Appareil de rupture d'arc. La présente invention concerne un appa reil de rupture d'arc pour interrupteurs de circuit et autres dispositifs électriques dans lesquels il faut éteindre l'arc, cet appareil étant principalement établi en vue de permet tre d'interrompre des arcs de haute tension et de grande intensité dans l'air ou dans un gaz sans avoir recours à une huile ou autre agent extincteur d'arc, mais pouvant aussi être appliqué à des dispositifs d'interruption d'énergie faible et rendant d'excellents servi ces dans des interrupteurs à courant alter natif.
Dans l'appareil suivant l'invention, l'arc qui se produit lors de l'ouverture d'un cir cuit est chassé dans un chemin à arc reve nant sur lui-même ou sans fin et maintenu en mouvement le long dudit chemin jusqu'à ce que l'arc soit éteint. De préférence, le che min à arc sera établi sous forme d'une cham bre ayant des surfaces désionisantes en proxi mité immédiate du passage de l'arc et subdi- visant ce dernier en une série de sections d'arc. En chassant l'arc continuellement le long desdites surfaces, celles-ci seront main tenues relativement froides et protégées con tre un endommagement par la température élevée de l'arc.
On obtient ainsi un effet de désionisation excessivement grand qui assure une prompte interruption d'arcs de haute ten sion et de grande intensité tels qu'ils ne pou vaient par être interrompus de manière sa tisfaisante avec les dispositifs antérieurement connus.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention, destinée à être appliquée à un inter rupteur à courant alternatif, est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans le quel: La fig. 1 est une vue de l'interrupteur avec appareil de rupture d'arc;
La fig. 2 est une vue de détail d'une plaque d'extrémité appartenant à un disposi tif de désionisation; La fig. 3 est une vue de détail de l'une des plaques intermédiaires du dispositif de désionisation; La fig. 4 est une vue de détail d'une va riante de ces plaques intermédiaires du dis positif de désionisation; La fig. 5 est une coupe suivant la ligne <B>V -V</B> de la fig. 7;
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 7, et La fig. 7 est une vue latérale, partie en élévation et partie en coupe du dispositif de désionisation.
L'appareil de rupture d'arc représenté constitue sous certains rapports un développe ment de certaines parties de l'interrupteur à dispositif de désionisation décrit dans le bre vet suisse n <B>121191.</B> Le dispositif de désio- nisation décrit dans ce brevet était, dans une certaine mesure,
un compromis entre la né cessité d'avoir des feuilles solides de désioni- sation pour augmenter le degré de désionisa- tion de l'espace d'arc et la nécessité de pré voir une structure dans laquelle il n'est pas nécessaire de subdiviser l'arc en un grand nombre de petits arcs indépendants en série, avec des bornes cathodique et anodique pour chacun des arcs courts.
Pour parer à ces nécessités contradic toires, on a établi les feuilles précitées avec des perforations de grandeur suffisante pour permettre à l'arc. de jaillir librement par ces perforations, comme s'il n'y avait pas de feuilles placées en travers de l'arc, c'est-à- dire dans le dispositif décrit dans ledit bre vet, les -feuilles de désionisation métalliques sont introduites dans l'espace à arc en vue de prévoir des "cathodes artificielles" au moment où le courant de l'arc pas sait par zéro, mais pendant tout le reste du temps, l'arc ne devait pas être entravé dans son mouvement, autant que cela est possible,
et il devait lui être permis de jaillir entre les bornes d'arc principales du dispositif comme s'il n'y avait point de ces feuilles.
Jusqu'à présent on a été en général de l'avis- que, pour maintenir l'arc, c'est-à-dire une décharge se maintenant -d'elle-même, ayant une chute de voltage à la cathode qui est de beaucoup inférieure à la chute catho dique normale de décharge incandescente pour la matière de cathode particulière dans un agent gazeux donné, il faut qu'il s'y trouve une cathode ayant une température suffisamment élevée pour émettre des élec trons.
Cette température est plus élevée que la température de fusion des matières dispo nibles pour les dispositifs envisagés et serait par conséquent à même de détruire ces der niers.
On a toutefois constaté dans la suite, comme résultat d'expériences et d'études ap profondies, qu'il ne faut pas absolument des cathodes thermioniquement actives pour main tenir une décharge d'arc et qu'il est égale ment possible de maintenir une décharge d'arc dans des conditions où la cathode est froide ou a une température bien infé rieure à la température de l'émission électro nique.
Un arc peut être obtenu avec une cathode froide en forçant l'arc à se mouvoir tellement rapidement sur une surface cathodique éten due qu'aucun point de la surface cathodique ne soit soumis à la chaleur de l'arc pendant un temps suffisamment long pour acquérir une température élevée. Lorsqu'on obtient un pareil arc expérimentalement avec des élec trodes de cuivre, un examen de sa trace sur les surfaces des électrodes démontre que la densité de courant y est beaucoup plus grande que pour un arc avec une cathode chaude.
On a ainsi trouvé que la densité de cou rant d'arcs avec une cathode froide est d'en viron 30.000 ampères par cm2, tandis que l'arc usuel entre charbons n'a une densité de courant que de quelques centaines d'ampères par cm\. Il semble que cette densité de cou rant très élevée est également demandée par la théorie, attendu que, pour maintenir une couche d'air immédiatement adjacente à la cathode froide à une température suffisam ment élevée pour une ionisation thermique, c'est-à-dire à une température de plusieurs milles degrés centrigrade, il faut une très grande alimentation d'énergie, et ceci ne peut être obtenu que par une densité de cou rant très élevée.
Dans l'appareil qu'on décrira plus loin, on utilise le fait qu'un arc peut être main tenu sans produire de taches de cathode chaude sur les électrodes de l'arc, en vue de réaliser un dispositif de désionisatiou dans lequel l'arc qui se forme lors de l'ouvei- ture d'un circuit est chassé entre des feuilles métalliques solides et est déchiré en un nom bre de petites sections d'arc avec des bornes cathodique et anodique distinctes, les arcs entre les feuilles individuelles étant mainte nus dans la forme désignée dans la suite comme "décharges d'arc à cathode froide".
On a trouvé que si les arcs entre les feuilles individuelles sont mus sur les feuilles avec une rapidité suffisante, il ne se produit point de fusion aux bornes d'arc et probable ment les conducteurs du courant d'arc sont alimentés complètement par ionisation ther mique de l'air tout près de la cathode et en tre les feuilles.
Dans les appareils d'extinction d'arc an térieurement employés, la vitesse, avec la quelle l'arc pouvait être mû entre les électro des d'arc, était limitée par le fait qu'il faut que pendant le temps disponible pour le mou vement de l'arc, c'est-à-dire i@l2o d'une se conde dans le cas d'un courant alternatif à 60 périodes, l'arc reste confiné entre les feuilles de désionisation. Si l'arc devait avoir une vitesse à laquelle il pouvait être main tenu sans chauffer la cathode, les appareils d'extinction d'arcs antérieurs auraient de mandé une étendue d'action en longueur con sidérablement plus grande que celle qui est pratiquement possible.
Afin de réaliser un appareil d'extinction d'arc dans lequel la vitesse du mouvement de l'arc ne serait pas limitée au point de vue de la longueur du déplacement de l'arc, et de permettre ainsi des vitesses d'arc auxquelles la formation de taches de cathode chaude sur les électrodes serait évitée, on a prévu dans l'appareil d'extinction d'arc qu'on va décrire, des moyens pour provoquer un mou vement de l'arc sur une aire limitée à des vi tesses élevées telles qu'elles sont exigées pour donner à l'arc les caractéristiques nécessaires.
L'interrupteur représenté à la fig. 1 com porte les organes de contact fixes principaux usuels 1 et 2 reliés par un balais de contact mobile 3 monté sur un bras de contact prin cipal 4 supporté à pivot pour faire osciller le balais 3 entre la position de fermeture à laquelle il ferme le circuit entre les organes de contact 1 et 2 et une position d'ouverture dans laquelle le balais 3 est écartée desdits organes de contact.
L'interrupteur est en outre pourvu d'un appareil de rupture d'arc 5 comportant un bras de contact à arc 6 ayant à son extrémité supérieure un sabot de contact à arc 7 dis posé pour venir en prise avec une pièce de contact à arc immobile 8 pour interrompre finalement le circuit, le sabot à arc 7 et la pièce de contact à arc fixe 8 étant reliés par des conducteurs 9 et 10 qui contiennent la bobine de soufflage principale 11 en pa rallèle avec les organes de contact princi paux 1 et 2.
Pour ouvrir le circuit, on fait osciller le bras de contact principal 4 et le bras de contact à arc 6 vers la droite au moyen d'un mécanisme de manoeuvreapproprié comportant un levier coudé pivoté en 12 et des bielles 13 disposées de façon qu'en déclenchant l'inter rupteur, le balais 3 soit d'abord soulevé des organes de contact 1 et 2 de façon à faire dévier le courant du balais dans le circuit de dérivation par le bras de contact à arc 6, le sabot de contact à arc 7, la pièce de con tact immobile 8, les conducteurs 9 et 10 et la bobine de soufflage 11.
Par le mouvement ul térieur du levier coudé précité, le circuit est ouvert complètement par suite de l'oscillation du bras 6 vers la. droite de sorte qu'il se pro duit la séparation du sabot de contact à arc 7 d'avec la pièce de contact immobile 8 aux pointes polaires 14 correspondantes.
Un contact auxiliaire 15 qui est établi pour être ouvert un peu plus tard que le con- tact aux organes de contact principaux 1, 2 et 3, mais un peu plus tôt que le contact ou pôle d'arc 14, est prévu pour éviter la forma tion d'un arc aux organes de contact princi paux par suite du transfert du courant du balais principal 3 aux circuits de dérivation inductif contenant la bobine de soufflage 11 et les organes de contact à arc 7 et 8.
Le bras de contact 4 est relié près de son pivot 'a l'organe de contact 2 par le conducteur flexible précédemment mentionné 9 pour for mer un chemin de dérivation par le contact 15 à partir de l'organe de contact 1 à l'or gane de contact 2.
Le dispositif d'extinction d'arc comporte une boîte à arc 21 qui est disposée au-dessus de l'espace dans lequel l'arc entre les pôles 14 des organes de contact d'arc 7 et 8 est tiré. La boîte à arc comporte une paire de plaques à arc en forme de corne inclinées 22 et 23 auxquelles l'arc tiré entre les pôles d'arc 14 des organes de contact à arc est transféré au moyen d'un aimant de soufflage principal. Cet aimant de soufflage comporte un noyau feuilleté 24 qui est excité par la bobine de soufflage 11 précédemment mentionnée et une paire de pièces polaires 25 situées sur des côtés opposés des plaques de corne à arc 22 et 23.
Les extrémités supérieures des pla ques de corne à arc inclinées 22 et 23 se pro longent par des plaques à arc verticales 26 et 27 dont l'une est représentée séparément à la fig. 2.
Les pièces polaires 25 et les plaques à arc verticales 26 et 27 délimitent ainsi une cham bre rectangulaire 28 ayant à son extrémité inférieure une entrée à arc 29 se rétrécis sant vers le bas, s'étendant entre les plaques de corne à arc inclinées 22 et 23 et les parties inférieures des pièces polaires 25.
Le flux magnétique induit entre les pièces polaires 25 a une direction transversale au plan du des sin, de façon que lorsqu'on déclanche l'in terrupteur et qu'un arc est tiré entre les pôles d'arc 14, l'arc est soufflé contre les plaques de corne à arc inclinées 22, 23 et forcé en suite de grimper vers le haut le long de ces dernières par l'entrée 29 jusqu'à ce qu'il at- teigne la partie droite de la chambre a arc 28.
La partie droite de la chambre à arc 28 comprise entre les plaques à arc 26 et 27 est occupée par un certain nombre de feuilles ou plaques métalliques solides 31 dé signées comme feuilles ou grilles de désioni- sation. Les feuilles individuelles sont isolées les unes des autres au moyen de bandes de papier, non représentées, aux bords des feuilles.
Directement au-dessus de la chambre 28 du dispositif de désionisation et comme pro longement direct de celle-ci, on a prévu une partie de dessus voûtée 32 dans laquelle l'arc est chassé à partir de la chambre 28 du dis positif de désionisation pour être obligé de se mouvoir le long d'un chemin 33 fermé sur lui-même.
Dans la construction pratique de la cham bre 28 et de sa partie de dessus 32, les pla ques d'extrémité verticales 26 et 27 sont établies sous la forme représentée à la fig. 2 avec une partie inférieure droite 34 qui se raccorde à une partie circulaire 35 au som ment de celles-ci.
Les feuilles de désionisa- tion individuelles 31, qui sont disposées dans l'espace entre les plaques d'extrémité 26 et 27, on également une partie inférieure droite et une partie supérieure circulaire, comme représenté à la fig. 3, ces plaques et ces feuilles occupant partiellement la chambre 28 et partiellement sa partie de dessus 32.
Tandis que la partie droite de chaque plaque d'extrémité 26 et 27 est pleine sur toute sa largeur, les parties droites des feuil les intermédiaires de désionisation 31 ont des fentes ou entailles triangulaires 36 allant en diminuant du bas vers le haut, chaque fente se terminant en un point, les raisons pour cette forme étant expliquées dans la suite. Les parties circulaires des plaques d'extrémité 26 et 27 et des feuilles intermédiaires 31 de la chambre de désionisation ont des ouvertures centrales 37. Les feuilles 31 ont en outre des fentes étroites radiales 38 dans leurs par ties circulaires pour des raisons qu'on indi quera plus loin.
En supposant que le courant d'arc dans l'appareil de la fig. 1 passe dans la direction de gauche à droite, en regardant la fig. 3, comme indiqué par le cercle avec une croix dans cette figure,
il faut que le champ dans la partie inférieure droite de la chambre de désionisation ait une direction comme indi qué par les lignes 39 à la fig. 3 afin de chas ser l'arc vers le haut le long de la partie droite 41 du chemin de l'arc. Lorsque l'arc atteint la partie circulaire des éléments de désionisation, il est forcé de passer suivant un chemin circulaire 33, fermé sur lui-même, par suite d'un champ magnétique radial indiqué par les flè ches 42.
Comme un champ magnétique transversal par rapport à un arc électrique fait toujours déplacer l'arc suivant un chemin perpendi culaire aux lignes de force composant ce champ, ce champ radial force les ares élé mentaires entre les éléments de désionisation à se mouvoir continuellement autour de lui suivant un chemin circulaire tant que les arcs continuent à subsister. Le champ radial 42 est obtenu au moyen de bobines d'excitation appropriées disposées par intervalles entre les feuilles pour établir un champ magnéti que de la forme et de la force requises d'une manière expliquée dans la suite.
Dans la disposition représentée à la fig. 1, il y a deux groupes principaux de feuilles de désionisation 43 et 44, chaque groupe étant constitué par neuf feuilles en forme de<B>P.</B> Entre la feuille de gauche du groupe 43 et la plaque d'extrémité à arc de gauche 27 est prévue une bobine de champ radial 45 qui est connectée entre la plaque d'extrémité 27 et la feuille désionisante la plus rapprochée du groupe 43.
Lorsque le courant passe par la bobine 45, un champ magnétique radial sera engendré dans les es paces étroits entre les feuilles désionisantes du groupe 43, les lignes pointillées 46 indi quant la direction et la. distribution dans l'espace de ce flux, afin d'obtenir un champ radial d'une puissance relativement grande, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un nom bre d'ampères-tours excessif dans les bobines d'excitation 45, on a prévu des rondelles 47 en matière magnétique le long du chemin de retour de ce flux magnétique radial.
Afin d'obtenir le champ radial entre les cinq feuilles de droite du groupe désionisant 43, on a connecté entre la feuille de droite dudit groupe et la feuille de gauche de l'au tre groupe désionisant, 44, une paire de bobines -48 et 49 enroulées en sens opposés l'une à l'autre pour induire les flux radiaux dans les espaces entre les feuilles respectives, comme indiqué par les lignes de flux pointil lées 51 et 52. Grâce à des rondelles magné tiques 53 entre les bobines 48 et 49, on ob tient des chemins de retour de faible réluc tance pour les flux induits par lesdites bo bines.
Une bobine 54 disposée à la droite du groupe de désionisation 44 qui est connectée de la même manière que la bobine de gauche 45 et qui est similairement associée à une série de rondelles magnétiques 55 engendre le flux radial dans la partie de droite du groupe de désionisation 44.
Les fentes radiales 38 des plaques ou feuilles 31 sont destinées à empêcher la par tie annulaire de celles-ci d'agir à la façon d'une spire court-circuitée pour amortir le champ magnétique dû aux bobines 45, 48, 49 et 54.
Dans la partie de la chambre désionisante, qui est occupée par les bobines d'excitation 45, 48;;49 et 54 et les rondelles magnétiques as sociées 47, 53 et 55, les feuilles désionisantes, qui peuvent en somme être considérées comme des grilles au point de vue de leur fonction, ne comportent que des parties droites 61 comme représenté à la fig. 4. Trois groupes 62, 63 et 64 de pareilles grilles courtes sont prévus dans l'espace au-dessous de ces trois jeux de bobines d'excitation de champ circu laire et de rondelles.
On comprend que les fentes triangulaires dans les grilles 31 et 61 sont à l'alignement lorsque les feuilles son assemblées dans l'appareil, pour former une rainure dans ce-- lui-ci, dont la forme est approximativement celle d'un<B>V</B> renversé. La raison de prévoir cette rainure en forme de<B>V</B> renversé est la suivante: On doit considérer la densité de courant élevée existant dans un arc à "cathode froide", lorsqu'on tente de faire en sorte qu'un arc long de la nature de celui à cathode chaude avec une faible densité de courant soit subdivisé en une série d'arcs courts à cathode froide.
Il a déjà été mentionné que la production d'arcs à cathode froide comme moyen pour transférer le chemin de courant au dispositif désionisant demande à concentrer le courant d'arc sur une aire de section transversale extrêmement petite. Un effet de la rainure en forme de V renversé est de créer cette con dition.
Comme l'arc est chassé vers le haut à partir des parties d'extrémité 22 et 28 sus- décrites par le champ de l'aimant 24, son cou rant passe par une section transversale rela tivement grande à une densité de courant re lativement faible dans celle-ci: La grande ouverture à la base de la rainure en forme de V renversé permet à l'arc d'y entrer sans dif ficulté.
Comme le champ magnétique force l'arc d'y monter vers le haut, la rainure en forme de<B>V</B> renversé réduit graduellement l'aire de section transversale du chemin con ducteur de l'arc, cet effet provenant proba blement de l'effet de désionisation de parties de métal constituant les parois latérales de la rainure. L'aire de section transversale de l'arc étant ainsi rétrécie graduellement, tan dis qu'il grimpe vers le haut, la densité de courant dans celle-ci devient de plus en plus grande. Le gradient de potentiel de l'arc augmente en même temps.
Par conséquent, pendant que l'arc a été forcé de monter jus qu'au sommet de la rainure en forme de V renversé, le flux de courant dans celle-ci a été fortement concentré et le gradient de voltage est devenu suffisant pour forcer l'arc à passer dans les entrefers étroits entre les éléments désionisants. Avec des dimensions appropriées du ré trécissement de la rainure par rapport au cou rant à interrompre,
on obtient que l'arc se transfère facilement aux plaques ou élé ments du dispositif de désionisation et qu'il s'y établisse sous forme d'une série d'arcs à cathode froide maintenus en mouvement par le champ magnétique sus-décrit.
Cette augmentation de la densité de cou rant et du gradient de voltage s'est natu rellement produite de façon graduelle pen dant tout le mouvement de l'arc dans la rai nure convergente et l'arc est par conséquent contraint de se rompre en une série d'arcs courts grimpant entre les plaques de désio- nisation, doucement et sans transition brus que dans ses conditions électriques.
Cette ab sence de transition brusque facilite non seu- Iement le passage de l'arc à sa fonction en arc à cathode froide, mais elle est aussi de grande valeur en raison du fait qu'elle réduit également à un minimum les perturbations électriques et la production d'ondes transi toires dans,les circuits dont le courant est interrompu.
Tandis que les sections d'arc s'élèvent sous l'impulsion de l'aimant 24 dans la par tie droite de la boîte à arc, ces sections dans les groupes de plaques 62, 63 et 64 sont shuntées par les bobines à faible résistance 45, 48, 49 et 54 de façon que le courant est dévié de ces sections d'arc dans les bobines. Pendant le temps qu'il a fallu à l'arc pour atteindre le sommet de la partie droite de la boîte à arc, le courant dans les sections d'arc 62, 63, 64 s'est réduit à zéro, les bobines 45, 48, 49 et 54 conduisant tout le courant et produisant le champ magnétique radial qui fait circuler les sections d'arc restantes dans la partie annulaire de la boîte à arc.
Pendant tout le temps que l'arc est en contact avec les plaques métalliques du dis positif de désionisation, l'énergie lui est ra pidement soustraite sous forme de chaleur. Par suite de la vitesse, avec laquelle l'arc traverse les plaques métalliques, il n'y a pas un seul endroit sur celle-ci qui serait chauffé à un degré suffisamment élevé pour émettre un nombre d'électrons appréciable ou pour fondre.
On conçoit facilement d'après les expli cations précédentes, que dans un dispositif de désionisation comportant seulement une série de plaques métalliques sans rainures trian gulaires ou cunéiformes, la théorie et l'expé rience indiquent que la transition de l'arc de sa condition initiale de forme continue en une série d'arcs à cathode froide entre les plaques métalliques serait difficile et dans bien des cas pratiquement impossible.
Ceci a. en effet été constaté comme étant le cas et dans bien des emplois, des dispositifs de désionisation sans ces rainures cunéiformes sont tellement inefficaces qu'ils sont incapables de répondre aux sevices qu'on leur.demande. La présence de la rainure est donc un avantage impor tant.
Il est également à noter que l'ac croissement de la densité du cou rant d'arc résultant de l'effet ré trécissant des parois de la rainure cunéi forme a encore un autre effet en forçant la transition de l'arc de la forme simple con tinue en une série d'arcs courts jaillissant entre les plaques de désionisation. La force de déflexion qu'un champ magnétique donné exerce sur l'arc à chaque endroit est propor tionnelle à la densité de courant en cet en droit de façon que le resserrage de l'arc dans la rainure cunéiforme provoque une intensi fication considérable de ladite force sur l'air dans lequel joue l'arc et amène ainsi l'arc en tre les plaques métalliques.
Le contour des rainures cunéiformes des plaques désionisantes dépend de plusieurs facteurs tels que de l'intensité du courant qui doit être interrompu, de la puissance de l'aimant de soufflage et de l'effet dynami que de ce soufflage dans le dispositif. En général, la convergence entre les parois des rainures sera suffisamment graduelle. chaque phase du mouvement de l'arc dans la rainure, celui-ci se trouve devant l'alterna tive de stationner et d'être soumis au souf flage dû à l'action du champ magnétique, ou de se mouvoir sous l'effet de soufflage et d'être soumis au resserrage croissant de la rainure.
Chacune des deux alternatives provo quera une augmentation de son voltage et il suivra évidemment l'alternative dont résulte le plus petit accroissement dans le voltage. La rainure devra par conséquent être établie de façon que l'accroissement de voltage dans l'arc dû à l'augmentation de la convergence soit plus petit que l'accroissement de voltage qui se produirait si l'arc restait stationnaire et était soumis à l'effet de soufflage produit par le champ magnétique. On a trouvé par exemple que dans un interrupteur pour 10.000 ampères à 2500 volts dans un circuit de courant alternatif à 60 périodes,
une rai nure dont la largeur double sur chaque lon gueur de 12,5 mm est bien efficace.
Quant aux dimensions du dispositif de désionisation, on a trouvé que le nombre des entrefers entre les plaques désionisantes de vait être tel que la tension dans chaque entre- fer ne dépasse pas<B>300</B> volts, lorsque le poten tiel de ligne total se manifeste aux bornes de l'interrupteur ouvert.
En outre, en ce qui concerne la construc tion du dispositif de désionisation, l'effet de désionisation est en général d'autant plus grand que le nombre des plaques est grand. Pour économiser de la, place, il est par consé quent avantageux de disposer les plaques aussi près que possible les unes des autres.
D'autre part, une limite inférieure est impo sée à l'espacement des plaques par des consi dérations de la rigidité mécanique, par cer taines difficultés de fabrication et par le danger que des corps étrangers viennent se loger entre les plaques et former un pont dans les entrefers. Pour tenir le mieux compte de ces exigences, on a choisi un en- trefer de 1,5 mm.
En ce qui concerne l'épaisseur des plaques elle devra être choisie de manière que la chaleur emmagasinée dans les plaques lors du fonctionnement de l'interrupteur n'en traîne pas une augmentation anormale de leur température. Des calculs ont montré que ce n'est qu'une mince couche de métal à la sur face de chaque plaque qui peut efficacement absorber de la chaleur chaque fois que l'arc passe par un point donné de façon que l'é paisseur de la plaque a peu d'influence sur la vitesse que l'arc doit avoir pour empêcher une fusion des plaques.
Dans ce cas ce sont de nouveau des considérations mécaniques et de fabrication qui entrent en jeu comme facteurs déterminant le choix de l'épaisseur de 1,5 mm pour les plaques 31. Les quali tés de bonne conduction de la chaleur et d'une chaleur spécifique élevée entrent en ligne de compte pour la fixation de la plus petite vi tesse admissible de l'arc et conduisent ainsi à l'emploi de cuivre comme matière appro priée pour les plaques.
Immédiatement après que le courant dans l'arc atteint la valeur zéro, si l'arc ne se rallume pas, le voltage en travers de l'inter rupteur s'élève en un temps très court à la valeur instantanée du voltage engendré: Ce temps est la période d'oscillation naturelle du circuit d'alimentation, et pour des généra trices et tranformateur ordinaires, il est de quelques cents millièmes d'une seconde. Il faut que pendant ce temps le voltage entre des paires de plaques désionisantes succes sives reste inférieur à 300 volts, si l'arc ne doit pas s'y rallumer, comme il a été expli qué ci-dessus.
Par conséquent, si le nombre de plaques est tel que le voltage engendré divisé par le nombre. de plaques est de 100 à 200 volts (en valeur efficace), il faut un haut degré d'uniformité dans la distribution du voltage imprimé entre la série de plaques. Il est évident que la série de plaques de dé- sionisation constitue une série de condensa teurs, aux organes de borne extérieurs des quels est imprimé le voltage de ligne.
Si la répartition de ce voltage entre les différents condensateurs n'est pas uniforme, il peut arriver qu'une tension supérieure à 300 volts soit imprimée à une paire de plaques pendant la période de désionisation, ce qui aurait pour résultat que l'arc se rallumerait en cet en droit en imposant ainsi un gradient de vol tage augmenté aux autres plaques,
de sorte que de cette manière les arcs se rallume raient dans toute la série sous un voltage qui aurait été insuffisant pour provoquer un rallumage s'il avait été réparti d'une manière uniforme.
On peut démontrer que la capacité élec trostatique entre des plaques et entre des plaques et la terre dans une simple série de plaques uniformément dimensionnées et es pacées provoque une distribution inégale du voltage. Pour éliminer cet effet et utiliser les plaques à leur efficacité de voltage maxi mum, on peut avoir recours à un dispositif de protection électrostatique. Ainsi sur la fig. 1, 70, 71, 72, 73, 74 et 75 indiquent des écrans d'un type convenant pour réaliser une répartition plus uniforme du voltage. Ces écrans sont constitués par dés feuilles con-@ ductrices emprisonnant le dispositif de dé- sionisation.
On voit que ces feuilles conductrices in terceptent les lignes de force électriques qui s'étendraient autrement des plaques-grilles à des objets avoisinants ayant le potentiel de la terre. La composante de courant de charge correspondant à un champ électrique s'éten dant à la terre est ainsi remplacée par une composante correspondant seulement au champ électrique entre les plaques 31 et les feuilles conductrices susmentionnées. Le po tentiel des dernières est déterminé par leurs capacités mutuelles et les capacités entre elles et les différentes plaques 31.
Ainsi, les feuil les 73, 74 et 75 agissent comme armatures successives d'une série de condensateurs in fluencés par le voltage existant entre les pla ques d'extrémité 26 et 27. En établissant les dimensions de manière appropriée, la feuille- écran 73 peut être amenée à prendre un po tentiel qui ne soit pas loin de la valeur moyenne des potentiels auxquels les plaques 31, qu'elles recouvrent, sont chargées, puis la feuille-écran 74 peut être amenée à avoir approximativement la moyenne des potentiels des plaques 31 au milieu du dispositif de dé- sionisation,
et enfin la feuille-écran 75 peut être amenée à avoir approximativement la moyenne des potentiels des plaques 31 situées plus près de la plaque d'extrémité 26. Par suite de la petite différence de poten tiel, le champ électrique entre les plaques 31 et les feuilles-écrans 73, 74 et 75 est relati vement petit, et la composante de courant de charge qui y correspond est également ré duite à un minimum.
Etant donné que c'est cette composante de courant de charge qui provoque une répartition non-uniforme du voltage de ligne entre les plaques après l'ex tinction de l'arc, l'emploi de ces moyens de protection élimine la répartition inégale du potentiel et les conséquences indésirables sus- décrites de celle-ci.
La solution du problème présenté par une répartition de potentiel inégale entre les pla ques n'est pas limitée à une série de trois écrans de protection 73, 74 et 75, mais peut comprendre tout nombre désiré d'éléments de protection, lorsqu'il est désirable d'en avoir davantage en raison d'un potentiel de ligne plus élevé ou d'autres conditions.
Après cette description générale du fonc- tionnement de l'interrupteur, on décrira main tenant certains détails pratiques de la cons truction représentée aux fig. 5, 6 et 7. Comme il a été précédemment mentionné, les plaques désionisantes 31 sont assemblées par groupes de neuf plaques, chaque paire deplaques étant séparée par deux rondelles annulaires en pa pier isolant, dont l'une les sépare à leurs bords extérieurs et l'autre à leurs bords intérieurs.
De chaque côté de chaque groupe de neuf plaques sont montées les bo bines d'aimantation 45, 48, 49 et 54, tandis qu'il y a en dehors de celle-ci les plaques de fer 47, 53 et 55 déjà décrites. Autant de sé ries de ces groupes que sont nécessaires en considération du voltage de la ligne sont as semblées sur un noyau cylindrique 76 en matière isolante, une plaque isolante 77 étant prévue à l'arrière. Tout cet ensemble de pla que, bobines et rondelles est fortement pressé en une structure rigide au moyen d'un bou lon 78 et de colliers isolants 79 et 81. Cette construction est représentée à la fig. 7.
Une enveloppe isolante 82 renfermant dans sa paroi les feuilles conductrices de protec tion statique 70-75 est disposée de façon à s'emboîter sur les faces de toute la structure et s'étend au delà de la plaque d'extrémité 26 pour des buts de protection.
Les parties inférieures du dispositif de désionisation comprenant les plaques désio- nisantes 31 et 61 avec leurs séparateurs en papier isolant et les plaques d'extrémité 26, 27 et 77 sont fortement pressées ensemble par une paire de boulons 83 avec des pièces d'es pacement 84, 85 et 86 en micarta (fig. 6). Les faces de l'enveloppe isolante sont ferme ment pressées sur les bords des séparateurs en papier isolant pour les partie inférieures des plaques 31 et 61 par les pièces d'espace ment 84 susmentionnées. Cette construction est représentée à la fig. 6.
Les parties inférieures de l'enveloppe iso lante 87 (fig. 5) s'étendent vers le bas et forment les parois latérales de la chambre dans laquelle l'arc est tiré entre les contacts à arc 7 et 8 comme précédemment décrit. Pour protéger les parois latérales contre la chaleur de l'arc, elles sont garnies de plaques de stéatite. L'arc provoque une légère va porisation du métal du sabot<B>dé</B> contact à arc 7 et pour empêcher la condensation de ce métal de former une couche conductrice in interrompue à la surface des garnitures de stéatite entre les cornes à arc 22 et 23, on a prévu des rainures étroites et profondes 89 dans les plaques de stéatite 88.
Les cornes à arc 22 et 23 sont boulonnée sur les plaques 88 de façon à former un en semble avec celles-ci, qui s'adapte exacte ment entre les faces de l'enveloppe 87, et y sont supportées par des entretoises isolantes 90, la face supérieure de cet ensemble s'ap puyant contre l'extrémité inférieure des pla ques d'extrémité 26 et 27, comme représenté à la fig. 7. Des conducteurs flexibles 91 et 92 relient les cornes d'arc 22 et 23 électrique ment aux plaques d'extrémité 26 et 27.
Le dispositif de désionisation proprement dit ainsi formé est pourvu, de chaque côté de la chambre à arc, de pièces polaires en fer 98 qui s'ajustent jointivement contre les faces polaires 25 du noyau 24 de l'aimant de soufflage. L'aimant de soufflage est ex- cité par les bobines 11 qui sont isolées du noyau par des douilles de micarta 94. Il va de soi que les bobines 11 peuvent être placées à un endroit quelconque le long du noyau 24. Pour plus de clarté, on a représenté ces bo bines à la fig. 1 près de l'arrière de l'in terrupteur; dans la forme d'exécution prati que représentée aux fig. 5, 6 et 7 elles sont plus près du front.
Tout le dispositif de désionisation ainsi construit est supporté sur le bâti qui sup porte les contacts principaux 1, 2 et le mé canisme de commande par un isolateur 95 (fig. 7) et les parties inférieures de l'enve loppe 87 sont boulonnées à un épaulement 96 prévu sur le contact principal 1. Le mé canisme de commande de l'interrupteur peut être établi suivant les constructions normales d'interrupteurs de circuits et ne demande pas de description détaillée.