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La présente invention concerne les 'éclateurs et plusspécia- lement un éclateur pour parafoudres du type à soupape.
Les parafoudres du type à soupape se composent essentiel- lement d'un éclateur ou une série d'éclateus de longueur fixe reliés en série avec une résistance ayant des caractéristiques de soupape ou non linéaires, c'est-à-dire, une résistance dont la valeur diminua quand la tension augmente, de façon à présenter, sous des tensions normales, une résistance très élevée et, dans le cas de surtensions, une résistance faible, afin qu'une surcharge puisse s'écouler à la terre sous une tension de décharge peu élevée, et qui est capable d'accroître ensuite sa valeur de manière à réduire le courant d'a- près décharge sous tension normale à une faible valeur.
L'éclateur série isole normalement le parafoudre de la ligne à laquelle il est connecté, mais il se met en court-circuit sous une surtension
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déterminée de facon à connecter le parafoudre entre la ligne et la terre et à permettre à la surcharge de s'écouler à la terre.
Après écoulement de la surcharge, la soupape du parafoudre réduit le courant normal d'après décharge, provoqué par la tension normale de ligne, à une faible valeur, ce courant étant interrompu par l'éclateur de manière à isoler à nouveau le parafoudre de la ligne.
De récents perfectionnements apportés aux parafoudres de ce type ont eu pour résultat de donner à Isolément de soupape de meil- leurs caractéristiques de protection et, en particulier, de réduire la tension de décharge. L'effet de cette réduction de la caractéris- tique de tension de décharge est d'augmenter le courant normal d'a- près décharge qui traverse le parafoudre et qui doit être interrompu par l'éclateur série. Dans le cas de courants diaprés décharge mo- dérés, les éléments de soupape présentent une résistance appréciable au passage de ces courants d'après décharge. L'éclateur série de longueur fixe est donc bien capable d'interrompre le passage du courant .au premier zéro de courant, et ne subit pas de modifications physiques.
Au contraire, avec les courants d'après décharge plus élevés résultant de la caractéristique de protection améliorée précitée, les éclateurs série des types classiques sont incapables d'interrompre le passage du courant au premier zéro de courant.
Il est tout à fait contre indiqué de laisser passer un. courant d'a- près décharge pendant un temps appréciable, parce qu'il élève la température de l'électrode de l'éclateur, qui est habituellement en laiton, au-dessus de son point de fusion et qu'il provoque donc une déformation ou de fortes brûlures de l'électrode. Une telle déforma- tion peut souvent produire un changement suffisant de la forme de l'électrode pour réduire l'espacement effectif des électrodes, ce qui réduit la tension de rupture de l'intervalle de l'éclateur et rend la coupuré de l'arc plus difficile.
La présente invention a donc pour but principal de procurer un éclateur pouvant mieux résister aux effets de brûlure de l'arc.
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Suivant l'invention, l'éclateur composé d'electrodes écar- tées de façon à établir entre elles un intervalle explosif, comprend un moyen pour établir un champ magnétique en substance constant dans le dit intervalle dans une direction généraLement perpendiculaire à la trajectoire de la décharge, et un diviseur d'arc pour couper un arc initial en plusieurs arcs plus petits, sans permettre que ceux- ci se recombinent en un seul arc.
L'invention ressortira clairement de la description détail- lée, donnée ci-après, d'une forme d'exécution représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé.
La figure 1 est une vue en plan de dessus d'un éclateur constituant une forme d'exécution préférée de l'invention.
La figure 2 est une vue de profil de l'éclateur.
La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, et la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1.
La présente invention supplique spécialement aux éclateur de parafoudres, mais il va de soi qu'elle n'est pas limitée nécessai. rement à cette application déterminée. Comme la figure 4 le montre, l'éclateur est enfermé dans une paire de demi-boîtiers circulaires en céramique 1 qui contiennent aussi les parties restantes. Chaque demi-bottier 1 se compose d'un fond plat en forme de rondelle 2 et d'un rebord annulaire 3 qui encercle le pourtour du fond plat 2.
Chaque rebord 3 est pourvu d'une paire d'encoches 4 diamétralement opposées (voir figure 2) destinées à recevoir et à maintenir conve- 'nablement une paire d'électrodes 5 en forme de coin. Les électrodes sont, de préférence, en laiton, mais elles peuvent être faites en toute matière conductrice convenable. Les rebords 3 sont aussi pourvus d'encoches 6 plus étroites et réparties circonférentiellement entre les encoches 4; elles sont destinées à recevoir et à, espacer
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une série de diviseurs d'arc métalliques 9 disposés radialement (voir figure 3) . Les rebords du bottier 1 sont dirigés l'un. vers l'autre et sont maintenus légèrement écartés par les électrodes et les diviseurs d'arc.
Les encoches correspondantes 4 et 6 de chaque rebord de bottier 3, comme la figure 2 le montre le mieux, sont dimensionnées et alignées de façon à recevoir et à convena- blement espacer les électrodes 5 et les diviseurs d'arc 9.
Une paire d'aimants permanents 7 en substance en forme de rondelles et faits en toute matière d'aimant permanent convenable mais, de préférence, une matière isolante, sont logés dans chaque demi-bottier à l'endroit du creux délimité par le fond 2 et le rebord 3.
Dans la forme d'exécution préférée représentée ici, les aimants 7 sont aimantés dans une direction axiale, avec chacun un pôle nord sur une face et un pôle sud sur la face opposée.
Les aimants 7 sont logés dans le bottier de manière que le pôle nord d'un aimant se trouve face au pôle sud de l'autre ou, en d'a,u- tres mots, les aimants s'attirent.
Il va de soi cependant que-on peut utiliser, pour les .aimants, toute disposition convenable produisant un champ magnéti- perpendiculaire au trajet de l'arc, et les aimants ne doivent pas nécessairement s'attirer. Les aimants peuvent avoir toute forme voulue pour s'adapter à la forme de l'électrode et à celle du bottier. Avec le dispositif décrit, il y a donc toujours un champ magnétique relativement puissant, dirigé perpendiculairement aux faces des aimants.
L'aimant permanent 7 peut être fait en toute matière d'ai- mant permanent convenable. Il est cependant préférable d'utiliser une matière céramique de la famille des ferrites et, en particulier la ferrite de baryum - (BaFe12019). Les aimants faits en cette ma- tière ont différentes propriétés avantageuses. Ils présentent une for-
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te résistance à la désaimantation par des champs magnétiques exté- rieurs transitoires ou par d'autres forces extérieures comme la cha- leur ou les chocs. La plupart des matières d'.aimant permanent sont très aisément désaimantées par les dites forces et doivent être ma- nipulées et protégées avec soin pour empêcher la désaimantation.
La stabilité magnétique de la matière préférée est une propriété très intéressante dans le cas de l'invention, puisque l'aimant ainsi cons- titué ne subit aucune perte notable d'aimantation, même dans des con- ditions inhabituelles de manipulation ou d'utilisation. Une autre prou priété intéressante de cette matière d'aminat permanent est son iso- lement électrique. La matière préférée est un excellent isolant. C'est grâce à cela que les aimants de la. présente invention peuvent être montés d'une façon aussi avantageuse. Les aimants peuvent ponter les électrodes de l'éclateur, sans danger de court-circuit comme dans le cas d'aimants métalliques ordinaires. Il n'y a donc plus de problé- me d'isolement de l'aimant par rapport aux électrodes.
Si on le désire,l'épaisseur de l'aimant permanent peut être légèrement inférieure à la hauteur du rebord 3 entre le fond 2 et le bord de fermeture des encoches, afin de pouvoir loger une rondelle annulaire 8 en une matière résistant aux arcs dans le ren- foncement contigu à chaque aimant -et venant à ras du bord de ferme- ture des encoches 4 et 6. La rondelle 8 sert à protéger les faces de l'aimant contre les érosions par l'arc. La rondelle 8 peut être construite en toute matière isolante résistant aux arcs. Il est cependant préférable d'utiliser du polytétrafluoroéthylène, à cause de sa plus forte résistance aux érosions par les arcs. Ces rondelles
8 ont été utilisées dans la forme d'exécution préférée représentée au dessin annexé.
Il est à noter cependant que l'utilisation d'aimants en céramique supprime la nécessité de ces rondelles quant à la question de l'isolement. Ces'rondelles S sont cependant utiles pour empêcher l'érosion par les arcs de la face* des aimants permanents 5, de manière à prolonger la durée de vie de l'éclateur.
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La rupture des rondelles par érosion d'arc ne met pas l'éclateur hors service, puisque le court-circuitage des électrodes ne résulte pas de cet incident. Les rondelles 8 empêchent, en outre, la possi- bilité de cassure des aimants 7 par un choc thermique important.
Les électrodes 5 en forme de coin et les diviseurs d'arc 9 sont serrés entre une paire de bottiers 1, les aimants,associés 7 et les rondelles 8. Les électrodes 5 et les diviseurs d'arc 9 se logent respectivement dans les encoches 4 et 6 et sont dirigés radialement vers l'extérieur au delà de la périphérie du bottier, comme les figures 1 et 3 le montrent clairement. Les axes de symé- trie longitudinaux des électrodes 5 sont alignés suivant un diamètre de l'ensemble. Les pointes des électrodes sont dirigées l'une vers l'autre et sont séparées, au centre de l'éclateur, par un intervalle explosif 10. Les diviseurs d'arc sont disposés radialement et écartés entre eux, entre les bords des électrodes qui divergent vers l'ex- térieur et convergent vers l'intervalle 10.
En. fonctionnement dans un parafoudre, une électrode est reliée en série avec une soupape 11 ou résistance non linéaire, reliée elle-même à la terre. L'autre électrode est reliée à une ligne de transport ou de distribution ou à un autre appareil à protéger.
Si on le désire, plusieurs éclateurs de ce genre peuvent être mis en série de toute manière convenable, comme il est courant dans la technique des parafoudres.
Le fonctionnement du dispositif de l'invention ressort de la descritpion détaillée ci-avant. Un arc s'amorce dans l'intervalle 10 entre s électrodes 5. Il y a toujours un champ magnétique rela- tivement puissant dirigé perpendiculairement aux faces des aimants 7. Comme l'arc est à angle droit par rapport.au champ magnétique, il se déplace parallèlement aux faces des aimants vers l'un ou l'au- tre des groupes de diviseurs d'arc.
Quand l'arc a pénétré entre les diviseurs, il se subdivise en une série d'arcs plus petits et continue à se déplacer vers l'extérieur, puisqu'.il se déplace tou-
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jours à angle droit par rapport au champ magnétique. A un certain point en dehors de l'intervalle explosif, l'arc s'éteint par allon- gemmt refroidissement des gaz., et ne se réamorce plus après passage par un zéro de courant.
La description précédente montre que l'invention procure un éclateur qui possède des propriétés très intéressantes, puisqu'il dispose de moyens sûrs pour interrompre l'arc. Il a été proposé d'atteindre le même résultat à l'aide de bobines traversées par le courant de décharge et produisant un champ magnétique pour déplacer l'arc.
Une telle solution présente de nombreux inconvénients et n'assure pas réellement le déplacement de l'arc parce que l'intensité du champ magnétique varie avec l'amplitude du courant, de sorte qu'on ne dispose pas d'un champ puissant et constant. L, bobine utilisée est nécessairement très encombrante et demande un espace de logement relativement étendu qui n'est pas facilement disponible, tout en exigeant un éclateur auxiliaire pour protéger la bobine el- 'le-même contre les ondes à front raide. Par conséquent, l'utilisa- tion d'une bobine magnétique -produisant un champ pour déplacer l'arc n'est pas une solution satisfaisante du problème, à cause des nom- breux inconvénients qui raccompagnent.
La présente invention évite ces inconvénients de façon simple et efficace en utilisant un aimant permanent de façon à ne pas devoir disposer d'espace supplémentaire.
L'utilisation d'un -aimant permanent permet d'établir un champ magné- tique puissant et constant indépendant de l'amplitude du courant de @ décharge, et cela sans exiger d'éclateurs auxiliaires ni d'autres dispositifs de protection. L'invention procure donc un moyen très efficace et intéressant pour provoquer réellement le déplacement de l'arc dans un éclateur.