BE505584A - - Google Patents

Description

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    PARA. FOUDRE -    
La présente invention concerne les parafoudres et plus parti-   aulièrement   un parafoudre du typeà expulsion ayant une meilleure caractéris- tique de coupure du courant et une longue durée de vie. 



   Les parafoudre du type à expulsion consistent en principe en deux électrodes espacées placées dans une chambre à arc ventilé doùblée de matière isolante pouvant produire des gaz sensiblement non ionisés quand elle est exposée à un arc électrique, ou contenant une telle matière iso- lante.

   Quand une décharge se produit entre les électrodes, il se produit une grande quantité de gaz qui est expulsée en un jet traversant le canal de ventilation qui souffle les gaz au dehors et désionise la trajectoire de   1-lare   de manière à éteindre l'arc., interrompant ainsi le courant de ré- seau qui traverse le parafoudre et rejoint la terre à la suite de la mise à la terre   d'une   surcharge due à la foudreo 
Dans les parafoudres de construction courante de ce type, la chambre à arc est constituée par une pièce tubulaire en fibre dure ou en une autre matière convenable produisant des gaz, au moins une des électrodes pénétrant à l'intérieur du tube et au moins une d'entre elles étant venti- léeo On place souvent dans le tube entre les électrodes, un bouchon ou charge cylindrique en matière dégageant des gaz,

   afin de réduire la sec- tion de la trajectoire de l'arc et d'augmenter la quantité de matière à gaz exposée à   l'arc,   de façon à permettre au parafoudre d'interrompre le courant plus facilement. Ces charges de type courant consistaient en pièces cylindriques à paroi polie fixées ou libres à l'intérieur du tube. 



   Des charges en forme de cylindre à paroi polie ont le grave défaut de subir une usure ou érosion inégale. Quand une décharge se produit dans un parafoudre à expulsion, des gaz se forment par volatisation de la fibre, ou autre matière à gaz, dont sont faits la charge et la paroi du tu- 

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 be. Avec la charge cylindrique à paroi uniforme ordinaire, cette perte de matière ou érosion se fait, à chaque décharge, d'un côté de la charge seu- lement, et celle-ci.,s'usant inégalement,perd sa forme cylindrique primiti- ve. La paroi du tube s'use inégalement pour le même motif, c'est-à-dire qu'à chaque décharge celle-ci se fait entre la charge et la paroi du tube d'un côté de la charge seulement, et il n'y a pratiquement pas d'érosion de l'autre coté de la charge.

   Cette usure inégale qui fait perdre sa forme cylindrique à la charge   et,   dans une certaine mesure, au tube, a pour ré- sultat une diminution de la surface de matière à gaz exposée à l'arc et une augmentation indésirable de la section de la trajectoire de   l'arc,   ces deux phénomènes diminuant le pouvoir de coupure du courant du parafoudre. 



  Par conséquent, dans un parafoudre à charge cylindrique courante, le pou- voir de coupure du courant diminue relativement rapidement à la suite des décharges successives et la durée de vie du parafoudre est notablement ré- duite par rapport à ce qu'elle serait si l'érosion de la charge et du tube était plus uniforme. 



   La présente invention a pour but principal de procurer un pa- rafoudre du type à expulsion comprenant une charge de forme-allongée, dans lequel l'usure ou érosion de la charge et du tube pendant une décharge soit notablement réduite et se fasse uniformément sur toute la surface de la charge et du tube, de sorte que le pouvoir de coupure du courant du para- foudre diminue très lentement et que la durée de vie du parafoudre soit considérablement allongée. 



   Suivant l'invention, la surface de la charge est conformée de façon à présenter aux gaz produits par une décharge un chemin d'expulsion circonférentiel qui assure une érosion uniforme. Le parcours circonfé- rentiel des gaz force de plus l'arc à suivre une trajectoire   circonféren-   tielle qui allonge l'arc et facilite sa coupure en un temps d'arc minimum, ce qui réduit l'érosion et allonge la durée de vie du parafourdre. 



   Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, la charge est pourvue en surface d'une encoche hélicoïdale. 



   L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnée   ci-après,   d'une forme d'exécution représentée, à titre   d'exemple,   au dessin annexé dont la seule figure représente, en coupe verticale, un parafoudre conforme à l'invention. 



   Le parafoudre représenté au dessin est du type à expulsion et comprend un tube ou pièce tubulaire 1, constituant la chambre   d'arc,   pouvant être fait en fibre dure ou en une autre matière isolante capable de produi- re des gaz sensiblement non ionisés quand elle est exposée à un arc élec- trique. Une électrode supérieure 2 est logée dans l'extrémité supérieure du tube 1. Cette électrode est représentée sous la forme d'un manchon en acier bloqué à serrage dans le tube 1 avec sa partie supérieure filetée vissée dans le tube à l'effet de résister à l'effort axial d'expulsion quand le parafoudre fonctionne. Une tige 3 vissée dans la partie supérieu- re de l'électrode 2 porte, glissé sur-elle, un manchon ou passage isolant 4. 



  Une électrode inférieure 5 est prévue au bas du tube 1; elle est écartée de l'électrode 2 de manière à laisser entre les deux électrodes un vide à l'intérieur du tube. L'électrode inférieure 5 a une forme générale cylin- drique et est en acier taraudé de façon à correspondre aux filets exté- rieurs du tube 1; elle est pourvue d'une grande ouverture centrale ou alé- sage 6 par où les gaz s'échappent du tube. 



   Le parafoudre contient une charge de forme générale   cylindri-   que 7 faite en fibre dure ou une autre matière isolante convenable produi- sant des gaz. Suivant   l'invention,   la surface de la charge 7 est entaillée en forme d'hélice   8,   cette entaille hélicoïdale allant d'un bout de la charge à l'autre et constituant sensiblement une coupe transversale de fa- çon à former un chemin généralement circonférentiel autour du cylindre de charge pour l'échappement des gaz produits dans le tube.

   Le diamètre ex- térieur de la charge 7 est légèrement inférieur au diamètre intérieur du 

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 tube 1, de façon que la charge soit logée dans le tube 1 avec un léger jeu radial qui constitue une trajectoire d'arc réduite   d'amorçage   entre les deux électrodes 2 et 5, dans l'espace annulaire entre la charge 7 et le tube 1. 



  Si on le désire, la charge 7 peut être immobilisée dans le tube, mais dans la forme d'exécution préférée représentée, la charge 7 peut flotter libre- ment dans l'alésage du tube de manière à se mouvoir au hasard quand une décharge se produit et éviter ainsi.l'établissement d'un parcours avantagé lors des décharges suivantes. La longueur de la charge 7 est un peu infé- rieure à la distance qui sépare l'extrémité inférieure de l'électrode su- périeure 2 et l'extrémité inférieure du tube 1, afin de permettre ce mouve- ment, et la charge repose sur une rondelle ou support en acier-9 serrée entre l'électrode inférieure 5 et le 'fond du tube 1. La rondelle 9 a plu- sieurs ouvertures périphériques, de ventilation 10 qui permettent aux gaz de s'échapper de l'intérieur du tube. 



   Le parafoudre est enfermé de préférence dans une enveloppe cy- lindrique 11 en porcelaine ou en une autre matière isolante résistant aux agents atmosphériques. L'enveloppe 11 est posée sur une rondelle 12 appli- quée sur l'extrémité supérieure de l'électrode-inférieure 5 à l'extérieur du tube l, un joint 13 étant prévu de préférence entre la rondelle et l'en- veloppe. Le dessus de l'enveloppe est fermé par un chapeau en porcelaine 14 avec un joint 51 prévu entre le chapeau et l'enveloppe.

   La tige 3 con- stituant la borne supérieure du parafoudre traverse une ouverture centrale pratiquée dans le chapeau   14   et s'épanouit   en   un rebord 15 qui couvre le centre du chapeau 14, avec un joint 16 servant à obturer l'ouverture du chapeau; on remarquera que   lorsque, la   tige 3 est serrées toutes les'parties du parafoudre sont bien réunies   ;'les   unes aux autres. Un .écrou   17,  ou un autre dispositif convenable peut   être.prévu   pour fixer à   l'extrémité   supé- rieure de la tige 3 un fil de connexion.

   Le parafoudre peut être mis en place par un moyen approprié   quelconque,   par exemple en vissant l'électro- de inférieure 5 dans une plaque de montage ou support   18,de   construction convenable quelconque. Si on le   désirée   on peut   attacher   au 'support de montage 18 un déflecteur 19 servant 4.diriger les gaz chauds ionisés ex- pulsés du parafoudre dans une direction déterminée. 



   En service, la borne supérieure du parafoudre est reliée, par un éclateur série extérieur de tout type désiré, à une borne d'un appareil à protéger, comme un transformateur, ou un fil de ligne Qu un autre appa- reil à protéger, l'électrode inférieure 5 étant mise à la terre par le support de montage 18, ou par tout   autre/moyen voulu. - Quand une   surtension due à la foudre ou à une autre cause, se. produit   sur -la ligne   laquelle le parafoudre ou l'appareil protégé est   reliée   l'éclateur extérieur et celui formé par le vide entre les électrodes   2 et   5 se mettent en court-circuit et déchargent la surtension à la terré.

   L'arc qui se forme à l'intérieur du parafoudre s'établit d'abord suivant ,une trajectoire axiale rectiligne entre les électrodes 2 et 5 confinée au jeu entre la charge 7 et le tube 1, et la chaleur de l'arc provoque le développement d'une grande quantité de gaz sensiblement non ionisés produits par les surfaces contigues de la char- ge 7 et du tube 1. Cette grande quantité de gaz   produite ..en .un   temps très court établit une très forte pression à l'intérieur du tube, laquelle for- ce les gaz à circuler dans l'encoche hélicoïdale de la. charge 7   oirconfé-   rentiellement autour de   celle-ci,   les gaz s'échappant   :en   un jet par les trous de ventilation 10 et 6.

   En circulant   circonférentiellement   autour de la charge, les gaz en contact avec les surfaces de la charge et du tube usent ou érodent ceux-ci de façon bien uniforme en hélice, de sorte que la paroi du tube garde sa forme cylindrique et ni le tube ni la charge ne se déforment de façon irrégulière ou assez non uniforme pour réduire notable- ment la surface de matière disponible lors des-décharges 'suivantes pour pro- duire des gaz. Le pouvoir de coupure du courant du parafoudre n'est donc pas sérieusement entamé par une seule décharge, et la vie   du.parafoudre   est grandement allongée. 



   Le trajet circofzrentiel des gaz a un .autre .effet très impor- tant. Les gaz, en circulant   ciroonférentiellement,     entraînent   ou forcent 

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 l'arc à leur suite dans l'encoche hélicoïdale 8, de façon que 1'arc soit dé- vié de sa trajectoire axiale plus ou moins rectiligne entre les électrodes 2 et 5, dans une trajectoire hélicoïdale qui allonge fortement l'arc et faci- lite sa   coupure.,   1'arc étant éteint par les influences combinées de la désionisation de la trajectoire et l'allongement de l'arc. Cette déviation ou mouvement de l'arc vers la trajectoire hélicoïdale se fait aisément   à   cause de la grande mobilité d'un arc se trouvant en présence d'un jet ou d'un flot de gaz se déplaçant très rapidement.

   Le déplacement de   l'arc   se fait très rapidement et l'arc saute brusquement de sa trajectoire courte rectiligne entre les électrodes à sa trajectoire hélicoïdale 8 beaucoup plus longue. Des oscillogrammes pris lors d'essais pratiques montrent que l'arc saute à la trajectoire hélicoïdale en un temps de l'ordre de   400   microse- condes ou moins à partir de l'établissement initial de   1-lare,   ou moins d'un cinquantième de   cycle,   sur base d'une fréquence de 60   cycles.   Ce passage rapide de l'arc vers la trajectoire plus longue permet au parafoudre d'in- terrompre le courant de réseau en une petite fraction du temps nécessaire à un parafoudre à charge de type courant dans lequel le courant ne se coupe habituellement que lorsqu'il passe par zéro,

   ce qui représente un temps pouvant atteindre une pleine demi-période après l'éclatement initial. La tension d'arc augmente sensiblement quand l'arc passe à la trajectoire hé- licoidale, à cause de l'allongement du parcours, et la tension d'arc élevée a un fort effet limiteur de courant qui réduit l'intensité du courant de réseau et facilite encore la coupure de l'arc. Le temps d'arc et le cou- rant de réseau étant réduits dans de grandes proportions, l'énergie intro- duite dans le parafoudre diminue et il en est de même de l'érosion de la matière qui produit les gaz sous l'effet d'une décharge. La durée de vie du parafoudre est donc fortement augmentée, puisque le pouvoir de coupure du courant du parafoudre n'est que très légèrement entamé par une seule décharge. 



   Comme cela a été expliqué, l'érosion ou usure de la charge 7 et du tube 1 est sensiblement uniforme et régulière sur toutes leurs sur- faces, et aucune irrégularité ne réduit la superficie de matière à gaz expo- sée à l'arc ni n'augmente de façon indésirable la section de la trajectoire de l'arc. Après avoir fonctionné de nombreuses fois cependant, comme dans tout parafoudre à expulsion., le parafoudre voit son pouvoir de coupure de courant diminué.

   Mais même après une érosion importante à la suite de nombreuses décharges, l'encoche hélicoïdale 8 fait toujours circuler les gaz   circonférentiellement,   et la force centrifuge ainsi obtenue produit des pressions de gaz relativement élevées dans l'espace immédiatement adja- cent   à   la paroi du tube 1 qui oblige l'arc à suivre la trajectoire héli- coîdale 8 et à s'allonger comme décrit. Cet effet tend à s'opposer à la diminution du pouvoir de coupure du courant résultant de l'érosion de la ma- tière à gaz, ce qui augmente la durée de vie utile du parafoudre puisque le nombre d'opérations possibles avant une diminution suffisante du pou- voir de coupure du courant pour rendre le parafoudre inutilisable, est for- tement augmenté. 



   Il ressort bien de la description ci-dessus que l'invention procure un parafoudre du type à expulsion à caractéristiques très perfec-   tionnées,   à la fois en ce qui concerne le pouvoir de coupure de courant et la durée de vies dus à l'emploi d'une charge à encoche hélicoïdale. 



   REVENDICATIONS. 
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Claims (1)

1.- Parafoudre comprenant une pièce tubulaire isolante venti- lée au moins à une extrémité, des électrodes espacées à chaque extrémité du tube, et une charge de forme allongée placée dans le tube entre les électrodes, la charge et la paroi intérieure du tube étant faites en une matière isolante pouvant produire des gaz quand elle est exposée à un arc électrique, caractérisé en ce que la surface de la dite charge a une forme telle qu'elle provoque un mouvement circonférentiel des gaz produits par l'établissement d'un arc entre les électrodes. <Desc/Clms Page number 5>

2.- Parafoudre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de la charge est entaillée d'une encoche servantà faire cir- culer les gaz circonférentiellement.

30- Parafoudre suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface de la charge est entaillée d'une encoche hélicoïdale.

4.- Parafoudre suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la charge est de forme générale cylindrique et est glissée dans le tube avec un léger jeu radial.

50- Parafoudre suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'encoche hélicoïdale s'étend d'un bout à l'autre de la surface cylindrique de la charge.

6.- Parafoudre en substance comme décrit ci-dessus et repré- senté au dessin annexé.