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NOUVEAUX PARAFOUDRES A ECLATEURS'MULTIPLES.
On a décrit, dans le brevet principal, un nouveau type'de parafou- dre remarquable notamment en ce qu'il est capable de couper des courants de suite de valeur beaucoup plus élevée que ne le peuvent les appareils connus actuellement.
Il a été démontré que, dans les,modèles de parafoudre comportant un éclateur en série avec une résistance non linéaire, il est désirable, pour améliorer la protection et la robustesse, de combiner un éclateur principal à distance explosive relativement faible, ayant une tension d'amorçage aussi peu supérieure à la tension nominale qu'il est possible, avec plusieurs écla- teurs montés en série, présentant une distance explosive totale plus grande que celle de l'éclateur principal
Dans un tel dispositif, l'arc initial chassé par action magnétique se fractionne sans allongement appréciable en un certain nombre d'arcs, sans qu'il puisse se produire une recombinaison de ceux-ci.
Le système objet du brevet principal satisfait à ces conditions et permet de loger, dans un encombrement relativement faible, un nombre impor- tant d'éclateurs dont la longueur totale est nettement plus grande que celle de l'éclateur principal.
La présente invention a trait à des perfectionnements qui permet- tent dans beaucoup de cas, de simplifier la construction des parafoudres et de réaliser une économie sur le prix de revient -elle présente, en outre, l'avantage d9éviter le réamorgage spontané de l'arc dans l'éclateur principal, phénomène probablement provoqué par un reflux de gaz encore ionisés vers ce- lui-ci.
Ces résultats sont atteints en disposant une paire d'électrodes for- mant un éclateur principal de surtension, adjacent à un groupe d'éclateurs auxiliaires, dont les électrodes creuses sont constituées par des pièces mé- talliques en forme de gouttière, assemblées par leurs rebords de façon à for-
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mer des cylindres allongés portant deux ailes situées dans un plan diamétral; ces ailes s'engagent dans des rainures pratiquées dans les faces opposées de deux plaques en matière isolante et sont ainsi maintenues en place.
L'éclateur principal et les éclateurs auxiliaires sont disposés de telle façon, par rapport à une bobine créant un champ magnétique, que ce- lui-ci provoque le transfert de l'arc du premier éclateur vers les seconds, où il se subdivise et progresse jusqu'en un point où son déplacement est ra- lenti ou même arrêté par suite du renversement du sens du dit champ magnétique ou par l'intervention d'un autre champ magnétique,
Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et avantages de l'invention, on va décrire un mode de réalisation, étant enten- du que cet exemple n'a aucun caractère limitatif quant au mode de mise en oeuvre et aux applications que l'on peut faire de l'invention,,
La Figure 1 est -une vue en coupe du parafoudre employant les moyens de l'invention et constitué par un empilement d'éléments éclateurs et de bobi- neso
La Figure 2 est une vue en plan d'un des éléments éclateurs et bo- bine.
La Figure 3 est une vue en coupe de l'un de ces éléments,coupe ef- fectuée suivant la ligne 3-3 de la Figure 20
La Figure 4 est une vue latérale en élévation de l'élément de la Figure 2.
La Figure 5 est une vue en plan de l'élément de base dans lequel on a enlevé la plaque supérieure en matière isolante ainsi que la bobine et quelques-unes des électrodes, de façon à mieux faire apparaître certains points caractéristiques de la structure.
La Figure 6 est une vue en coupe suivant l'axe 6-6 de la Figure 2.
La Figure 7 est une vue latérale en élévation de l'éclateur prin- cipal d'une des unités dans lequel un certain nombre d'éléments ont été enle- vés de façon à mjeux faire apparaître la position des électrodes.
La Figure 8 est une vue en perspective des électrodes auxiliaires d'un des éléments.
La Figure 9 représente, sous une forme schématique,l'arrangement des électrodes, de façon à faire apparaitre la progression de l'arc qui doit être interrompu.
La Figure 10 est une courbe caractéristique représentant la valeur du champ magnétique en différents points de la structure d'éclateur par rapport à la ligne centrale de celui-ci.
En se reportant aux figures qui illustrent la description qui va suivre, on voit un mode de réalisation de parafoudre comportant des éléments éclateurs 10 et des éléments inductances 11. Les premiers sont essentielle- ment constitués par un éclateur principal à deux électrodes 12 & 13 et par un groupe d'éclateurs fractionnés¯dont les électrodes sont adjacentes et pa- rallèles aux électrodes 12 & 13; le premier groupe étant constitué par une ran- gée d'électrodes 14 à 19 inclusivement, l'autre groupe par les électrodes 20 a 25 inclusivement,- ces deux groupes d'électrodes sont assemblés entre deux Plaques isolantes 26 & 27.
Chaque élément inductance est fixé de façon amovible sur la plaque isolante 26 et sa position est telle que les éclateurs se trouvent dans le cer- cle de la spire moyenne de la bobine et au voisinage immédiat d'un des extré- mités de celle-ci.
Les fils d'extrémité de l'enroulement sont serrés sous les têtes des vis 28 & 31 qui servent respectivement à fixer, par une de leurs extré- mités, deux lames métalliques 29 & 32, sur des saillies isolantes faisant par- tie intégrante de la carcasse de la bobine. L'autre extrémité de ces lames est tenue en position par une clavette 30 pour l'une, et 34 pour l'autre.
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Les figures 6 & 7 montrent comment sont fixées les électrodes 12 & 13 de l'éclateur principale elles sont respectivement reliées à des bornes hexagonales métalliques 35 & 36, montées sur la face extérieure des plaques isolantes 26 & 27. Ces bornes qui comportent un trou cylindrique, reçoivent l'une la broche 34, l'autre la broche correspondant à l'une des broches 30 ou 34 d'une inductance d'un autre élément;, qui n'à pas été représenté ici pour rendre le dessin plus clair;, D'autre part, la broche 30 de l'élément inductan- ce 11 peut être reliée à un autre élément éclateur, analogue à l'élément 10.
On réalise ainsi un empilement d'éléments inductance et éclateurs.reliés en série entre eux et avec les résistances 37, comme le représente la Figure 1.
Pour établir un bon contact électrique entre les éléments inductan- ce et éclateurs d'extrémité et les blocs résistances 37, on interpose des dis- ques métalliques 38, possédant chacun des douilles.similaires aux bornes 35 & 36 dont il a été question plus haut. La connexion entre l'élément inductan- ce supérieur,et le bloc résistance adjacent se fait par l'intermédiaire de la broche 30 duidit élément inductance et le contact entre le bloc résistance in- férieur et le bloc inductance adjacent se fait par la broche 34 de celui-ci.
Comme le représente la Figure 1, l'assemblage complet peut être contenu dans un boitier étanche à l'eau 39, en une matière isolante telle que la porcelaine, ce boitier étant fermé par des fonds ou couvercles en un maté- riau conducteur; celui situé à la partie supérieure 40 comporte une pièce de connexion 41 pour être reliée à la ligne à protéger, tandis que le fond infé- rieur 42 comporte une pièce de connexion 43 pour être réunie au solo Il est évident que, si cela est nécessaire, c'est l'extrémité 41 que l'on peut réunir au sol et inversement l'extrémité 43 à la ligne à protégero Pour établir un bon contact entre le bloc résistance supérieur et le couvercle, on interpose un ressort à boudin 44, en matière conductrice,
qui maintient en outre une pres- sion convenable entre les différents éléments de l'empilage.
Ainsi qu'on le voit,chaque enroulement de bobine 11 est connecté en série avec les électrodes 12 & 13 et leur intervalle explosif, l'intervalle explosif 33 en shunt servant à protéger la bobine en cas de surtension à ses bornes, lorsqu9elle est traversée par un courant important à variations rapi- des. Après amorçage de l'arc entre les électrodes de l'éclateur principal 12- 13 et l'écoulement de la décharge, le courant de suite passe à travers la bo- bine 11 et crée, dans les limites de sa périphérie,, un champ magnétique qui produit, sur le courant traversant l'arc entre les électrodes principales 12 & 13, une force provoquant son déplacement vers la gauche, comme le représen- te la figure 5 vers les électrodes auxiliaires où il se subdivise en plusieurs arcs élémentaires.
Gomme on le voit;, le dispositif qui vient d'être décrit en tant que structure générale et disposition relative des électrodes, ainsi que dans son fonctionnement, est tout-à-fait identique à l'appareil décrit dans le bre- vet principal. Il en diffère cependant par le mode de réalisation des élec- trodes auxiliaires 14 à 19 et 20 à 25, lesquelles sont relativement longues, de telle sorte que leurs extrémités opposées à celles qui se font face sont situées nettement en dehors de la périphérie du bobinage 11, ainsi qu'on le voit de façon plus claire sur les figures 3 & 9. De plus, ces électrodes sont d'une construction beaucoup plus simple et peuvent être fabriquées aisément à la presse.
En se reportant à la Figure 8, on voit que chaque électrode auxi- liaire est constituée par une paire de gouttières métalliques 45 & 46, compor- tant une partie semi-cylindrique 47 et deux rebords 48 & 490 Dans ceux-ci, on pratique des entailles 50 & 51 dont le but sera indiqué plus loino Les fa- ces internes opposées des plaques 26 & 279 en matière isolante, comportent des sillons 52 et une partie centrale 53 en dépression, ce qui forme deux parties en saillie 54 que l'on voit mieux sur la Figure 3.
Les ailes des électrodes s'engagent dans les sillons 52 des pla- ques 26 & 27, et les parties en saillie 54 des plaques isolantes viennent dans les entailles 50 & 51, dont il a été question plus haut. Grâce aux sil- lons, le déplacement latéral des électrodes est évité et leur espacement con- venable assuré. Les entailles assurent un positionnement axial convenable,
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bien que ont ait représenté les entailles 50 & 51 près des extrémités des élec- trodes auxiliaires qui se font face, on a trouvé qu'il y avait avantage., pour réduire les perturbations radioélectriques., à augmenter la distance entre ces entailles, de façon à rapprocher celles-ci des extrémités extérieures des éJe c- trodes.
On remarquera que les montage des électrodes auxiliaires est très sim- ple et n'exige pas l'emploi de pièces auxiliaireso De plus, comme tous les intervalles explosifs sont en libre communication avec l'atmosphère, on évite le danger de réallumage de l'arc dans l'éclateur principal, par suite de l'é- tablissement de pressions gazeuses inégales.
On remarquera également que, par suite de la configuration des électrodes auxiliaires, la longueur des tra- jets, sur lesquels pourraient s'établir des décharges rampantes, se trouve très augmentée,
Pour assurer un meilleur contrôle des arcs élémentaires entre les' électrodes auxiliaires;, on disposeà l'extrémité des rangées de celles-ci., à l'opposé des électrodes de l'éclateur principale une électrode allongée 55 constituée par une seule gouttière tournant sa concavité vers les électrodes auxiliaires égayant sensiblement une longueur double de celle-ci. Cette élec- trode 55 est maintenue,comme les autre spar des rainures dans.les plaques isolantes et des entailles.
Ainsi qu'on l'a déjà expliqué, après amorçage de l'arc entre les électrodes 12 & 13;, le champ magnétique issu de la bobine 11 provoque le dé- placement de l'arc de l'espace explosif principal vers les électrodes auxiliai- res. L'arc initial se divise d'abord en un premier arc transversal entre les électrodes 13 & 25, un second arc, parallèle à l'axe des électrodes, entre les électrodes auxiliaires opposées 25 et 14, enfin, un troisième arc transver- sal entre les électrodes 14 & 12, comme le représentent les lignes en pointil- lé de la Figure 9o Puis., les arcs se déplaçant progressivement s'éloignent de l'éclateur principal et de l'axe de symétrie 0-0 des électrodes,
Figure 9 c'est-à-dire vers l'extrémité extérieure des électrodes auxiliaires,. Si ce déplacement des arcs élémentaires n9était pas limité, ceux-ci auraient tendan- ce à se recombiner à l'extrémité des électrodes auxiliaires en un seul arc qui serait dangereuxo Mais?' comme en s'écartant de l'axe 0=0 les arcs arri- vent dans une région où le champ magnétique extérieur de la bobine 11 est de sens inverse au champ à l'intérieur de la bobine qui provoquait la première partie du déplacement des arcs, il y a un effet de compensation qui limite le déplacement des ares en des points désignés par 57 sur la Figure 90
La.
Figure 10 est un graphique qui représente la valeur du champ magnétique en fonction de la distance de l'axe de la bobine qui est également l'axe de symétrie 0-0 de la structure d'électrodes. Etant donné que la dis- tance entre cet axe et le bord extérieur de la bobine est de l'ordre de 1 pouce dans l'exemple considéré, on voit d'après les courbes que l'intensité du champ magnétique qui provoque le déplacement des arcs vers les extrémités externes des électrodes:, est maximum vers le centre de la bobine et passe par 0 à environ 1/2 pouce du bord externe de celle-ci vers l'extérieur, puis il change de direction:, croît à nouveau jusqu'à 2,5 pouces environ de l'axe 0.
Les courbes A, B, C représentent la variation du champ magnétique suivant les axes A-A, B-B:, C-C de la structure d'électrodes que représente la Figure 9.
Si l'électrode 55 n'existait pas, on voit que, au bout de son trajet, entre les électrodes 19 & 20, un arc qui existerait entre celles-ci serait non seulement chassé vers les extrémités extérieures des électrodes, mais encore s9allongerait de façon à sortir de la périphérie de la bobine 11 en allant vers le-haut de la Figure 9. Avec un tel arc;, la désionisation serait difficile et son extinction étant compromise,il pourrait venir se fixer sur d'autres parties du parafoudre.
Pour accroître l'effet de rappel du champ magnétique qui provoque l'arrêt de l'excursion de l'arc:, on a prévu une modification qui consiste à introduire une cloison isolante 58 en mica entre les deux gouttières 45 & 46 qui constituent les électrodes auxiliairesde façon à les isoler entre elles., sauf à leurs extrémités où elles sont assemblées par des points de soudure tels que 59, Figure 80 Cette disposition a pour conséquence que, lorsqu'un
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arc jaillit entre des parties adjacentes et parallèles des électrodes et au voisinage de leur centre., un courant circule vers les extrémités pour'revenir sur la partie centrale, en effectuant un trajet en épingle à cheveux, comme le représentent les flèches en traits fins sur l'électrode 14 de la figure 9.
Le champ magnétique dû à ce courant réagit avec le champ à l'extérieur de la bobine 11, en créant une force dirigée vers l'axe de symétrie 0-0 qui a pour effet de ramener l'arc vers cet axe. Pour maintenir espacées et de façon plis rigide les plaques isolantes 26 & 27, on a prévu des entretoises 60 que traver- sent des tiges filetées 61, 62 & 62, sur lesquelles se vissent des écrous 64.
Lorsque l'on monte en série plusieurs éléments bobines et éclateurs, comme le représente la figure 1, on contr6le la distribution de la tension entre les différents éléments au moyen de résistances 65 & 66, associées en série par l'intermédiaire de boulons métalliques 61 et de bandes 67 & 68o Ces résis- tances shuntent les intervalles explosifs que forment les électrodes 12 & 13 par l'intermédiaire de vis 69 & 70 qui s'engagent dans les dites électrodes et par les bandes métalliques 71 & 72 effectuant la liaison avec les boulons 69 & 70.
Une pièce 73 qu'appuie un ressort sur la face interne de l'une des plaques isolantes, en un point opposé à l'éclateur principal et par l'inter- médiaire d'un bras élastique 74, sert à faciliter l'amorçage de l9arco Comme on peut le voir, le bras 74 est monté entre une paire d'entretoises 60 et relié électriquement à l'une des électrodes de l'éclateur principale par l'in- termédiaire de boulons 63 et de la bande de cuivre 72.
Outre la sécurité de fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrite celui-ci est remarquable par la simplicité de sa construction, ne comportant que des plaques de formes simples et identiques? et des électrodes auxiliaires d'un usinage très facile; de plus, du fait de l'utilisation du champ extérieur de la bobine et de l'em- ploi des électrodes 55 allongées, l'allongement des arcs est évitéo Enfin, la forme particulière des électrodes et leur montage évite les contacts des arcs avec les parties isolantes.