Dispositif de rupture d'un circuit électrique à courant alternatif. L'objet. -de l'invention est un dispositif de rupture d'un circuit électrique à courant al ternatif du type ayant deux électrodes, dont l'une au moins est mobile, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, des moyens pour établir un courant de gaz dans une direction unique à partir de la, racine de l'arc de rup ture, qui prend naissance entre celles-ci, le long de la. surface des électrodes et le long d'un passage disposé près de la racine de l'arc, d'autre part, des moyens obligeant l'arc tout entier à demeurer dans le courant de gaz pendant toute la.
durée de la période pendant laquelle l'arc se produit. Les électrodes peu vent être des électrodes mâles et femelles.
La présente invention est applicable en particulier .à des circuits de transmission de force à haute tension et -de grande puis sance, par exemple de 10.000 kVA et au- dessus, quoiqu'elle ne soit pas limitée à de tels circuits. Le but général -de l'invention est d'obte nir clans le dispositif du genre indiqué que l'arc qui prend naissance en lui soit éteint aussi vite que possible et avec une libéra tion minimum d'énergie.
L'un,des points dont on doit tenir compte dans la construction d'un dispositif servant à rompre un circuit électrique est la tendance qu'ont les gaz chauds à se rassembler -et à de meurer dans le voisinage de la racine de l'arc où ils empêchent le refroidissement de l'électrode, et tendent à retarder l'extinction ,de l'arc. L'un des moyens utilisés dans la présente invention est de s'arranger pour ob tenir l'évacuation rapide des gaz chauds tout en réduisant au minimum l'allongement de l'arc au delà @de la longueur à laquelle il est amené par la séparation ides électrodes.
On a déjà proposé -à cet effet d'employer des électrodes tubulaires par lesquelles les gaz chauds provenant de l'arc peuvent s'é chapper, ou -d'enfermer ces électrodes dans une chambre close, ou enfin de commencer la compression ;de gaz dans une telle cham bre avant la séparation des électrodes.
On peut faire en sorte qu'un courant de gaz, par' exemple de l'hydrogène ou de l'air ou un gaz inerte tel que l'argon, l'azote, l'hé lium ou autre, s'établisse, dans une seule di rection, le long de la surface des électrodes, et que l'arc tout entier soit obligé de demeu rer .clans le courant de gaz ainsi produit pen dant toute la durée où il existe.
On peut encore prévoir des moyens pour séparer les électrodes avec une vitesse telle que leur écartement maximum soit obtenu durant une période de temps équivalente à celle d'un demi-cycle -de la fréquence du cir cuit électrique dans lequel le dispositif est inséré. Le dessin annexé représente deux formes d'exécution de l'objet de l'invention données à titre d'exemples.
La fig. 1 est une coupe verticale de la partie supérieure de la-première forme -d'exé cution; La fig. 2 est une coupe verticale de la partie supérieure de la seconde forme -d'exé cution.
D'après la fig. l., les électrodes 10, 12 sont logées dans un récipient cylindrique 14 fermé -de façon .étanche aux gaz et muni d'une garniture intérieure 16 -de quartz ou d'une autre matière appropriée. La partie supé rieure du récipient 14 présente une bride et est fermée par un couvercle 18, fait en une matière isolante quelconque, et reposant sur ladite bride; ces parties sont maintenues as semblées par des boulons 2.0 traversant la bride, le couvercle, et un anneau 22 interposé entre les écrous des boulons et ledit cou vercle.
La garniture intérieure 16 du réci pient est surmontée d'un anneau 17, en quartz ou en une matière analogue, disposé entre la paroi du récipient 14 et un manchon 13 auquel l'électrode 12 est assujettie, comme cela sera indiqué plus loin; les bagues -de gar niture 19, en asbeste ou en une autre ma- tière convenable, sont logées au-dessus et au- dessous de la partie extérieure de l'anneau 17. Le couvercle 18 présente en son centre une ouverture .dans laquelle passe l'extrémité intérieure 24 d'un tuyau d'échappement mé tallique 26, ladite extrémité s'appuyant sur le fond d'une creusure ménagée dans la par tie supérieure du manchon 13.
Le tuyau 26 et le manchon 13 sont fixés au couvercle 18 par des goujons 28, vissés .dans le manchon 13 et passant à travers le couvercle ainsi qu'à. travers une bride 30 appartenant au tuyau 26. Comme celui-ci est en métal - -de préférence en cuivre - et qu'il est en contact électrique avec le manchon 13, le conducteur amenant le courant à couper par le dispositif peut être relié à une partie quelconque du tuyau 26 ou à une autre partie .de l'appareil qui soit en contact métallique avec ce tuyau.
Ce dernier porte, à sa partie supérieure, une chambre de soupapes 32; le tuyau et la chambre sont fixés l'un à l'autre par des boulons 34 qui traversent une bride présen tée par chacune de ces parties. Dans certain cas il peut être nécessaire ou désirable de mu nir le tuyau .d'échappement, en un point con venable de sa longueur, d'une grille servant à empêcher des grains de métal ou des parti cules semblables, provenant des électrodes, d'atteindre la chambre 32 ou les soupapes de celle-ci.
Cette grille peut avantageusement avoir la forme d'un ruban métallique enroulé de façon ,à constituer une spirale plane et fixé à l'intérieur du tuyau de façon que son axe soit sensiblement dans l'alignement de l'axe du tuyau. 3:6 sont les organes mobiles de la soupape; dans la position de fermeture -de la chambre, ces organes sont maintenus sur leurs sièges 38 par une .genouillère 40 qui est maintenue elle-même, à ce moment, à la. position représentée sur la fig. 1, par une tige 42 mobile axialement. La tige 42 pourrait être actionnée à l'aide de moyens convenables quelconques;
ceux qui sont re présentés schématiquement comportent une seconde genouillère 44. Des ressorts 46 et 48 agissant respectivement sur les soupapes 36 et la tige 42 et séparent rapidement ces sou- papes de leurs sièges immédiatement après que la genouillère 44 est amenée à sa posi tion de ploiement. La chambre 32 est cons tituée par raison de commodité par l'assem- @age .de deux parties boulonnées l'une sur l'autre; elle porte sur l'une de ses faces une chape 50 pour la genouillère 44 et pour les parties qui sont combinées avec celle-ci.
La tige 42, qui est reliée .à. l'une. des parties de la, genouillère 44, traverse un presse-étoupe 52, tandis que l'autre partie de cette genouil lère est connectée @à. une courte tige 54, gui dée -dans la chape 50 et prenant appui en vue du réglage sur une vis de réglage 56. Un tuyau de prolongation 58 est boulonné sur l'extrémité supérieure de la chambre 32 et présente à son extrémité supérieure une bride sur laquelle est fixé un pavillon 60.
Si on trouve que cela est nécessaire, la pièce 60 peut être munie intérieurement d'une grille métallique (par exemple une grille formée par des bras radiaux partant de l'axe de la pièce) pour refroidir les gaz lors de leur (échappement.
L'électrode supérieure 12 comprend un corps cylindrique formé de quatre sections longitudinales séparées qui sont maintenues assemblées, de façon à pouvoir céder, par des ressorts hélicoïdaux 64 logés dans des rai- mires desdites sections. Ces dernières sont fixées au manchon 13, de façon à pouvoir se mouvoir, au moyen d'un anneau 116 vissé dans ledit. manchon 13 et en prise avec des saillies pratiquées ans les sections.
En vue 1c l'assemblage des parties, l'anneau 116 est formé de deux parties. Un bon contact élec trique entre chacune des sections et la. partie 13 est assuré par une connexion 118 fixée à ia section et serrée sur le manchon 13 par l'anneau 11.6. Une rondelle est insérée entre la partie 13 et ces connexions.
L'électrode inférieure 10, qui est l'or gane mobile du dispositif -décrit, est un or gane cylindrique massif présentant une extré mité supérieure arrondie destinée à péné trer entre les sections de l'électrode supérieure et à les séparer légèrement, quand le dispo sitif est fermé, le bord inférieur intérieur 15 -de la surface de contact -de chacune des sec tions étant arrondi pour faciliter l'introduc tion de 10. Une tige de manoeuvre 66 de l'é lectrode inférieure 10 passe -dans un presse- étoupe (non représenté) d'un couvercle, qui ferme l'extrémité inférieure du récipient 14, et constitue un bon conducteur électrique en communication électrique avec le conduc teur de départ (non visible sur le dessin) par une traverse 67.
Ce couvercle et les parties adjacentes peu vent être semblables aux parties 17, 18, 19, 22 appartenant à la partie supérieure du ré cipient, le presse-étoupe du couvercle infé rieur remplaçant le manchon 13. Une tubu lure -d'admission pour un gaz sous pression destiné -à être utilisé lors de l'extinction de l'arc est prévue en un point approprié de ce récipient. La traverse 67 est reliée mécani quement par une barre 6#8 à la genouillère 44 qui forme une partie du mécanisme de com mande des soupapes 36, comme cela a été décrit plus haut.
Cette barre 68 (qui est di visée en deux parties isolées électriquement l'une de l'autre, ainsi que cela est représenté schématiquement en 69 à la fig. 1.) présente à. son extrémité supérieure une partie aplatie munie de deux chevilles 70, 72 placées .à -dis tance l'une de l'autre et agissant respective ment pour redresser et pour plier la genouil lère 44 lors d'un mouvement axial (le la tige 68.
La fig. 1 montre le dispositif .à la. position de fermeture, c'est-à-dire quand les électro des 10 et 12 sont en contact, les soupapes 36 reposant sur leurs sièges et fermant la sortie du récipient 14 qui est rempli en conséquence de gaz sous pression. Lors -1e l'ouverture du dispositif, juste après que l'électrode 10 a commencé son mou vement descendant, mais avant qu'elle cesse d'être en contact avec l'électrode 12, la genouillère 44 est pliée par la cheville 72 de la barre 68 se mouvant de haut en bas.
Les ressorts 46 et 48 ouvrent alors en plein et rapidement les soupapes 36, ce qui permet au gaz venant -du récipient 14 de s'écouler par les passages 2,5 formés dans l'électrode 12, dans le manchon 13, le tuyau @d'échappe- ment 216, la chambre de soupape 32 et le tuyau 58 duquel il s'échappe par le pavillon 60; le gaz passe sur les surfaces des électrodes et entre les sections @de l'électrode 12 qui se trouvent alors légèrement séparées les unes des autres par l'électrode 10.
Ensuite l'élec trode 10 est retirée d'entre les sections de l'électrode 12 et ouvre .ainsi le circuit com mandé par le dispositif; l'arc qui prend nais sance entre les électrodes est alors rapidement éteint par le courant de gaz qui a atteint, à ce moment, la vitesse voulue. Dans le but d'isoler le dispositif .après la rupture et,d'é viter qu'il y ait ime chance de réamorçage de l'arc, on peut prévoir, en série avec le dispositif, un interrupteur auxiliaire (non représenté) dans l'huile ou dans tout autre milieu isolant, par exemple dans l'air, que l'on coupe dès que l'arc a été éteint, comme cela a été décrit ci-dessus, de préférence avant que la vitesse du courant de gaz soit tombée au-dessous d'un minimum déterminé d'avance.
Cette rupture peut être obtenue à l'aide -de moyens bien connus, tels que par exemple la libération d'un verrou qui est maintenu fermé par un solénoïde en série jusqu'à ce que le courant soit coupé et par l'ouverture .de l'interrupteur auxiliaire sous l'action d'un ressort.
Finalement une soupape (non représentée) commandée par une partie mobile du dispo sitif à l'aide ,d'un dispositif quelconque connu à retardement, coupe l'arrivée de gaz au ré cipient 14.
Lors de la fermeture du dispositif, la soupape qui vient d'être mentionnée est tout d'abord ouverte. Puis, si un interrupteur auxiliaire est prévu, le mécanisme de ferme ture du dispositif principal ferme .celui-ci soit mécaniquement, soit par exemple par la fermeture édu circuit d'un solénoïde auxiliaire à .courant continu. La soupape mentionnée en .dernier lieu est ouverte avant que les électrodes 10, 12 viennent en prise: du gaz est envoyé dans le récipient 14 duquel il sort par les passages indiqués plus haut.
Une fois due l'interrupteur auxiliaire a été fermé, 1'é- lectrode 10 vient en contact. avec l'é lectrode 12, fermant ainsi le circuit com mandé par le dispositif; enfin la cheville 70 de la barre .68, qui se meut alors vers le haut, redresse la genouillère 44 et applique les soupapes 3,6 sur leurs sièges 38, fermant ainsi l'échappement @du gaz.
On peut men tionner ici qu'un .dispositif, présentant une seule rupture et construit selon la fig. 1., a montré qu'il est capable, lorsqu'on opère avec de l'hydrogène sous une pression abso lue de 4 atmosphères et un débit de 0,098 m' par seconde de rompre un circuit dans un cycle d'arc et de ne libérer dans l'arc qu'un cinquième environ de l'é nergie qui serait libérée par un interrupteur à une seule rupture opérant avec la même ra pidité de séparation des contacts, c'est-à-dire environ 175 cm par seconde, dans l'huile dans les mêmes conditions.
Une unité de cette espèce, opérant à l'aide d'une seule rupture, a coupé plus de 25.000 kVA à 61600 volts, de sorte que six unités comprenant les six rup tures d'un interrupteur tri-polaire à double rupture seraient capables -de couper plus de 150.000 kVA sous 2!2.000 volts par exemple.
Dans un modèle exécuté selon la fig. 1, dans laquelle les parties 10, 12, 13 et 14 sont représentées dans leurs proportions relatives correctes, le diamètre clé l'électrode 10, qui est en cuivre a 22,5 mm.
Il y a lieu de noter que les soupapes 36, 38, quoiqu'elles soient reliées électriquement à l'électrode 12, sont en une place où elles ne présentent aucune surface sur laquelle un arc puisse se former, à laquelle un arc puisse aboutir, ou de laquelle un tel arc puisse partir.
Dans une variante non représentée, la chambre de soupape est située sur le côté du récipient 14, de façon que son axe soit pra tiquement parallèle à celui de ce récipient. Les soupapes sont commandées par une ge nouillère reliée à une tige qui les actionne et qui, à son tour, est actionnée par une seconde genouillère, le tout disposé d'une façon ana logue aux parties semblables de la forme d'exécution- de la fig. 1; dans cette variante, la seconde genouillère, qui est située à l'inté rieur du récipient, est redressée et est pliée par des chevilles placées à une certaine dis tance l'une de l'autre et directement portées par la tige de manoeuvre de l'électrode infé rieure.
La chambre de soupape et le r6ci- pient sont reliés l'un à l'autre à leurs extré mités inférieures par une pièce tubulaire en forme de U, le gaz, dans ce cas, pénétrant à, l'extrémité supérieure de la chambre de sou pape et passant dans le récipient par la pièce en forme -de U. Du récipient le gaz s'é ehappe de l'appareil après avoir passé dans le passage de l'électrode supérieure et à. tra vers des parties semblables aux parties 20, 58, 60 de l'exemple selon fi.-. 1. La tige actionnée par la. seconde genouillère passe dans un presse-étoupe logé dans des parties adjacentes de la chambre de soupape et; du récipient.
La tige de manoeuvre de l'électrode inférieure (qui peut être formée d'un con- dueteur noyé sur une partie de sa longueur ou sur toute celle-ci .dans un isolant par exemple de la fibre, et qui peut être utilisée pour relier l'électrode 10 au conducteur -de départ) est mue dans la direction corres- pondant à, l'ouverture du -circuit par un res sort hélicoïdal l'entourant;
elle est déplacée dans la direction opposée, pour établir le con tact entre les électrodes, par un électro aimant logé dans le récipient et actionné par exemple par du courant continu pris à un circuit auxiliaire. Le solénoïde de l'élec- tro-aimant entoure la tige et agit sur une ar mature en forme de manchon fixée à cette tige. L'extrémité inférieure de la tige de mancxuvre de l'électrode inférieure traverse un presse-étoupe se trouvant au fond de la pièce en forme de U et pénètre dans un ré ceptacle que présente l'appareil au-dessous ile cette pièce.
Dans ce réceptacle, qui con tient un bon diélectrique tel que l'huile, il y a un interrupteur d'isolement destiné à être ouvert et fermé par les mouvements de la tige lorsqu'elle ferme et ouvre le circuit à l'aide des électrodes 10 et 12. La tige elle- même ou un contact qu'elle porte peut cons tituer l'un des organes de cet interrupteur d'isolement qui est électriquement en série avec les électrodes 10, 12 dans le circuit qu'elles commandent.
Le fonctionnement de cette variante pour l'extinction de l'arc prenant naissance aux électrodes 10, 12 est semblable à celui de la forme d'exécution de la fig. 1. L'interrup teur en série :mentionné ci-dessus est disposé de façon qu'il soit ouvert après que l'arc en tre les électrodes a été éteint et avant que la vitesse du courant de gaz soit tombée au dessous d'une valeur déterminée d'avance, et qu'il soit fermé lors de l'opération<B>de</B> fermeture, avant que les électrodes 10, 12 viennent en prise; il constitue un exemple de moyens qui peuvent être prévus pour iso ler une électrode -de l'autre en vue d'empê cher le réamorçage de l'arc, par l'interposi tion d'un bon diélectrique tel que l'huile.
Dans la fig. 2, qui montre une seconde forme d'exécution du dispositif selon l'in vention,<B>100</B> désigne un récipient cylindri que fermé de façon étanche et présentant à sa partie supérieure un corps 102 en porce laine ou en une autre matière isolante con venable, qui est supporté par un anneau mé tallique 104 boulonné sur le récipient et ci menté dans une rainure ménagée pour lui dans le corps 102.
Un manchon 105, pré sentant une bride, et fixé au corps 102 à l'aide de goujons 1.06 cimentés dans ce der nier, supporte un tuyau d'échappement 108 muni à son extrémité supérieure -d'un pavil lon 110 servant au refroidissement des gaz et semblable à celui qui est représenté en 60 dans fig. 1.
Un chapeau 111 fait en une ma tière isolante quelconque recouvre la partie supérieure de l'appareil à laquelle il est fixé d'une manière quelconque; ce chapeau qui s'étend au delà de l'extrémité supérieure du pavillon 110, présente une embouchure 113, permettant l'échappement des gaz, ainsi qu'une ouverture<B>11.5</B> par laquelle passe un conducteur 117 relié électriquement au man chon 105. Ce dernier porte l'électrode supé rieure fixe 12 qui est semblable à l'électrode 12 de la fig. 1, et qui est supportée d'une, manière semblable à celle-ci.
L'électrode inférieure 10 est portée par l'extrémité supérieure d'une tige 124 dis posée de façon à :coulisser dans une douille métallique 126 supportée par un isolateur 128 supporté lui-même à l'intérieur du réci pient 100 par des oreilles 130 de l'isolateur, reposant sur des oreilles correspondantes 1.3,2 du -récipient et boulonnées à ces oreilles. A l'extrémité inférieure de cet isolateur 1218 est vissé un second isolateur 134.
Le récipient est muni dans le voisinage des électrodes d'une triple garniture se com posant @de -deux couches 136 @de quartz sépa rées par une couche 1318 d'asbeste. Cette garniture présente à sa partie supérieure un anneau de quartz 140; des rondelles en as- beste 142 sont disposées, d'une part, entre l'anneau 140 et la triple garniture, d'autre part, entre cet anneau et le manchon 105. La partie supérieure de l'isolateur 128 est pro tégée par un couvercle -de quartz 144, qui agit à la façon d'un déflecteur sur les gout telettes métalliques qui pourraient provenir des électrodes lors de la rupture de l'arc.
De telles gouttes, s'il s'en formait, seraient alors renvoyées dans la direction -de la paroi du récipient et tomberaient dans une rigole 16,9 prévue à cet effet au bas de celui-ci, de sorte qu'il y aurait bien peu de risques qu'elles gênent le fonctionnement de la soupape qui va être décrite.
Une chambre de soupape 146 est boulon née au-dessous du récipient 100. Le siège 148 de la soupape est fixé au sommet de cette chambre; il porte deux rondelles 150, <B>151</B> en cuir ou en une autre matière appro priée: Un organe mobile 152 de la soupape est fixé à la tige 1,24 qui porte l'électrode 10, les connexions :entre cet organe et la tige comprenant une douille 154 faite en une ma tière isolante quelconque et solidement fixée à ces deux parties à l'aide d'un écrou 156, de rondelles 158, 160 ainsi que d'un collier 162 solidaire de la tige. De préférence, la ron delle 160 est faite en matière isolante.
Une rondelle 164 en cuir ou en une matière ana logue est interposée entre l'organe mobile 152 et une tête 16,6 de la douille pour former un joint étanche aux gaz; une rondelle simi laire, 168, est interposée dans le même but entre l'organe 152 et la rondelle 160. L'or gane mobile 152, pour des raisons construc tives, est fait en .deux parties qui sont main tenues appliquées l'une sur l'autre par l'é crou 156 agissant par les rondelles 160, 168, 164 contre le collier 162. Des rondelles 170 en cuir ou en une autre matière convenable sont insérées entre les deux parties .de l'or gane 152 pour former un joint étanche aux gaz.
Un corps 172, de préférence en bois ou en une autre matière de poids spécifique fai ble, est maintenu entre les deux parties de l'organe 152 et est de préférence formé à sa surface extérieure de façon à faciliter le passage de gaz dans la soupape. On notera que l'organe 152 et ses sièges sont électri quement en dehors du circuit de l'arc.
Des expériences ont montré que pour ob tenir les meilleurs résultats, il est bon de li miter la course de séparation .des électrodes, après que l'arc a pris naissance, à une lon gueur n'excédant pas quelque 2 -cm environ (quand la tension est dans le voisinage de 5500 volts) et, après que l'arc a été éteint et avant que la vitesse du courant -de gaz tombe au-dessous d'une valeur déterminée à l'avance comme cela a été indiqué plus haut, d'insérer un diélectrique dans un intervalle d'une partie du circuit en série avec l'inter valle existant entre les électrodes. Ceci peut être effectué comme cela a été décrit plus haut, au sujet de la fig. 1.
On peut encore, après un arrêt d'une durée convenable pour être certain que l'arc est éteint, terminer le mouvement descendant de l'électrode 10 en vue de la manoeuvre de soupapes, d'interrup teurs d'isolement en série ou de dispositifs auxiliaires. Par exemple, une méthode sim ple d'insérer une bonne barrière isolante à cette seconde période de mouvement pourrait consister à continuer le .mouvement descen dant de l'électrode 10 jusqu'à ce qu'elle ar rive, par exemple dans un petit bain d'huile. Un mouvement du type mentionné plus haut peut être obtenu à l'aide de moyens bien con nus tels que des -dashpots ou des cames.
Le dispositif d'isolement préféré consiste cepen dant en un interrupteur en série tel que dé crit plus haut, car un tel arrangement évite des dépôts de carbone, dus à la présence d'huile résiduelle, sur les contacts 10, 12 en tre lesquels les arcs se produisent.
La fig. 2 montre la position des parties au moment où l'électrode 10, au cours de son mouvement de séparation -de l'électrode 12, est arrivée à la distance préférée-de déplace ment indiquée ci-dessus. Dans la construc tion de la fig. 2 comme cela sera expliqué plus complètement ci-dessous, l'électrode 10. demeure à la position à laquelle elle est re présentée - c'est-à-dire à l'ouverture préfé rée - puis continue son mouvement descen dant jusqu'à ce que l'organe 152 soit appli qué pour la fermeture sur le siège supérieur de l'organe 148.
A la fin Ue ce mouvement l'électrode 10 occupe sa position de pleine ouverture; à ce moment, la soupape 152 est appliquée sur le siège supérieur 150 et l'intérieur du récipient 100 est à la pression atmosphérique. Aussi tôt que le dispositif est manoeuvré pour fer mer le circuit, la tige 124, connectée à son extrémité inférieure au conducteur partant (non représenté), s'élève et .écarte la soupape <B>152</B> du siège supérieur, permettant à du gaz de passer -de la chambre de soupape 146 dans le récipient 100, d'où il s'échappe par le pas sage ménagé dans l'électrode 12 et dans les parties 105, 108, 110.
L'électrode 10 vient ensuite en prise avec l'autre électrode 12 et ferme le circuit: en ce faisant, elle écarte légèrement les sections qui forment l'élec trode 12. Finalement, la soupape 152 rencon tre son siège inférieur et coupe ainsi l'arri vée de gaz de la chambre 1.00.
Lors de l'ouverture du circuit, la soupape 152 s'éloigne tout d'abord de son siège infé rieur; du gaz passe de la chambre 146 dans le récipient 100, d'où il s'échappe, par les fentes existant entre les sections écartées de l'électrode 12, pour arriver dans le passage susmentionné; il sort finalement -de l'appa reil par le pavillon 110. Comme l'électrode 10 se meut de haut en bas, il résulte évidem- ment de la construction -que, juste avant le moment où elle se sépare de l'électrode 12, la soupape 152 donne plein passage au cou rant de .gaz arrivant sur le siège 148. Les électrodes se séparent ensuite de la quantité préférée, et l'arc formé par cette séparation est rapidement éteint par le courant de gaz dont la vitesse est alors telle que ce résultat est atteint.
L'électrode 10 est alors à la position que montre la fig. 2 et à laquelle elle s'ar rête un court instant jusqu'à ce que l'arc soit éteint. Cet arrêt peut être obtenu par un dispositif à came, par un verrou manoeu- vré par une bobine en série, ou par un autre dispositif convenable (non représenté).
La durée de cet arrêt, lorsqu'elle n'est pas commandée par un dispositif à bobine en série (ce dernier étant arrangé de façon à arrêter ou à retarder la .continuation du mou vement jusqu'à ce que le courant ait cessé), devrait de préférence être au moins égale à une période -de la fréquence du circuit dans lequel le dispositif de rupture fonctionne.
Après cet arrêt l'électrode 10 continue son mouvement descendant jusqu'à ce que, finalement, la soupape 152 soit appliquée sur le siège supérieur, ce qui coupe l'arrivée de eaz au récipient 100; la soupape représentée est telle que, d'un moment antérieur à la sé paration des électrodes, jusqu'après la pé riode d'arrêt, elle donne plein passage au courant de gaz à travers le siège 148.
Au lieu de .s'arranger pour que les opéra tions soient combinées comme cela a été dé crit ci-dessus, c'est-à-dire de façon à être sûr que le courant -de gaz atteigne la vitesse né cessaire pour éteindre rapidement l'arc avant que celui-ci prenne naissance, il peut être suffisant, .dans certains cas, @de prévoir ces opérations de façon qu'on arrive à la vitesse mentionnée pratiquement au moment où un demi-cycle du courant est achevé après que l'arc a commencé ou avant cet achèvement.
En ce qui concerne l'ouverture des élec- trodes préférée, on peut remarquer ce qui suit: Si l'on trouve que la distance limite au- dessous de laquelle l'arc peut se reformer après avoir passé par 0 est très petite, par exemple d'un centimètre comme dans le cas présent, il est bon de s'arranger de façon à avoir un espacement légèrement plus grand pour prévoir tous les cas qui peuvent se pré senter et pour avoir un certain facteur de sécurité.
Dans l'exemple présent, on a trouvé qu'un centimètre et demi était suffisant; pour produire un tel espacement, l'électrode 10 doit se déplacer de quelque deux eenti- mètre à cause de sa surface incurvée et de la surface incurvée de l'électrode 12.
Un dispositif servant à rompre un circuit suivant la présente invention devrait être tel que l'introduction de l'espacement préféré ci- dessus ait lieu aussi rapidement que possible lors @de la rupture du circuit.
A cet effet, la vitesse @de séparation des électrodes devrait être le maximum pouvant être obtenu de l'appareil particulier envisagé; comme ren- seignement-en ce qui concerne une limite in férieure, on peut mentionner le fait que cette vitesse, de préférence, devrait au moins être suffisamment élevée pour introduire l'espa cement préféré durant une période -de temps équivalente à celle prise par un -demi-cycle de la fréquence du circuit dans lequel le dis positif de rupture doit fonctionner.
Si, pour des raisons constructives, la grande vitesse .de séparation des électrodes ainsi nécessaire pour :de hautes tensions et le grand espacement qui en résulte ne peu vent pas être obtenus. facilement, l'espace ment peut :Être formé en plus d'un demi- cycle.
Il résulte clairement du dessin due la par tie mince 2!3 de l'électrode supérieure 12 (qui de préférence a une hauteur égale à la dis tance préférée de séparation des contacts men tionnée plus haut), forme, en combinaison avec -l'électrode inférieure 10, une partie des parois -du passage le long duquel l'écoule ment de gaz a lieu, cette partie 2,3 servant à guider le gaz .dans son chemin vers le pas sage 25, sur la surface -de l'électrode 10; le courant de gaz ainsi guidé entoure l'arc qui est obligé de la sorte de demeurer dans le courant pendant toute la période où il se - produit.
bans"le but -de coopérer à l'empêchement -de la production -d'ares et dans le but aussi d'obtenir que le courant principal de gaz se produise .à proximité immédiate de la surface du contact 10, la paroi intérieure de la par tie mince 23 peut être munie d'un revêtement en quartz ou en une matière analogue soit sur une partie de sa hauteur, soit sur toute celle-ci.
Une construction convenable est celle clans laquelle un tube de quartz de dimen sions appropriées est fixé à l'une seulement des sections séparées dont l'électrode supé rieure se compose. Lorsqu'une partie seule ment @de la paroi intérieure de la partie mince 23 est revêtue de quartz ou d'une autre ma tière isolante appropriée, ce revêtement sera de préférence placé à l'embouchure @de cette partie 53 à laquelle il devra s'adapter exac tement de façon à former avec l'électrode in térieure 10 un espace annulaire entourant celle-ci.
La section transversale de cet espace, pour obtenir les ,meilleurs résultats, devra être la même ou approximativement la même que celle @du passage 25 -de l'électrode supé rieure 12. L'espace annulaire qui vient d'être mentionné oblige le courant de gaz à passer à proximité immédiate de l'électrode 10 et celui-ci est suffisamment uniforme dans toutes ses parties pour que la formation d'une poche de gaz chauds ou ionisés qui serait stationnaire par rapport aux électrodes, soit empêchée. Ce revêtement, par exemple, peut avoir la forme d'une - plaque fermant l'embouchure de la partie mince 23, à l'ex ception de l'ouverture centrale qui forme l'es pace annulaire mentionné ci-dessus en combi naison avec l'électrode inférieure.
Cette ou verture de la plaque peut aller avantageuse ment en s'élargissant vers l'extérieur, c'est- à-dire -lorsqu'on s'éloigne de l'électrode supé rieure. Un manchon isolant du-type ci-dessus peut être spécialement avantageux lorsqu'il s'agit de tentions excessivement élevées pour lesquelles la partie mince 23, si elle n'était pas munie d'un revêtement, devrait être d'un diamètre proportionnellement plus grand que celui qui a été indiqué au début, dans le but d'empêcher :des arcs de se produire entre la paroi de cette partie et l'électrode 10.
A ce sujet, on notera que plus le diamètre de la dite partie mince est grand, plus est grande la quantitUde gaz qui s'échappera en passant sur celles de ses surfaces qui sont éloignées de la surface de l'électrode 10 où l'arc se produit.
Si on le désire, l'électrode 10, en particu lier dans les cas où elle doit :donner passage à des courants relativement intenses, peut présenter des canaux, ou être percée ou for mée de manière à faciliter elle-même le passage du gaz quand les électro des sont en prise. Par exemple, cette électrode peut être percée à partir de son sommet d'un trou s'étendant axialement de haut en bas sur quelque distance et aboutissant ensuite sur le côté,de l'électrode par un ou plusieurs passa ges, qui, lorsque les électrodes sont en con tact, permet l'introduction du gaz dans ce trou qu'il traverse ensuite (voir la ligne poin tillée de l'électrode à la fig. 2).
Quoique la forme ;de l'électrode 12 décrite plus haut ait donné de très bons résultats, il est entendu :que .l'invention n'est pas limitée à cette forme. Par exemple, l'électrode peut avoir une embouchure allant en s'élargissant vers le bas, cette embouchure pouvant avoir une forme évasée, si on le désire. Ou bien l'extrémité inférieure du passage ménagé dans l'électrode 12 peut avoir un diamètre sensiblement égal à celui de l'électrode infé rieure 10, l'embouchure,du passage étant sim plement- arrondie- dans une certaine mesure pour faciliter l'entrée @de l'électrode- 12 entre les sections :de l'électrode supérieure. _ .
Dans une autre .construction, l'électrode inférieure peut présenter -des sections-analo- gues à celles dé l'électrode - supérieure. - Ces sections sont fixées :à la partie principale de l'électrode inférieure d'une-façon . semblable; c'est-à-dire qu'elles sont capables :de se rap procher et de s'écarter-les unes des autres et qu'elles sont munies de ressorts tendant à les appliquer. les unes su r les autres. Des pas sages latéraux sont ménagés -dans le corps principal -de l'électrode inférieure et condui- sent au passage central ménagé entre les sec tions ci-dessus, susceptibles de se déplacer.
L'électrode supérieure, dans ce cas, compren dra une partie centrale cylindrique, arrondie à son extrémité pour qu'elle entre facilement entre les sections de l'électrode inférieure; il y a un corps cylindrique qui entoure cette par tie centrale ainsi que les sections de l'élec trode inférieure lorsque les parties sont en prise, et pouvant lui-même être fOrmé de sec tions semblables à celles :de l' lectrode 12, ces sections étant appliquées les unes sur .les autres par des ressorts. La partie centrale cylindrique et le corps cylindrique sont re liés électriquement l'un à l'autre.
Le corps cylindrique du contact supérieur pourrait être muni d'une partie descendante et plus large ou allant en s'élargissant, comme l'élee- trode 12; la partie centrale cylindrique de l'électrode :supérieure ne s'étendrait cepen dant pas au-dessous de la partie rétrécie du passage des électrodes.
Quand, dans cette construction, les élec trodes sont en prise, du gaz peut passer dans le passage central de l'électrode inférieure et de là, par les interstices entre les parties de cette électrode qui peuvent céder, dans le pas sage et le -long de celui-ci qui est formé en tre la partie centrale cylindrique et le corps cylindrique de l'électrode supérieure. Si la partie cylindrique- de. cette dernière est for mée- de sections, comme cela a été dit ci-des sus, du gaz pourra aussi se rendre dans le passage par les interstices existant entre ces sections.
Cette construction présente le- caractère que l'aire -de la section- transversale d'ouver ture et la distance entre les parois intérieure et extérieure du passage, qui sont pratique ment équipotentielles, peuvent être fixées in- dépendamment l'une de l'autre, ce qui peut être d'une importance considérable dans la pratique, lorsqu'il s'agit par exemple- de cou rants à très - haute tension; dans ce cas;
les courants sont relativement faibles, ce qui né cessite :de faibles -distances entre des-surfaces équipotentielles pour empêcher la formation de courbes à l'intérieur du i passage; ,et e@. même temps, un puissant courant de gaz (qui ne peut. être obtenu dans un tube ayant le même -diamètre que la largeur du passage ci- [dessus).
Dans une variante -de cette autre cons truction la paroi de l'électrode inférieure, au lieu d'être faite de sections susceptibles de céder, peut être rigide; la face extérieure de la paroi de cette pièce rigide est en prise avec les sections susceptibles -de céder du corps cylindrique de l'électrode supérieure, lorsque le dispositif de rupture est fermé.
Lorsque, dans cette variante, les parties sont en prise, la partie centrale cylindrique de l'électrode supérieure se trouve dans le passage de l'élec trode inférieure, étant séparée -de cette -der nière par un espace annulaire dans lequel peut passer @du gaz entrant dans l'électrode inférieure par les passages latéraux mention nés qui existent aussi dans cette variante.
Pour empêcher- que l'électrode mobile 10 ne rebondisse au cours de l'ouverture du dis positif -de rupture, on peut prévoir des moyens convenables quelconques, tels qu'un verrou placé sous l'action d'un ressort, qui, en agis sant sur une partie -du mécanisme de manoeu- vre, lui permet de se mouvoir dans la direc tion voulue pour ouvrir le dispositif, mais empêchent un mouvement accidentel dans la direction opposée, ce mouvement pouvant rac courcir l'espace se trouvant entre les électro des 10 et 12 de façon :à permettre à des étin celles de passer et de réamorcer l'arc.
Dans les deux formes d'exécution repré sentées, l'arc passe de la paroi intérieure d'un passage 25 ménagé dans l'une des électrodes et est éteint par un courant de gaz suivant ce passage. Une extension -de l'arc, pare exem ple par suite d'une incurvation ou de la for mation d'une boucle dans le passage, est em pêchée par le fait que cet arc est entouré de surfaces équipotentielles, ayant une haute conductivité et tendant à court-circuiter toute partie de l'arc qui commence à s'incurver ou à former une boucle. Il semble que, pour obtenir les meilleurs résultats à ce sujet, le diamètre de ce passage 25 ne doive pas -dé passer une dimension de l'ordre -de deux fois le diamètre d'un cratère d'arc formé par un arc entre des contacts durant tout un cycle d'arc.
Pour un appareil donné quelconque, ceci peut être ,déterminé préalablement dans un appareil .d'essai (qui doit cependant avoir des électrodes de même masse que celle utili sée dans l'appareil donné) en se servant d'un courant à bas voltage de même intensité que celui que l'appareil donné doit commander et en prenant soin que la nature du gaz, sa pres sion du gaz et la période pendant laquelle les arcs peuvent se produire, soient les mêmes dans les deux cas.
Au cas cependant où il arrive qu'un passage déterminé de cette façon soit trop petit pour permettre une vitesse adé quate du courant de gaz, on peut se servir d'un passage assez grand pour permettre la vitesse requise; une grille métallique (qui, dans certains cas, peut avoir la forme d'une cloison ou d'une partie centrale cylindrique s'étendant longitudinalement dans le passage) peut alors être insérée dans ce dernier près -de l'endroit où les arcs se forment, les perfo rations de la grille ou la distance entre la partie centrale cylindrique et la paroi envi ronnante du passage avant chacune .la gran deur obtenue par les essais mentionnés plus haut.
Lorsqu'on se sert d'une telle grille, il faut avoir soin @de s'assurer que la longueur du passage entre la grille et l'extrémité infé rieure du passage, autrement dit l'endroit où a lieu la séparation des contacts, soit main tenue aussi courte que possible pour éviter toute tendance de l'arc à l'allongement qui pourrait se produire :dans le cas d'un grand passage tel que mentionné plus haut. Une grille, comprenant une .division centrale cy lindrique telle que mentionnée plus haut, peut être disposée pour s'étendre jusqu'au point de séparation .des contacts, si le contact infé rieur est du type femelle. Cette grille peut être reliée électriquement à l'électrode 12.
La disposition d'un passage relativement grand, muni d'une grille présentant des passages plus petits de longueur relativement courte, est préférable en ce sens qu'on trouve qu'elle exerce un moindre frottement .sur le courant de gaz que ne le-fait un dispositif (qui doit néanmoins être considéré encore comme ren trant dans le cadre de la présente invention), dans lequel plusieurs passages ayant toute la longueur nécessitée par l'appareil ont chacun un diamètre de la grandeur tirée des essais mentionnés plus haut.
Il est entendu que les formes d'exécution décrites sont destinées à réduire à un mini mum l'extension .de l'arc dans les conditions de court-circuit, c'est-.à-dire de façon à per mettre leur fonctionnement avec succès dans le pire cas qui puisse se produire. En consé quence, on peut tolérer un certain allonge ment de l'arc pour des charges plus petites que la charge de court-circuit.
Il y a fréquemment, dans des appareils tels que ceux auxquels la présente invention se rapporte, des contacts secondaires ou auxi liaires qui, s'ouvrant après la séparation des contacts principaux, donnent passage .à un arc se formant à la rupture du circuit.
Dans des dispositifs,de rupture de circuit selon l'invention les électrodes qu'ils compor tent peuvent constituer les contacts princi paux du circuit qui doit être ouvert ou bien les contacts auxiliaires ou secondaires dont il est parlé plus haut. Dans le second cas, les contacts principaux peuvent se trouver en de hors du dispositif de rupture contenant les contacts auxiliaires ou même être à distance de ce dispositif. De plus, dans les dispositifs de rupture selon l'invention -de tels contacts secondaires peuvent être réduits au minimum au point .de vue de leur masse et être consti tués par des contacts butant les uns sur les autres au lieu d'être formés de contacts frot tant les uns sur les autres, comme cela est représenté dans les deux formes d'exécution que montre le dessin.
Lorsque, comme cela vient d'être mentionné, un circuit à ouvrir comporte des contacts principaux et des con tacts secondaires, ces contacts principaux et secondaires peuvent être constitués par les électrodes de dispositifs d'ouverture de cir cuits construits selon la présente invention.
Dans des dispositifs selon l'invention, le gaz servant à l'extinction de l'arc de la fa çon indiquée peut être amené à la, pression voulue par une pompe ou par des moyens analogues, actionnés ou commandés par .une partie ou par des parties du dispositif de rupture lui-même. Plusieurs dispositifs de rupture peuvent encore être alimentés en gaz sous pression par une conduite principale ou par un réservoir commun à tous, chaque dis positif possédant une soupape lui apparte nant, commandée par une ou des parties mo biles de ce dispositif pour fournir à ce der nier du gaz sous pression suivant ses besoins.
On doit prendre soin que les tuyaux de connexion et les ouvertures de soupapes aient une section transversale d'aire suffisante pour permettre @à .la pression de gaz voulue de s'établir .dans la chambre 14 ou 100 avant que la séparation ou la jonction des contacts ait lieu. Dans le même but, le volume de la chambre 100 doit être relativement petit. On peut mentionner à cet égard -que l'aire de la: section transversale interne du tuyau d'é chappement<B>26</B> ou 108 doit de préférence être au moins égale à celle 4u passage m & = nagé dans l'électrode supérieure 12. De plus, des passages et des ouvertures par lesquelles le gaz s'écoule, doivent, autant que possible, avoir une forme évasée.
Des dispositifs de rupture selon l'inven tion peuvent être immergés dans. un vaisseau contenant un liquide bon diélectrique, tel que de l'huile (étant entendu cependant -que ce liquide n'est pas admis dans la chambre où les arcs se produisent), pourvu que l'échappe ment du gaz ayant effectué son service soit permis, grâce à une sortie placée ou disposée de façon à éviter tout retour de pression au moment où d'arc est rompu.
Dans les cas où un gaz inflammable, tel que de .l'hydrogène, est utilisé, il peut être avantageux de se servir d'une soupape de retenue placée à la sortie de la chambre dans laquelle les électrodes se trouvent, pour évi ter la possibilité @de la formation d'un mé lange explosif formé d'air et d'hydrogène dans cette. chambre.
La soupape de retenue peut être disposée de façon -qu'elle ne s'ouvre que lorsque la pression ,dans la chambre dé passe une limite déterminée- l'avance, car, dans' quelques cas, l'e:ttinctio"iï dé l'arc, est aidée par le fait -que le gaz environnant est à. une- pression supérieure à la;
pression" ai= ïriosphérique. . ' Etant donné le fait qu'il peut être -diffi cile -d'estimer dans tous les -cas la vitesse du courant ide gaz dans un système -de tuyaux sujet (dans des conditions-d'egploitation) à des additions et à -des modifications, il est bon que le volume de la chambre -de soupape 146 (fig. 2) ou d'un réservoir débouchant im- médiatement dans cette chambre;
soit P'ropor- tionné, par rapport au volume de la chambre 100, de façon que du gaz .en quantité suffi sante soit immédiatement' disponible. pour amener la pression .dans la chambre 100 à la valeur désirée .avant que " la séparation des conta,cis ait lieu. - '-