Disjoncteur électrique à, rupture de l'arc. La présente invention concerne un dis joncteur électrique à rupture de l'arc du type de celui revendiqué par la revendication du brevet principal n <B>121191.</B>
D'après la revendication de ce brevet. le disjoncteur électrique comporte au moins une chambre à arc à travers laquelle est tiré l'arc électrique et des éléments de désioni- sation électriquement conductifs disposés pour subdiviser ladite chambre en petits es paces et supportés de façon qu'ils soient sen siblement incapables de conduire du courant d'arc.
Le but principal de la présente invention est de simplifier et -de renforcer la construc tion des moyens de désionisation. Dans le disjoncteur suivant l'invention, les éléments de désionisation consistent en des plaques mé talliques solides, juxtaposées de près, dont chacune a une ouverture en forme de V se terminant en une fine pointe, ces ouvertures étant alignées pour constituer une rainure en forme de V convergente dans la direction de l'avancement de l'arc et les espaces entre les plaques de désionisation étant laissés li bres, au moins en grande partie.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre une élévation de l'en semble d'un disjoncteur électrique; La fig. 2 est une vue, partie en coupe, suivant un plan perpendiculaire à la fig. 1; La fig. 3 montre une coupe suivant la ligne III-III de la fi-. 2;
La fig. 4 montre une élévation, partie en coupe, d'une seconde forme d'exécution du disjoncteur perfectionné, et La fig. ;l montre une coupe suivant la lige V-V à la fig. 4.
Le disjoncteur représenté à la fig. 1 comporte une plaque de base 1 en toute ma tière isolante appropriée qui porte un nom bre de contacts fixes 2 y vissés. Chaque or- gave fixe 2 est muni d'une vis de connexion 3 pour le raccordement d'un conducteur d'ali mentation. Chaque organe fixe \_? est recourbé vers le haut à son extrémité de gauche -de la, manière indiquée à la. fig. 2.
Un organe de contact mobile 4 coopère avec chaque organe de contact fixe. Les or ganes de contact mobiles 4 sont supportés de façon élastique en passant librement par des trous 5 dans l'extréimité d'organes à ressort 6 qui sont vissés perpendiculairement sur une barre transversale 7. Une tige 8 passe libre ment par un trou 9 prévu dans l'extrémité inférieure de l'organe de contact 4 et égale ment par un trou Il prévu dans le ressort <B>fi.</B> Un ressort à boudin 12 sur la tige 8 s'ap puie contre une tête 13 de celle-ci et con tre le ressort 6 et maintient l'organe de con tact mobile 4 de façon élastique en position.
Des conducteurs flexibles 14 relient la tige 8 et l'organe de contact mobile 4 à des vis de connexion 15 placées dans la plaque de base 1.
La barre transversale 7 qui supporte les ressorts 6 et les organes de contact adjoints 4 est montée sur des tourillons 16 montés dans des supports 17 vissés sur la plaque de base 1.
La barre 7 est rotativement montée sur les tourillons IG pour amener les organes de contact séparables 4 à leur position d'enclen chement par un bras 18 coopérant avec un noyau magnétique 19 et un solénoïde 20. Le courant passant par le solénoïde 20 sert à mouvoir les organes de contact 4, à l'encon tre de l'influence de la gravité, à leur posi tion de fermeture de circuit indiquée à la fig. 2, ces dispositions étant bien connues.
Le dispositif de désionisation comporte deux organes 21 en amiante ou une autre ma tière isolante réfractaire arrangés de façon que, lorsqu'on les place face à face, ils for ment ensemble une chambre 22 fermée à ses côtés, mais ouverte en haut et en bas. Les deux pièces composantes 21 de cette chambre sont réunies ensemble par un cadre 23 qui peut être monté de façon amovible sur l'or= gane de contact fixe 2 au moyen d'un étrier flexible 24 comme indiqué à la fig. 2. La chambre 22 est ainsi montée directement au- dessus et autour de la trajectoire de l'arc électrique qui est tiré lorsque les organes de contact séparables 2 et 4 sont écartés d'en tre eux sous charge.
Dans la partie supé rieure de la chambre 22 sont placées une sé rie de plaques verticales 25 en matière ma gnétique s'étendant face à face à travers la chambre et vers le haut par l'ouverture su périeure de celle-ci, comme représenté aux fig. 2 et 3.
Chacune :des plaques métalliques 25 est pourvue d'une encoche ou ouverture 26 dans son bord inférieur, qui est convergente vers le haut en forme de V renversé pour se termi ner en une fine pointe bien au-dessus du mi lieu de la plaque. La forme exacte de cette ouverture est une affaire de construction ei- dépend de l'intensité du courant et du vol tage devant être interrompus par le disjonc teur. De préférence, elle aura la forme géné rale représentée à la fi-. 3, à. savoir, ses fa ces latérales vont en divergeant de plus en plus vers l'extrémité inférieure de la plaque.
Avec cette configuration générale comme base, il est facile, dans chaque cas pratique, de déterminer par quelques essais, les meil leures proportions de l'encoche ou ouverture. Les encoches ou ouvertures 26 dans les diffé rentes plaques sont alignées de façon à for mer une rainure en forme de V renversé dans le dispositif.
Les deux parois extrêmes de la chambre 22 sont revêtues de plaques métalliques so lides 2 7 et 28, comme indiqué à la fig. 2.
Le fonctionnement du disjoncteur décrit a a vec ce dispositif est le suivant: Lorsque la pièce de contact mobile 4 se sépare de la pièce de contact fixe 2, un arc est tiré entre elles. Par suite @âe la tendance bien connue d'un conducteur conduisant un courant de se mouvoir contre chaque masse de matière magnétique dans son voisinage, une force est exercée sur l'arc électrique qui l'attire vers le haut contre les plaques ma gnétiques 25 dans la chambre 2.
L'arc est par conséquent attiré dans la bouche large de la rainure formée par les encoches 26 et gra duellement forcé vers le haut contre le som met de cette rainure. L'effet de constriction -de l'aire de la trajectoire d'un arc électrique provoque un accroissement de la tension le long de l'arc, et la tension devient suffisam ment grande, lorsque l'arc est monté jusqu'à une position près de l'extrémité supérieure de la rainure, pour assurer sine rupture de l'arc en une série de petits arcs sautant de plaque en plaque au lieu de permettre à l'arc de continuer à jaillir entre les parties plus resserrées de la rainure.
Lorsque l'arc a ainsi été rompu en une série de petits ares sautant d'une plaque à. l'autre, ces petits arcs avancent sur la surface des plaques et sont a a insi rapidement désionisés.
Lorsque le disjoncteur est utilisé dans un circuit à courant alternatif, le courant dans l'arc tombe périodiquement à zéro. La proxi mité des plaques métalliques près de toutes les parties de la trajectoire de l'arc provo que une disparition rapide -des ions dans la dernière partie après que le courant est tombé à zéro. La tension le long de la trajec toire de l'arc s'élève d'une polarité opposée, ruais si la trajectoire de l'arc est suffisam ment libérée d'ions existants, l'effort de ten sion ne devient jamais suffisamment élevé pour réamorcer un état de condition conduc trice, et l'arc reste éteint.
Lorsqu'on emploie un disjoncteur de ce genre dans un circuit à courant continu, l'ac tion désionisante des plaques métalliques a pour effet qu'une tension plus élevée est exi gée pour maintenir l'arc. En général, il fau dra vingt à. trente volts par plaque. Ainsi, la résistance de l'arc sera bien des fois plus gTande que s'il n'y avait pas de plaques et il en résulte une réduction rapide du cou rant à la valeur de zéro.
Il arrivera que généralement lors du transfert de L'arc de la, rainure en forme de V susmentionnée à, l'espace entre une paire de plaques, une section de l'arc se transférera plus rapidement qu'une autre section. De cette manière, un petit arc peut sauter près du sommet de l'intersti;ce entre une paire de plaques 25, tandis que. dans l'interstice adjacent, l'arc se trouve à une certaine dis tance plus bas près de la base des plaques.
r.orsque ceci arrive, un champ magnétique est engendré par le courant allant le long des plaques 25, entre l'extrémité positive de l'une (les sections d'arc et l'extrémité négative de la section d'arc adjacente à la même plaque qui tend à obliger les deux arcs à s'éloigner davantage. Il se produit ainsi des forces qui tendent à amener les arcs à sauter rapide ment dans différentes directions à travers les plaques métalliques. Ceci empêche tout échauffement excessif d'un point quelconque, et la combustion des plaques est ainsi ré duite à un minimum.
En effet, dans le pré sent exemple, les plaques de matière magné tique augmentent naturellement l'effet ma gnétique décrit en dernier lieu.
Les plaques magnétiques présentent l'a vantage ultérieur que l'arc est empêché de passer hors du système par suite de forces magnétiques. Si une section d'arc atteint le bord de la plaque, elle est repoussée par le champ magnétique résultant.
La forme d'exécution représentée aux fig. 4 et 5 comporte une disposition très pra tique, en particulier pour des contacteurs de vant être utilisés dans des lignes avec une intensité ou une tension modérée. Dans cette forme d'exécution, on a omis les parois de chambre en matière réfractaire, et les pla ques 31 sont en fer en s'étendant vers le bas de chaque côté du chemin traversé par la pièce de contact mobile 32, et forment une fermeture de celui-ci. Les plaques sont es pacées l'une de l'autre au moyen d'isolateurs 33 en toute matière appropriée suffisam ment réfractaire et elles sont serrées ensem ble dans cette position par des boulons 34 passant par la plaque de support 35.
Tandis que la matière magnétique des plaques est un moyen efficace pour provo quer que l'arc tiré entre les contacts sépa rables monte vers le haut dans la rainure en forme de V 26 et se rompt ensuite en une série de petits arcs jouant entre les plaques 33 d'une manière similaire à celle décrite pour la forme d'exécution suivant la fig. 2, cette tendance de l'arc de transférer sa tra jectoire peut être augmentée en établissant le contact mobile 32 comme pièce en forme d'arc, concentrique aux tourillons sur les quels la barre transversale 7 est supportée, et en l'enfermant sur les côtés et à la base dans un auget courbe 36,
dont le dessus ouvert est convenablement placé dans la rainure en forme de<B>V,</B> comme représenté à la fig. 5. Ordinairement, il est désirable de donner aux plaques 31 une forme telle que les ouvertures en<B>V</B> des plaques soient placées à la. même distance au-dessus de l'aubet courbe 36. L'auget 36 est vissé à la plaque 35 par son extrémité adjacente à celle-ci, mais il est isolé ,des plaques 31.
L'extrémité de contact 32 est reliée à la plaque extérieure 31 par un conducteur flexible<B>37.</B> Les autres détails de la forme d'exécution représentée aux fig. 4 et 5 ressemblent tellement à ceux clé la forme d'exécution suivant les fig. 1, 2 et 3 qu'on peut se passer d'une nouvelle des cription de ces détails.
Le fonctionnement de la forme d'exécu tion suivant la fig. 4 est similaire à celui décrit en regard de la fig. 2. Ordinairement, le courant passe de la vis de raccordement 38, à laquelle l'un des fils conducteurs est fixé, par la plaque intérieure 31 qui fait fonction de contact fixe par rapport à l'extré mité du contact mobile en forme d'arc 3?, par ce dernier au bras de support flexible 39, par le conducteur 41 et vers l'autre pôle de la ligne venant de l'autre vis de raccorde ment 42.
Lorsque le disjoncteur se déclenche, la pièce de contact en forme d'arc 32 tire un arc entre elle et son contact intérieur et fixe 31. Cet arc est apparemment enfermé dans l'auget 36 et y développe une pression. En même temps que sa longueur augmente, par suite du mouvement vers l'extérieur du con tact en forme d'arc 32,
les gaz chauffés à l'intérieur de l'auget 36 développeront une pression considérable qui peut s'échapper par le dessus de l'auget et souffler l'arc vers le haut au sommet de la rainure en forme de V 26 de façon qu'il soit rompu en une plu- ralité d'arcs courts entre les plaques désio- nisantes 31. L'attraction magnétique de ces dernières sur l'arc, qui a. déjà été décrite à propos de la fig. 2, produit également une force amenant l'are à atteindre la condition de fonctionnement sus-décrite.
La trajectoire de l'arc est désionisée et l'arc est éteint de la même manière que cela a été décrit pour la. forme d'exécution suivant la fig. 2.
Il est évident que l'invention n'est pas li mitée aux formes d'exécution décrites. Par exemple, on comprend que l'emploi de l'au- get courbe s'ajoute à l'emploi des plaques de fer 31 comme moyen pour obliger l'arc à transférer son chemin à ces dernières. Dan# bien des cas, il sera aussi superflu d'utili ser l'auget courbe 36. A titre de variante, les plaques 31 peuvent être établies en ma tière non-magnétique, tel que du cuivre, et l'auget 36 peut y être associé comme moyen pour obliger l'arc à se transférer vers le haut sur une trajectoire à travers les plaques.
Tout en ayant décrit la. forme d'exécu tion suivant la fig. 4 comme pouvant se pas ser des parois de fermeture en matière ré fractaire, on peut trouver convenable de faire emploi de l'auget courbe 36, en conjonc tion avec une chambre enveloppante réfrac taire, comme représenté à la fig. 2. On a également reconnu que, bien que les plaques de fer 31 soient un moyen efficace pour obli ger l'arc à se déplacer entre elles, il peut être désirable dans certains cas d'employer des ai mants de soufflage de forme conventionnelle comme moyen additionnel aux autres moyens de transfert sus-décrits.