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Fusibles pour haute tension.
La présente invention se rapporte à des fusibles pour haute tension, de haute capacité de rupture, dans lesquels le ou les éléments fusibles sont noyés dans une poudre isolante susceptible d'éteindre l'arc électrique et remplissant un étui.
On a constaté dans les fusibles pour haute tension, que la décharge Corona détériore les éléments fusibles sur leur longueur en un ou plusieurs points avec comme résultat que les fusibles sont rompus, c'est-à-dire coupent le circuit à., ou en dessous de la valeur des caractéristiques pour lesquelles les fusibles ont été dimensionnés.
Il peut être mentionné que 1'on considère dans la technique du métier que 6.000 volts sont considérés comme une tension de départ, à partir de laquelle il est nécessaire de se protéger contre la décharge Corona ou de la prévenir. Il est d'ailleurs bien connu que divers facteurs variables, par exemple la tempéra-
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ture ou l'état hygrométrique, autorisent ou provoquent une décharge Corona, parfois une décharge invisible, sur l'élément fusible à un potentiel plus bas que 3.000 volts.
Les recherches des demandeurs ont montré qu'une poudre isolante et éteignant l'arc électrique pouvait être employée dans le but d'empêcher la détérioration des éléments fusibles sous l'action de la décharge Corona, si l'étui ou la cartouche est hermétiquement clos et si la densité de la poudre qui la remplit, ainsi que la manière dont le remplissage a été effectué, sont tels que, dans l'intérieur de la cartouche, l'oxygène soit éliminé dans une proportion suffisante pour prévenir l'oxydation de ou des éléments fusibles, et si les grains de poudre sont suffisamment près du ou des éléments fusibles afin de donner aux ions libérés du ou des éléments la force d'annuler le champ électrique entre l'élément et les grains sans altérer la propriété de la poudre d'étein- dre l'arc électrique.
En outre, les demandeurs ont trouvé que si la poudre employée a comme propriété additionnelle d'être à réaction endothermique, c'est-à-dire si elle ne peut pas,développer de la chaleur pendant le processus de la coupure et si elle satisfait aux conditions exposées dans le paragraphe précédent, le ou les éléments fusibles de section transversale uniforme noyés dans la poudre sont dispersés sur toute leur longueur au moment d'un court-circuit.
Une matière de remplissage qui convient est la poudre de marbre.
Le ou les éléments fusibles avec la poudre à réaction endothermique sont dispersés au cours d'une coupure avec une surprenante efficacité et donnent aussi comme résultat de l'état granuleux de la poudre qui ne change pas, que la longueur totale du fusible joue le rôle d'un isolateur, différent en cela des fusibles existants dans lesquels la matière isolante dans le fusible après une coupure n'est pas uniforme ou dans lesquels seulement une partie de la longueur agit comme isolateur, du fait que dans les fusibles connus, les éléments fondent en un ou plusieurs points
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de leur longueur mais ne peuvent pas être dispersés complètement sur toute la longueur.
Chaque segment d'élément non détruit forme alors un étage conducteur ou partiellement conducteur entre les extrémités du fusible proprement dit, sous la forme de parties métalliques qui subsistent ou sous la forme de masses solides formées par réaction chimique entre la poudre et l'élément fusible.
Avant de donner les autres caractéristiques de l'invention, il faut mentionner que les éléments pour fusible à haute capacité de rupture sont extrêmement fins et sont disposés en parallèle quand il s'agit de fusibles de taux élevé. A cause de la téunité des éléments, la manutention des éléments intérieurs des fusibles à leur emplacement est exclue et leur système d'assemblage compliqué exige des outils spéciaux et des opérateurs adroits. Cela fait ressortir à ce moment la nécessité d'assembler la cartouche fusible des fusibles pour haute tension de haute capacité de rupture, par exemple des fusibles avec capacité de rupture dépassant 50.000 KVA, à l'atelier même de la manufacture et de monter également à l'atelier un fusible sauté qu'on veut remettre en état avec une nouvelle cartouche.
Cela exige que l'on monte les éléments fusibles rigidement sur un support pour réfectionner un fusible à son emplacement, de façon que les éléments ne puissent pas bouger dans les conditions de service qu'ils soient chauffés soit par le passage du courant continuellement dans la cartouche, soit par un courant défectueux avant que le fusible n'agisse.
Par conséquent, conformément à une autre caractéristique de l'invention, on prévoit un fusible pour haute tension de grande capacité de rupture, dans lequel le support de l'élément fusible est agencé avec un étui de plus grand diamètre que celui du support et de la poudre susceptible d'éteindre l'arc électrique remplissant l'espace qui est formé entre l'étui et le support et des contacts avec l'élément fusible, ce dernier étant caractérisé
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par le fait que l'intérieur de l'étui est prévu à ses extrémités avec des calottes à contacts recevant les extrémités du support d'élément,
l'une au moins des dites calottes étant amovible et maintenue en place par des moyens de fixation accessibles par la même dite extrémité de l'étui où la dite calotte se trouve placée et cette extrémité est normalement fermée par un dispositif scellé susceptible d'être enlevé, cette disposition permettant au support d'être tout de suite retiré de l'étui et d'être remplacé par un autre portant un ou des éléments fusibles intacts montés sur lui.
Si la capacité de rupture est élevée, par exemple, si elle dépasse de 100.000 et 200.000 KVA à. 11 KV, il est nécessaire de prévoir une forme spéciale pour le support afin d'éviter à l'élément qu'il soutient de s'affaisser, le dit élément étant divisé en deux parties principales, l'une à l'intérieur du support et l'autre sur sa surface extérieure.
Pour la remise en place, il est nécessaire de fixer l'élément extérieur d'une manière spéciale permettant au préposé aux lignes de manoeuvrer le support assemblé, quand il réfectionne le fusible, sans démonter les fils sur le support. Les mêmes conditions s'appliquent si un support monté doit être mis en place.
Par conséquent, conformément à un autre aspect de l'invention, on prévoit un fusible pour haute tension de haute capacité de rupture comprenant un support creux d'élément fusible formé d'une matière uniformément réfractaire, le long de la surfaceextérieure duquel sont des nervures ou saillies, un ou plusieurs éléments fusibles étant appliqués et tendus sur l'extérieur du support, le dit ou les dits éléments étant en contact par points avec les nervures et de cette manière, étant garantis de l'affaissement qui autrement ne manquerait pas de se produire en raison de la finesse du ou des éléments nécessitée par la haute capacité du fusible.
On prévoit un ou des éléments fusibles sur l'extérieur du support, le ou les dits éléments extérieurs étant de résistance
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spécifique différente de celle du ou des éléments de l'intérieur, des contacts métalliques aux extrémités du support étant connectés aux dits éléments de fusibles, un étui de plus grand diamètre que le support délimitant un espace autour de ce dernier, de la poudre susceptible d'éteindre l'arc électrique remplissant le dit espace et le trou du support, des calottes de contact à l'extrémité de l'étui recevant les contacts métalliques du support de l'élément, des moyens de fixation démontables mettant au moins un des dits supports en place, accessibles de la même extrémité de l'étui que celle.
où la dite calotte se trouve située, un système démontable de fermeture lorsqu'il est en position scellera hermétiquement l'étui à cette même extrémité..
Ainsi avec des fusibles suivant la présente invention, les supports et les éléments peuvent être assemblés à l'atelier et amenés à l'endroit où ils doivent être placés ou à l'endroit où l'on doit réfectionner un fusible.
Le ou les éléments fusibles de plus grande résistance spécifique sont-, de préférence, disposés sur l'extérieur de l'étai de sorte qu'ils agissent comme des éléments auxiliaires dans les conditions normales de service et comme éléments principaux, de coupure dans des conditions défectueuses, étant branchés en parallèle avec un ou des autres éléments de bonne conductibilité.
. Le support est fait, de préférence, en une matière uniformément réfractaire, ayant un coefficient de dilatation thermique de l'ordre de un millionième par degré centigrade, de sorte que la distorsion due à la chaleur produite par l'arc, quand l'élément fusible fond, soit réduite au minimum. Par l'emploi d'une telle matière réfractaire, la détérioration résultant d'un arc quelconque qui pourra- se former est réduite. Cette. résistance à la dé- térioration peut en outre être accrue en revêtant le- support d'un enduit possédant de hautes propriétés réfractaires, comme du gypse.
L'élément fusible, quand il enveloppe le pourtour du support
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nervuré, adopte une forme polygonale et sa position par rapport au support n'est pas matériellement affectée par la dilatation thermique ; il se disposera d'autant plus facilement que le support aura une forme plus parfaitement cylindrique. L'élément fusible, quand il a la forme d'un ruban, s'enroule avec une face contre le support et les nervures ont de petites protubérances sur toute leur longueur de manière à réduire la surface de contact entre l'élément et la nervure et de permettre à la poudre extinctrice d'arc électrique, de se loger entre l'élément et l'arête de la nervure.
La présente invention comprend aussi un fusible ayant un ou plusieurs éléments fusibles enroulés en hélice autour de l'extérieur d'un support à nervure ou à points de contact et noyés dans une poudre extinctrice d'arc électrique, ce ou ces éléments étant équilibrés thermiquement par rapport à l'élément fusible enroulé en hélice et noyé dans le contenu du trou longitudinal du support.
L'équilibrage thermique, c'est-à-dire ce qui permet, en substance, le même effet de refroidissement pour les deux éléments fusibles, est obtenu en s'arrangeant pour qu'une quantité égale de poudre soit tassée dans les logements entre les points de support du corps, et qu'elle se loge sous le ou les éléments enroulés autour du support et choisis à la demande du nombre d'éléments et de leur dimension, elle remplit l'intérieur du trou de la bobine de l'élément fusible intérieur, le dit élément intérieur étant disposé pour prendre sa part dans le processus de coupure en agissant comme un élément principal de bonne conductibilité laissant la coupure finale aux soins d'un élément de plus grande résistance placé sur la surface extérieure du support par points.
Ce fusible a une capacité de coupure considérablement plus grande que celle des fusibles connus de dimensions substantiellement semblables.
L'élément de coupure auxiliaire, c'est-à-dire l'élément intérieur de bonne conductibilité, qui peut agir aussi comme un
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système indicateur, est de préférence enroulé en forme d'hélice pour diminuer la force du champ sur sa surface.
Il est préférable que l'élément auxiliaire (de haute résistance spécifique agissant comme l'élément principal de coupure) soit disposé à l'intérieur du support et l'élément principal - (de bonne conductibilité travaillant comme élément auxiliaire de coupure) - soit à l'extérieur.
On a trouvé que des grains de poudre de marbre ayant un diamètre maximum de 1/10 de millimètre et remplissant ou garnissant l'intérieur des étuis, en montant ceux-ci dans un appareil secoueur vibrant au moins à raison de 150 fois par minute, était un moyen préventif contre la décharge Corona, la durée du processus de secouage étant en proportion directe avec la longueur de l'étui. La poudre de marbre qui est une poudre à réaction endothermique a, en outre, la propriété d'assurer que le ou les éléments noyés sont instantanément dissipés sur toute leur longueur.
Sur les dessins annexés, on voit :
Fig.l - Une vue de côté en élévation et en coupe longitudinale d'un étui de fusible à un seul élément.
Fig.2.- Une vue en élévation et en coupe d'un fusible cartouche avec support interchangeable et des éléments.
Fig.3 - Une vue en bout d'un anneau interchangeable portant des doigts de contact.
Fig.4 - Une vue en bout, à plus grande échelle, du support d'élément indiqué sur la fig.2.
Fig.5 - Une vue en bout d'un support d'élément prévu inté.rieurement avec des nervures longitudinales adaptées pour retenir l'élément fusible en zig-zag dans le support, tandis qu'un ou des éléments serpentent autour des nervures sur la surface extérieure du support.
Fig.6 - Une élévation coupe, à plus grande échelle, d'une extrémité du support d'élément prévu avec un système indicateur.
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Fig.7 - Le développement d'un support portant un fil fusible en zig-zag.
Fig.8 - Une vue en plan, partie en coupe et à grande échelle, d'une extrémité d'une nervure montrée dans la fig.7, qui a pour but de montrer plus particulièrement de quelle manière les boucles du zig-zag sont hors contact des nervures.
Fig.9 - Une élévation coupe d'une nervure prévue avec des saillies.
Fig.10 - Le développement d'une partie d'un support nervuré portant un fil fusible en forme de zig-zag dont l'axe suit une hélice.
Sur la fig.1, le fil fusible 1 repose dans un trou 2 d'un support 3 cylindrique creux en réfractaire et il est connecté à ses extrémités à des calottes métalliques 4 scellées au moyen de litharge, de plâtre de Paris ou analogues sur le support 3. Cela ferme hermétiquement l'intérieur du support ou étui et empêche toute communication avec l'air extérieur ; mais, avant de fermer, le trou est rempli avec de la poudre dans un appareil à vibra tions, le degré de finesse de la poudre étant tel que prévu.
Sur la fig.2, un cylindre 5 creux en réfractaire formant étui du fusible ou cartouche, porte des calottes 6 scellées sur lui à ses extrémités, des anneaux 7 d'amiante sont interposés entre les extrémités de l'étui et les faces internes 8 tournées des calottes. Un anneau 9 (voir aussi fig. 3) avec des doigts 10 de contact élastique est fixé à chaque face 8 (les doigts 10 faisant saillie dans l'intérieur de l'étui) au moyen de vis 11 qui traversent des anneaux de serrage 12, des garnitures 12a et des disques 13 de clinquant.
Le support pour les éléments fusibles ou fils 14 et 15 consiste en un cylindre 18 creux en matière uniformément réfractaire, le long de la surface extérieure duquel sont des nervures 17 (voir aussi fig.4) formant un support par points pour le fil 14 enroulé et tendu autour du support, tandis que le trou du support
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reçoit le fil 15 bobiné en hélice. Les fils 14 et 15 sont reliés, à leur$ extrémités, aux calottes 18 scellées aux extrémités du support.
Le trou du support est rempli de poudre 19 éteignant l'arc et l'espace entre le support et l'intérieur de l'étui, lequel est de plus grand diamètre que le dit support, est aussi rempli avec de la poudre 20 éteignant l'arc.
Un ensemble comprenant le support et des fils 14 et 15 est inséré dans l'une des extrémités de l'étui jusqu'à ce que l'une des calottes 18 soit convenablement saisie par le jeu des doigta 10. La poudre 20 est alors introduite dans l'espace entre le support et l'étui et l'autre jeu de doigts fixé à la calotte 6.
Le fusible est alors complet.
On peut voir, sur la fig.8, que l'une des calottes d'extrémité 18 a une partie 21 en retrait, logée dans une extrémité du cylindre 16. Dans cette partie 21 est une capsule 22. contenant de la poudre de chasse 23. Une extrémité du fil 15 est rectiligne et passe à travers l'extrémité intérieure de la partie 22, à tra- vers une. rondelle isolante 24 qui empêche que le dit fil ne soit électriquement en contact avec la partie 21 et à. travers le centre de la capsule en un point où il est relié électriquement avec elle. L'extrémité extérieure de la. dite capsule a un boulon 25 fixé sur elle, tandis qu'un boudin 26 entoure l'extrémité intérieure du dit boulon.
Un court fil 27 connecte électriquement le boulon à la calotte 18, de sorte qu'il y ait un circuit électrique complet du fil 15 au chapeau, le dit circuit étant formé des parties 22, 21, 25 et 27. Un disque 28, en feuille d'aluminium ou d'étain obture la partie en retrait 21 et par cela même ferme aussi l'intérieur du cylindre ou support 16, l'autre extrémité du support étant fermée par l'autre calotte.
Quand le fusible fonctionne, le fil 15 et la capsule 22 enflamment la poudre de chasse, avec comme résultat que le boulon 25 est projeté pour percer le disque 28 et le disque voisin 13,
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ce qui indique que le fusible a fonctionné. Si on le désire, le boulon peut actionner un levier qui ouvrira ou fermera l'interrupteur d'un circuit à basse tension. Le boudin 26 vient en contact avec les ressauts des doigts 10 ou avec une pièce formant pont 29, dans 1' anneau de blocage 12, pour éviter que le boulon ne soit complètement éjecté du fusible.
Un préposé à la ligne, qui désire réfectionner le fusible, remplace le support 16 par un support similaire avec ses fils intacts. Le préposé à la ligne retire le support usé et insère le nouveau à travers l'extrémité où la feuille d'aluminium ou d'étain est percée, après que le préposé à la ligne a changé l'anneau 12, la feuille percée et un anneau 9 de l'étui, étant. entendu que la poudre 19 est retirée de l'étui avant de mettre en place le support intérieur, puis qu'elle est remise en place ou qu'elle est remplacée par de la poudre neuve.
Les deux jeux de doigts de contact peuvent être vérifiés en même temps qu'on reconditionne le fusible et si c'est nécessaire, soit l'un, soit les deux peuvent être remplacés par d'autres non détériorés portés par des anneaux comme 9.
Les fils 14 sont thermiquement équilibrés en rapport avec les fils 15. Cela règle l'élévation de température des deux éléments, l'intérieur et l'extérieur, sur leur longueur, et assure un refroidissement égal pour les deux fils sur toute leur lon gueur avec comme résultat que la capacité de rupture du fusible se trouve considérablement augmentée par rapport à celle d'un fusible de même dimension, mais sans équilibrage thermique.
Le fil 15 est de préférence l'élément principal et il est en argent, tandis que les fils 14 sont les éléments auxiliaires et sont constitués par du tungstène. L'élément auxiliaire peut cependant être disposé à l'intérieur du support et l'élément prin cipal sur la face extérieure. Si les fils (par exemple l'élément auxiliaire) sont en métal comme du tungstène, du tantale ou du molybdène, il n'est pas besoin de prendre des gradins spéciaux
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pour leur appliquer la protection Corona.
Au lieu d'employer un fil 15 enroulé en hélice, le trou du support 16 peut présenter des nervures longitudinales 30, aux extrémités desquelles sont des entailles 30a, de façon qu'un fil 31 puisse serpenter en forme de zig-zag comme on le voit fig.7.
On.voit que chaque longueur de fil entre les boucles du zig-zag vont d'une extrémité d'une nervure à l'extrémité- opposée de la nervure voisine, les entailles étant situées aux extrémités des dites nervures. De cette manière, les dites longueurs de fil reposent dans les logements réservés par les nervures. Le creux ou trou.est toutefois rempli avec de la poudre éteignant l'arc.
Si on le désire, le ou les fils sur l'extérieur du support peuvent serpenter en façon de zig-zag et dans ce cas, le développement de la surface extérieure du support sera comme représenté sur la fig.7, un nombre impair de nervures longitudinales étant prévu.
Les boucles 32 du zig-zag seront établies de préférence écartées de l'extrémité intérieure de l'encoche, comme montré sur la fig.8. Quand le fil 31 fond, les parties voisines des boucles forment un certain nombre d'intervalles avec des cornes en série.
On a trouvé que si l'on emploie du fil de tungstène, il n'est pas difficile d'arranger les boucles de cette manière, la résistance du tungstène le permettant..
Sur la fig.9, la rainure 17 est prévue sur sa longueur,, avec un certain nombre de saillies 33 et l'élément fusible, au lieu d'être un fil, est formé par une bande 34 qui est enroulée en hélice autour du support le long duquel les nervures avec saillies sont prévues.
La fig.10 illustre une autre forme d'enroulement en zig-zag applicable plus particulièrement à la mise en place sur l'extérieur du support.
Des nervures longitudinales 17 sont prévues sur leur longueur avec des entailles 30b et le fil 35 est placé dans les en-
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tailles, comme il est indiqué, ce qui oblige le fil à suivre un chemin de zig-zag entourant le cylindre et suivant une hélice.
Les boucles du zig-zag peuvent être disposées comme il est décrit avec référence à la fig.8.
On peut voir que, sous la forme de l'invention représentée, les surfaces des éléments fusibles, à l'exception d'une partie très négligeable, sont enrobées dans la poudre, les nervures formant des réserves qui permettent à la poudre de se loger entre les fils et les supports. Cet enrobement est essentiel pour assurer la prévention contre la décharge Corona et aussi pour assurer la dispersion des éléments sur toute leur longueur dans les conditions du court-circuit.
Il faut croire que l'action électrique suivante se produit dans le présent fusible, quand la décharge Corona est évitée : Quand la force du champ à la surface de l'élément fusible, usuellement du fil d'argent, devient suffisamment grande, des ions nouveaux sont formés, des ions négatifs sont libérés de l'élément et frappent les grains de poudre voisins de l'élément. Ceci produit une charge électro-négative des grains, par quoi le champ entre l'élément et la poudre est annulé et la décharge Corona est repoussée. La quantité nécessaire d'ions est très petite.
Plus faible est la distance entre l'élément et les grains, meilleur est l'effet obtenu qui dépend de la finesse de la poudre et de la densité du remplissage avec cette dite poudre.
REVENDICATIONS.
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