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La présente invention' concerne de façon générale les éclateurs et plus spécialement un éclateur pour parafoudres du type à soupape.
Les parafoudres à soupapes consistent essentiellement en un ou plusieurs éclateurs connectés en série avec une résistance à caractéristiques de soupape ou non linéaires; c'est-à-dire une résistance qui une valeur très -élevée sous tension normale mais dont la valeur diminue fortement pour une surtension déterminée de façon à permettre aucune surcharge s'écoule à la terre sous une sible tension de décharge,
et qui est capable ensuite de remonter en valeur afin de réduire le courant de ligme résultant à une faible valeur. L'éclateur série isole normalement le parafoudre de la ligme à laquelle il est connecté, 'nain il perce sous une
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surtension déterminée de façon à connecter le parafoudre entre la ligne et la terre pour que la surcharge puisse s'écouler à la terrer Après écoulement de la surcharge, la soupape du parafoudre réduit le courant de ligne résultant, qui tend à s'écouter sous l'effet de la tension normale de ligne, à une faible valeur et l'interrompt de façon à isoler de nouveau le parafoudre de la ligne.
De récents perfectionnements apportés aux parafoudres de ce type ont amélioré les caractéristiques de protection de la soupape, notamment en réduisant la tension de décharge. Cette réductio' de la tension de décharge a pour effet d'augmenter le courant de ligne résultant qui traverse le parafoudre après une décharge- et qui doit être interrompu par l'éclateur série. Quand les courants de ligne sont modérés, l'arc tend à se mouvoir à la surface des électrodes à l'intérieur de l'éclateur, ce qui facilite la coupure de l'arc et évite la surchauffe locale des électrodes. Avec des courants de ligne plus élevés dûs aux caractéristiques de protection perfectionnées précitées, l'arc tend, tout au contraire, à se maintenir en un endroit de l'électrode.
Cette concentration de courant en un point déterminé de l'électrode pendant une durée appréciable est tout à fait inopportune à cause de l'élévation de température de l'électrode quelle entraîne;' l'électrode étant généralement en laiton, cette température dépasse son point de fusion et provoque une déformation ou une brûlure sérieuse de l'électrode en ce point détermine.-Une telle déformation ou brûlure peut changer suffisamment la forme de la surface de l'électrode pour réduire l'espacement réel entre les électrodes, abaissant ainsi la tension de rupture de l'éclateur et réduisant aussi sa résistance à la tension de rétablissement après écoulement d'une surcharge, de sorte rtue la coupure de l'arc est rendue plus difficile.
L'échauf- fement intense d'un point déterminé de l'électrode augmente encore la difficulté de coupure de l'arc en augmentant les chances d'un rétablissement de l'arc après un zéro de courant. C'est pourquoi il est très souhaitable ou même indispensable que l'arc se déplace
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à la surface de l'électrode, afinj de s'assurer que l'éclateur séria coupe .sûrement le courant de ligne et que ses caractéristiques ne subissent pas de modifications à cause d'une décharge..
La présente invention a pour but principal de p rocurer un éclateur dans lequel l'arc soit réellement promené la surface d'éclatement des électrodes afin de faciliter la- coupure de l'arc et d'éviter une surchauffe locale des électrodes.
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L'invention a aussi pour but de procurer un éclateur qui contienne des moyens d'établir un' champ magnétique d'intensité en substance constante dans l'éclateur et suivant une direction provoquant-un mouvement continuel, de l'arc jusqu'à son'extinction,
L'invention a encore pour but de procurer un éclateur dans lequel un aimant permanent soit associé à une des électrodes au moins, l'aimant étant aimanté de façon à établir un champ magnétique qui occupe tout l'intérieur de.
l'éclateur entre les électrodes et est dirigé de façon générale perpendiculairement à la trajectoire d'une décharge., afin de provoquer un mouvement continuel de l'arc à la'surface de l'électrode*
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci -après avec référend au dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 représente .un parafoudre partiellement en élévation et partiellement en coupe verticale, et
La figure 2 est une coupe, à grande échelle, d'un écla- teur suivant l'invention.
Comme on l'a dit, la présente invention s'utilise spécialement dans les éclateurs de parafoudres et est représentée, au dessin annexé, dans,une forme d'exécution de ce- type, quoiqu'il aille de soi que l'invention n'est pas 'nécessairement limitée à cette application déterminée* L'invention est représentée, à titre d'exemple, appliquée à un éclateur série pour le parafoudre du type à soupape de la figure 1.
Le parafoudre entier est contenu dans une e- oppe en porcelaine 1 fermée, aux'deux extrémités, par des
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enbouts métalliques 2 de touttype convenable, cimentés ou autremen fixés à l'enveloppe 1 et servant à la fois de connexions électriqu et de supports mécaniques du parafoudre. Le parafoudre consiste en un éclateur 3 mis en série avec une soupape se composant de plusieurs éléments de soupape 4 empilés en série à l'intérieur de l'enveloppe 1.
Les éléments de soupape 4 peuvent être-de tout type convenable et sont de préférence en carbure de silicium granuleux avec un liant convenable, comme le silicate de sodium, soumis à cuisson de façon à p'roduire des éléments ayant .les caractéristiques voulues de soupape ou non linéaires. Les éléments de soupape 4 sont empilés en colonne à l'intérieur de l'enveloppe 1, tout nombre d'éléments pouvant être utilisé suivant la tension pour laquelle le parafoudre a été établi.
L'éclateur 3 est mis en série, à l'intérieur de l'enveloppe 1, avec la colonne d'éléments de soupape 4 et est représenté au milieu de la colonne, quoiqu'il puisse aussi bien se trouver au haut ou au bas de la colonne d'éléments de. soupape. L'éclateur 3 'est contenu dans un tube 5 en porcelaine ou autre matière isolante, obturé aux extrémités par des capots métalliques 6 scellés au tube 5. L'éclateur se compose de plusieurs éléments d'éclateur 7 mis en série et en colonne à l'intérieur du tube 5, le nombre d'éléments d'éclateur dépendant de la tension prévue pour l'appareil.
La construction des éclateurs 7 est représentée en détail à la figure 2 qui représente deux éclateurs doubles en série. Chaque éclateur 7 consiste en une paire d'électrodes de forme 8 associées à des électrodes planes 9 prévues de chaque côté. Les électrodes $ et 9 sont, de préférence, en laiton, mais elles peuvent être faites en toute matière conductrice convenable. Chaque électrode de forme 8 est pourvue d'une saillie ou arête annulaire 10 à la surface, et les électrodes 8 sont réunies de façon que leurs arêtes 10 soient dirigées dans desdirections opposées vers les électrodes 9, afin de constituer des intervalles annulaires 11 faisant tout le tour des
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électrodes 8.
Les électrodes 8 et 9 sont séparées par des entretoi- ses annulaires 12 qui déterninent la largeur des intervalles 11.
Les entretoises 12 peuvent être faites en toute matière isolante convenable mais, de préférence, en une matière à résistance élevée qui règle la répartition de la tension entre les divers éclateurs de la série. Chaque éclateur est, de préférence, aussi pourvu d'un bouton de préionisation 13 en une matière isolante à constante diélectrique élevée, comme le rutile céramique.Les boutons 13 sont, de préférence, fixés aux électrodes de forme 8 par un rivet 14 qui sert russi à réunir les deux électrodes 8 adjacentes. Les boutons 13 s'approchent très près des électrodes planes 9 et, dans le cas d'une brusque surtension, une ionisation préionise les intervalles 11 de façon à obtenir une tension de rupture faible mais nette.
Si on le désire, une barrière d'isolement- 15 peut aussi être-prévue dans le voisinage de chaque intervalle afin de protéger l'entretois 12 de l'arc produit.
Comme on l'a déjà expliqué, quand une décharge à courant modéré se produit dans un éclateur de 'ce genre, l'arc présent dans l'intervalle 11 tend à se mouvoir le long des surfaces annulaires d'éclatement déterminées par les arêtes 10 des électrodes, ce qui a pour effet d'empêcher une surchauffe locale des électrodes et facilite la coupure de l'arc. Au contraire, dans le cas des carac- téristiques perfectionnées des parafoudres modernes, les courants de ligne qui doivent être interrompus par l'éclateur sont relativement élevés. et, dans ce cas, l'arc tend à s'accrocher en un point des électrodes, ce qui entraîne les inconvénients déjà citésd'une surchauffe locale et d'une déformation des électrodes.
La présente invention procure un moyen d'assurer que l'arc se déplace à la surface des électrodes quelle que soit la valeur du courant. A cet effet, chaque éclateur contient un aimant permanent établissant un champ magnétique en substance constant à l'intérieur de l'éclateur et dans une direction qui provoque un meuve fient continuel de l'arc jusqu'à son extinction. Dans la forme
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d'exécution préférée de l'invention, représentée au dessin annexée un aillant permanent de forme générale annulaire 16 est prévu pour chaque éclateur double, 1* aimant étant logé dans le vide laissé par les saillies 10 des deux électrodes 8;
l'aimant n'exige donc pas d'espace supplémentaire et il est fermement maintenu dans la position désirée. L'aimant annulaire est aimanté dans un sens radial confie indiqué à la figure 2, de façon que le pôle magnétique d'une - polarité se trouve sur le pourtour extérieur de l'aimant, tandis que le pôle de la polarité opposée se trouve sur le pourtour intérieur. Le champ magnétique produit par un aimant de ce genre s'étend de façon continue autour de l'intervalle annulaire 11; de sorte que ce champ magnétique est de façon générale perpendiculaire à la trajectoire d'une décharge en tout point de l'éclateur, la configuration du champ en n'importe quel point étant donnée en substance par les lignes de force représentées à la figure 2.
Quand une décharge se produit dans l'intervalle 11, l'arc s'établit donc en travers d'un champ magnétique puissant et il est forcé de se déplacer dans une direction perpendiculaire à sa trajectoire, et comme le champ magnétique s'étend de façon continue autour de l'arête annulaire 10, l'arc tend à suivre l'arête et fait continuel- lement le tour-de l'intervalle d'éclatement jusqu'à son extinction.
L'arc est donc forcé de se mouvoir réellement, indépendamment de la valeur du courant, et on évite ainsi une surchauffe locale des électrodes.
Le!-, aimants permanents 16 peuvent être construits en toute matière convenable à aimantation permanente. Il est cependant pré- férable d'utiliser une matière céramique, comme une des ferrites ayant une faible perméabilité et, en particulier, la ferrite de baryum (Ba Fe12019) qui s'est avérée avoir des propriétés très intérssuntes. Cette 'ratière a une très faible perméabilité qui se rapproche de celle de l'air, alors que de nombreuses ferrites et matières métalliques pour aimant permanent ont des perméabilités
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relativement élevées.
Si une bague en une matière à haute perméabi- lité était aimantée dans la direction représentée à la figure 2, la plus grande partiedu flux magnétique serait concentrée dans la matière elle-même et le champ à l'intérieur de l'intervalle d'écla- tement ne serait que très faible. Grâce à la faible perméabilité de la matière préférée, on obtient, au contraire, une répartition plus régulière du flux autour de l'aimant, de sorte que la configu- ration du champ est en substance celle représentée à la figure 2, une grande partie du flux magnétique passant par l'intervalle d'éclatement 11 où le flux est utile. La faible perméabilité de la matière préférée constitue donc un très grand avantage.
Un autr.e avantage de cette matière est sa grande résistance à la désaimantation par des champs magnétiques extérieurs transitoires ou par d'autres causes extérieures, comme la chaleur ou les chocs. La plupart des matières d'aimant permanent sont facilement désaimantées par de telles causes et elles doivent être manipulées et protégées'avec grand soin pour éviter la désaimantation.La stabilité magnétique .de la matière préférée rend celle-ci très intéressante pour la présente invention, puisqu'aucune perte notable d'intensité magnétique ne se produit dans les conditions habituelles de manipulation ou d'utilisation.
Bien que la ferrite de baryum, soit la matière préférée à cause de ses propriétés spéciales de stabilité,' il va de soi qu'on peut utiliser toute au-tre matière à aimantation permanente pour les aimants 16,une matière à faible perméabilité et à bonne stabilité magnétique étant la plus souhaitable.
La description qui précède montre que l'invention procure un éclateur à caractéristiques très intéressantes, puisqu'il dispose d'un moyen pour déplacer réellement l'arc sur la surface des élec- trodes. Il a été proposé d'arriver à ce résultat à l'aide de bobinées traversés par le courant de décharge et produisant un champ magn/tique pour le déplacement de l'arc.
Une telle solution présente de nombreux inconvénients et n'assure pas le déplacement réel de l'arc, parce nue l'intensité du champ magnétique varie avec l'in-
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tensité du courant, de sorte qu'on ne dispose pas d'un champ puissant et constant.Le bobinage nécessaire est très encombrant et doit occuper un espace qui n'est pas facile à trouver, et il exige en outre un éclateur auxiliaire pour protéger le bobinage lui-même contre les ondes à front raide. L'utilisation d'une bobine magnétique pour produire un champ de déplacement de l'arc n'est donc pas une solution satisfaisante du problème à cause des nombreux inconvénients que celle-ci entraîne.
La présente invention évite ces inconvénients de manière simple et très efficace, en utilisant un aimant permanent associé à une électrode au moins de l'éclateur, et ce sans encombrement supplémentaire. L'utilisation d'un aimant permanent permet de produire un champ magnétique puissant et constant* qui est indépendant de la valeur du courant, et il ne faut ni . éclateurs auxiliaires ni autres moyens de protection. -L'invention procure donc un moyen très efficace et intéressant pour provoquer sûrement le mouvement de l'arc dans un éclateur.
Une forme d'exécution déterminée de l'invention a été représentée et décrite à titre d'exemple, mais il va de soi que diverses modifications peuvent y être apportées et que d'autres formes d'exécution sont réalisables sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les électrodes peuvent avoir toute forme voulue et l'a,imant permanent lui-même peut aussi avoir toute forme voulue pour s'adapter à la forme des électrodes et il peut être aimanté . dans toute direction,voulue pour produire un champ magnétique qui traverse l'intervalle d'éclateffient dans une direction générale perpendiculaire à la trajectoire d'une décharge. Il va de soi donc que l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution déterminée représentée à titre d'exemple, mais qu'elle couvre toutes formes d'exécution équivalentes et toutes modifications.