sensible de fonctionnement De

même la température dans la chambre d'aspiration 14 augmen-

te du fait de la communication de la chambre 14 avec l'ou-

verture 15 et par suite la condition isolante est réduite.

Cependant, selon la présente invention, il n'est pas nécessaire de prévoir la chambre d'aspiration 14 pour y produire une dépression suffisante pour permettre une extinction forcée Par ailleurs, le piston stationnaire isolant 4 qui est nécessaire dans l'agencement connu des

figures 1 à 3 est inutile selon la présente invention.

Par conséquent, lé gaz à haute température, dont la con-

ductivité électrique est ainsi accrue, est rapidement évacué versl'extérieur entourant le récipient sans être

maintenu dans la zone autour des contacts: cela sera appa-

rent en comparant les flèches e, el des figures 3 et 6.

En conséquence, il est possible d'obtenir des caractéris-

tiques très satisfaisantes d'interruption sans éclair sur

ou à travers les contacts de l'arc.

La figure 7 montre une modification du mode de réalisation des figures 4 à 6 Dans l'agencement de la figure 7, pour éviter des problèmes possibles dus à

la quantité de chaleur de l'arc, les sorties des sous-

chambres sont plus espacées de la chambre 21 de formation de l'arc Ainsi, les organes formant corps internes 22 a, 22 c sont placés radialement vers l'intérieur de la vanne 23 plutôt que selon l'agencement inverse du mode de

réalisathn des figures 4 à 6 Le dispositif de la modi-

fication de la figure 7 fonctionne par ailleurs à la façon du mode de réalisation des figures 4 à 6, comme

on l'a décrit ci-dessus.

En se référant aux figures 8 à 10, on décrira

un mode de réalisation de la présente invention qui per-

met le retour retardé de lavanne 23 sans prévoir l'agen-

cement de verrouillage ou de blocage des figures 4 à 6.

Ainsi, sur les figures 8 à 10, on prévoit un cylindre 41, dont la paroi extérieure est fixée à la plaque terminale 1 côté alimentation en courant Une vanne 42 accomplit la fonction de lavanne 23 du mode de réalisation des figures 4 à 6 et elle est supportée de façon à être coulissante sur une paroi interne du cylindre 41 Le contact d'arc stationnaire 5 est fixé à l'extrémité avant de la paroi interne du cylindre 41, et le cylindre 41 sert également à fournir du courant de la plaque à bornes 1 au contact d'arc stationnaire 5 L 'intérieur du cylindre 41 est pourvu d'une chambre annulaire qui forme un dispositif amortisseur 40 pour permettre un mouvement retardé de retour de lavanne 42 Une partie formant piston 42 a

de lavanne 42 divise l'intérieur du cylindre 41 en pre-

mière et seconde chambres 41 a et 41 b Bien que sur les dessins le pourtour extérieur de la partie 42 a soit illustré comme étant espacé de la surface de paroi interne du cylindre 41, en réalité la partie de piston 42 a est en contact coulissant et sensiblement étanche avec cette surface de paroi interne Un ressort 43 est retenu entre la partie de piston 42 a et une paroi arrière du cylindre

41 et il tend à solliciter la vanne 42 à sa position d'ori-

* gine Des trous 42 b sont formés dans la partie de piston 42 a Une vanne annulaire ou plaque 45 est placée adjacente

aux trous 42 b sur le côté chambre 41 b, et elle est solli-

citée contre la partie de piston 42 a pour fermer les trous 42 b au moyen d'un ressort 44 qui est retenu enttre la plaque et une butée 42 c formée sur la vanne 42 Des orifices

de sortie 41 c sont formés dans le cylindre 41 pour permet-

tre une communication entre la chambre 41 b et un récipient extérieur rempli de fluide (non représenté) De même, un orifice d'entrée 41 d permet la communication entre ce récipient extérieur et la chambre 41 a Une vanne dont la position est réglable, comme une vanne à pointeau 46 qui est vissée dans une protubérance sur le cylindre 41, bloque de façon réglable plus ou moins l'orifice d'entrée

41 d, afin de régler ainsi l'étendue de communication en-

tre le récipient extérieur et la chambre 41 a. On décrira maintenant le mode de fonctionnement

du mode de réalisation des figures 8-9.

Le mode d'application du courant, de la forma-

tion de l'arc et de l'extinction de l'arc par les diverses positions d'engagement et de dégagement des contacts respectifs est obtenu à la façon décrite ci-dessus pour

le'mode-de réalisation des figures 4 à 6 Ainsi, la des-

cription qui suit concernera le mode de fonctionnement

de la -vanne 42 ainsitque son retour retardé après extinc-

tion de l'arc.

La figure 8 montre la position fermée du coupe-

circuit, et elle est semblable à la description ci-dessus

concernant la figure 4 A la formation d'un arc et à l'aug-

mentation de pression du fluide d'extinction de l'arc dans la chambre 41 de formation de l'arc, la vanne 42 se déplace dans une direction opposée à la flèche A d'une distance qui est fonction de cette pression accrue Plus particulièrement, une pression agit surla face extrême

avant de la vanne 42, qui est proportionnelle à la surfa-

ce de cette face extrême avant 42 d, et diverses ou tou-

tes les sous-chambres 13 a, 13 b, 13 c sont ouvertes, le tout à la façon décrite ci-dessus pour le mode de réalisation des figures 4 à 6 Cependant, par suite de ce mouvement, la pression à l'intérieur de la chambre 41 a du cylindre 41 augmente du fait de la réduction de son volume par le mouvement de la partie de piston 42 a Du fait de cette augmentation de pression, le fluide dans la chambre 41 a posse la plaque de vanne 45 au loin de la partie de piston 42 a et ce fluide s'écoule à travers les trous 42 b

dans la chambre 41 b, comme cela est indiqué par les flè-

ches d, d' sur la figure 9 Ainsi, les pressions dans les chambres 41 a et 41 b sont sensiblement équilibrées Il n'y

a donc pas de différence de pression entre ces deux cham-

bres qui agisse contre la force du ressort 43, et au ressort 43 ne s'oppose que la pression agissant sur la

face extrême de la vanne 42.

Cependant, lorsque le courant diminue vers la valeur du point nul,c'est àdire pendant l'extinction *de l'arc, la pression agissant sur les faces extrêmes

42 d et 42 e de la vanne 42 diminue, et la force du res-

sort 43 surmonte ces pressions tendant à déplacer la vanne 43 dansla direction de la flèche A Cependant après très peu de ce mouvement, il y a une augmentation du volume de la chambre 41 a avec pour résultat que la pression y diminue Ainsi, on obtient une différence de pression

entre les chambres 41 a et 41 b qui est suffisante pour main-

tenir la plaque de vanne 45 en position pour fermer les trous 42 b sous la force du ressort 44 De même, cette différence de pression est suffisante pour surmonter la force du ressort de retour 43 et ainsi la vanne 42 ne peut retourner dans la direction de la flèche A Cependant, le fluide dans la chambre 41 b passe par les orifices de sortie 41 c vers le récipient extérieur, comme cela est indiqué par les flèches m, ml de la figure 9 et de même le fluide passe de ce récipient extérieur par l'orifice d'entrée étranglé 41 d dans la chambre 41 a Cependant, le dispositif régulateur 46 étrangle le passage du fluide dans la chantre 41 a, donc l'équilibrage des pressions entre les chambres 41 a et 41 b se produit graduellement sur une durée retardée qui est réglable par l'organe 46 Par suite, la -vanne 42 se déplace graduellement dans la direction de la flèche A et la vanne 42 ne peut retourner immédiatement dans une telle direction jusqu'àce que les gaz à pression accrue dans les diverses sous-chambres aient été soufflés vers l'extérieur pour garantir l'extinction de l'arc A ce moment, tandis que les pressions dans les chambres 41 a et 41 b sont équilibrées, le ressort 43 ramène lavanne 42 à sa position d'origine et ensuite les divers contacts peuvent être ramenés à leur position d'origine illustrée sur la figure 8 Le temps du retard du retour de la vanne 42 peut être ajusté d'une façon telle que l'entrée/sortie

du fluide d'extinction de l'arc entre le récipient exté-

rieur et la chambre 41 a soit régulée par l'élément 46.

Comme le dispositif à fonctionnement retardé de ce mode de réalisation de la présente invention est construit et fonctionne comme on l'a décrit cidessus, la vanne 42 se déplace pour ouvrir les diverses sous-chambres

pour garantir qu'une quantité prédéterminée de fluide d'ex-

tinction de l'arc sera souffle vers l'extérieur pour effectuer l'autoextinction de l'arc De même, la vanne 42 est automatiquement ramenée à sa position d'origine après

écoulement d'un temps prédéterminé qui est facilement ré-

glable Ainsi, ce dispositif à fb innementietard 40 accomplit

sensiblement la même fonction que les dispositifs de blo-

cage et de dégagement du mode de réalisation des figures 4 à 6 Cependant, la structure du mode de réalisation de la présente invention est sensiblement simplifiée car il

n'est plus nécessaire de prévoir un temporisateur pour pro-

duire des signaux de commande de blocage et de dégagement.

Ainsi, aussi bien la stucture que la commande du coupe-cir-

cuit à gaz du type à auto-extinction sont simplifiées,

selon ce mode de réalisation.

La figure 11 illustre une modification du mode de réalisation des figures 8 et 9 Ainsi, la communication

du fluide de la chambre 41 b à 41 a selon ce mode de réali-

sation est obtenue par un passage de by-pass 51 qui

s'étend de la chambre 41 b à une entrée 52 cela chambre 41 a.

Un élément régulateur 46 semblable à celui dumnde de réa-

lisation des figures 8 à 10 est prévu dans le passage de by-pass 51 pour bloquer plus ou moins ou débloquer

le passage de by-pass 51 Cette modification offre l'avan-

tage que la poussière produite par l'usure des éléments en métal, des isolants et autres, ne peut entrer dans les chambres 41 a, 41 b A tous les autres points de vue, la modification de la figure 11 fonctionne de la même façon qu'on l'a décrit ci-dessus en ce qui concerne le

mode de réalisation des figures 8 à 10.

On comprendra que la structure de la sous-chambre

de la figure 7 peut être employée dans les modes de réa-

lisation des figures 8 à 11.

Par ailleurs, tandis que dans les modes de réa-

lisation décrits ci-dessus, le coupe-circuit selon l'inven-

tion a été décrit et illustré par rapport à trois sous-cham-

bres, il est prévu que la présente invention comprenne un coupe-circuit n'ayant que deux sous-chambres ou des

coupe-circuits ayant plus de trois sous-chambres.

Claims (8)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Coupe-circuit à gaz du type auto-extincteur caractérisé en ce qu'il comprend:

un organe formant corps ( 2 ') ayant une premiè-

re extrémité connectée solidement à une plaque à bornes ( 1) et une seconde extrémité;

une tubulure ( 3) formée en in matériau élec-

triquement isolant qui est connectées ladite seconde ex-

trémité dudit organe formant corps et qui définit une ou-

verture de tubulure communiquant avec l'intérieur dudit

organe formant corps.

L'intérieur dudit organe formant corps compre-

nant une chambre de formation de l'arc ( 21) adjacente à ladite tubulure et une chambre de stockage de gaz ( 13), lesdites chambres étant remplies d'un gaz d'extinction de l'arc; un contact stationnaireàarc( 5) électriquement

connecté à ladite plaque à bornes et placé dans ledit or-

gane formant corps en un emplacement faisant face à ladite ouverture de tubulure; un contact à arc mobile ( 6) monté pour un mouvement à travers ladite ouverture de tubulure entre une position fermée du coupe-circuit, o ledit contact à arc

mobile s'étend à travers ladite tubulure en contact de cir-

cuit fermé avec ledit contact à arc stationnaire et une position de coupecircuit ouvert o ledit contact à arc mobile est espacé vers l'extérieur de ladite tubulure; un moyen de manoeuvre ( 11) pour déplacer ledit contact à arc mobile de sa position fermée à sa position ouverte pendant l'application d'un courant de formation de l'arc entre lesdits contacts à arc stationnaire et mobile, afin de permettre ainsi la formation d'un arc entre eux, ainsi l'arc produit de l'énergie provoquant une augmentation de pression dudit gaz d'extinction de l'arc dans ladite chambre de formation de l'arc puis dans ladite chambre de stockage, et en ce qu' à l'interruption dudit courant de formation de l'arc, le gaz sous pression de

2520551 '

de ladite chambre de stockage de gaz en est évacué à tra-

vers l'ouverture de tubulure pour éteindre ledit arc; et un moyen pour régler la pression dudit gaz sous pression évacué de ladite chambre de stockage de gaz en fonction dudit courant de formation de l'arc pour garan-

tir que ledit gaz sous pression est à une pression suffi-

sante pour obtenir une extinction dudit arc, ledit moyen

régulateur comprenant des séparations divisantladite cham-

bre de stockage de gaz en un certain nombre de sous-chambres,

chacune desdites sous-chambres ayant une sortie communi-

quant avec ladite chambre de formation de l'arc, et un

moyen formant vanne placé entre ladite chambre de forma-

tion de l'arc et au moins certaines sorties desdites sous-

chambres ( 13 a, 13 b, 13 c) et monté pour un mouvement au loin de ladite chambre de formation de l'arc en réponse à l'augmentation de pression du gaz qui s'y trouve, pour

connecter ladite chambre de formation de l'arc à un cer-

tain nombre de sous-chambres en une quantité suffisante pour garantir que, selon le niveau relatif dudit courant de formation de l'arc et de ladite pression dans ladite chambre de formation de l'arc, la pression du gaz stocké dans ledit nombre de sous-chambres permettra d'obtenir

une extinction dudit arc.

2 Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen pour

maintenir le moyen formant vanne ( 23) à sa position acti-

ve au loin de la chambre de formation de l'arc et reliant ladite chambre de formation de l'arc aux sous-chambres pendant un certain tempsq I'àoe uiftarc soit éteint, et ensuite pour ramener ledit moyen formant vanne à sa

position d'origine.

3 Coupe-circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen précité de maintien et de

retour comprend un moyen de verrouillage ( 26) pour main-

tenir le moyen formant vanne à sa position active,un moyen de déblocage ( 31,32,33,34) pour dégager ledit moyen de verrouillage quand l'arc est éteint et un moyen de

2520551.

retour ( 25) pour solliciter ledit nyen formant vanne à

sa position d'origine.

4 Coupe-circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage précité comprend une crémaillère ( 26) connectée audit moyen formant vanne et qui est mobile avec elle, et un rochet ( 27) monté

pour engagement avec ladite crémaillère, le moyen de dé-

blocage comprenant un moyen pour déplacer ledit rochet hors d'engagement avec ladite crémaillère, et le moyen de retour comprenant un ressort sollicitant ledit moyen

formant vanne vers la chambre de formation de l'arc.

Coupe-circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen précité de maintien et de

retour comprend un cylindre placé fixement ( 41), un pis-

ton ( 42 a) connecté au moyen formant vanne précité ( 42) et mobile auqc lui êbnsledit cylindre, ledit piston divisant l'intérieur dudit cylindre en première et seconde chambres contenant du fluide ( 41 a,41 b), ledit piston contenant un moyen formant ouverture ( 42 b) pour permettrele passageà

travers lui du fluide de ladite première chambre à ladi-

te seconde chambre lors d'un mouvement dudit moyen formant vanne au loin de sa position d'origine, un organe formant

couvercle pour fermer normalement ledit moyen formant ouver-

ture et servant à ouvrir bdit moyen formant ouverture unique-

ment pendant un mouvement dudit moyen formant vanne au loin de sa position d'origine, un moyen ( 44) pour solliciter ledit piston et ledit moyen formant vanne pour retourner à leur position d'origine, ainsi lors de l'enlèvement du gaz sous pression de ladite chambre de formation de l'arc,

ledit moyen de sollicitation a tendance à ramener ledit pis-

ton et ledit moyen formant vanne à la position d'origine, pour créer ainsi entre les première et seconde chambres, une différence de pression surmontant la force dudit moyen

de sollicitation, un moyen pour permettre au fluide de la-

dite seconde chambre de passer à la première chambre, afin d'équilibrer ainsi les pressions et un moyen réglable pour retarder l'introduction dudit fluide de la seconde chambre à la première chambre, pour obtenir ainsi l'équilibrage

retardé des pressions dans les première et seconde cham-

bres, ensuite ledit moyen de sollicitation agit sur ledit

piston pour ramener ledit moyen formant vanne à sa posi-

tion d'origine. 6 Coupe-circuit selon la revendication 5,

caractérisé en ce que le moyen de validation précité com-

prend un orifice de sortie dans le cylindre pour permet-

tre une communication de fluide b la seconde chambre à

un récipient rempli de fluide adapté à être placé à l'ex-

térieur dudit cylindre, et un orifice d'entrée dans ledit cylindre pour permettre une communication de fluide du

récipient rempli de fluide à ladite première chambre.

7 Coupe-circuit selon la revendication 6,

caractérisé en ce que le moyen réglable précité com-

prend un organe de vanne monté réglable dans e cylindre

précité pour bloquer partiellement son orifice d'entrée.

8 Coupe-circuit selon la revendication 5,

caractérisé en ce que le moyen de validation précité com-

prend un passage de by-pass ( 51) qui s'étend de la seconde

chambre à la première chambre.

9 Coupe-circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen réglable comprend un organe de valve ( 46) monté réglable pour bloquer partiellement

le passage de by-pass-.

Coupe-circuit selon la revendication 1,

caractérisé en ce que certaines des sorties des sous-cham-

bres font généralement face radialement vers l'intérieur, et le moyen formant vanne est monté pour un mouvement

en un emplacement radialement vers l'intérieur des sépa-

rations. 11 Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que certaines des sous-chambres font face généralement radialement vers l'extérieur et le moyen

formant vanne est monté pour un mouvement en un emplace-

ment radialement vers l'extérieur des séparations.