Dispositif d'extinction d'arc pour interrupteur électrique. La présente invention se rapporte à un dispositif d'extinction d'arc pour interrupteur électrique, en particulier à un .dispositif ,de ce genre dans lequel l'arc se formant à k suite ,de l'interruption du circuit est forcé de se déplacer,
d-epuis des contalats à arc clans une chambre d'extinction équipée d'une pluralité de plaques isolantes :disposées dons des plans qui sont transversaux par rapport à l'arc.
Dans des dispositifs d'extinction -d'arc de ce genre, le 'but de ces plaques . isolaaites est de faire étendre *,le grand arc unique- qui s'est développé à la suite de la séparation des membres de contact, autour de chacune :de ces plaques dans les compartiments formés entre elles. En :déployant ainsi l'arc autour des plaques isolantes., sa longueur est aug mentée, et i1 est amené, par conséquent, à se rompre.
Cependant, les plaques isolantes,doi- vent être espacées à une.distance -considérable les unes .des autres, :de façon que l'arc, après son entrée entre -elles -puisse s'allonger sans danger d'éclatement à travers des plaques iso lantes.
Le dispositif d'extinction, objet de l'inven tion, est caractérisé en ce qu'un fort- champ magnétique est prévu pour souffler des gaz ionisés par ledit arc à travers les espaces en tre les plaques, et en ce que lesdites plaques sont espacées l'une de l'autre à une distance s2 petite que ledit arc ne soit pas refoulé dans une mesure sensible entre elles pour ne pas être allongédémesurément par le champ ma- gn.étique.
De préférence, une ou plusieurs plaques aux extrémités de la rangée de plaques sont raccourcies pour rendre l'espace entre les plaques de bout et les, prolongements .des cor nes à arc suffisamment plus grand que l'es pace entre les plaques pour permettre audit arc- d'être forcé vers le haut. entre lesdits pro longements et les. plaques de bout, grâce à quoi les.
extrémités de l'arc sont rallongées de telle façon,que l'aré est amené aise rompre et à reprendre à nouveau.
Le dessin annexé représente, à titre -d'exemple, une forme .d'exécution de l'objet,de l'invention, ainsi qu'une variante de détail.
Fig. 1 est partie une vue ,de face, partie une coupe d'un interrupteur avec cette forme du dispositif d'extinction d'arc; Fig. 2 est une -coupe suivant la ligne II-II -de la @fig. 1;
ri ig. 3, 4 et 5 sont des vues -de détail mon trant aussi les formes. et les positions qu'un arc peut prendre avant son. extinction; Fig. 6 est -une vue idë -côté montrant -une variante @de la disposition des plaques isolan tes qui peut être désirable pour certaines -con ditions 4e voltage.
Suivant la fig. 1 .du dessin, le dispositif d'extinction d'arc 2 est monté au-moyen d'un isolateur 3 sur une plaque -de base 1. Des-cor- nes à arc 4 et 5 sont assoc, liée à l'extrémité du dispositif d'extinction d'arc 2 et se terminent par -des -contacts 6<U>et</U> 2 avec lesquels peut,coo- pérer un membre<B>de-</B> tranisfert d'axe,
mobile<B>8.</B> Le membre 8 est relié à un mécanisme de commande qui n'est pas représenté dans le dessina n'étant que -d'ordre secondaire pour a présente invention, un mécanisme de com mande approprié quelconque pouvant être employé.
Le dispositif d'extinction .d'arc 2 com prend des -parois terminvles 9 et <B>Il</B> et des pa rois .latérales 12 et 13 en matière isolante et ininflammable qui forment une chambre d'extinction d'arc 14.
- La chambre 14 reü- ferme une pluralité ide compartiments 15 for més par des plaques isolantes. 16 qui sont fixées -dans ladite -chambre .en position per pendiculaire par rapport aux parois latérales 12 et 13 et au,chemin -de l'arc entre les cor- ries 4 et 5.
Les, plaques 16, qui sont placées dans-la portion centrale ide la,chambre 14, sont sensiblement -de même longueur, tandis ,que les plaques 17 et 18 au bout -de la cham bre sont raccourcies à leur extrémité infé rieure pour une railson qui isera expliquée plus loin.
Des pièces polaires magnétiques- 19 sont placées -contre les surfaces extérieures -des pa rois latérales 1? et 13 de la chambre @d'extinc- tion et sont reliées, à leurs extrémités infé rieures, au noyau magnétique 21 qui est du type lamellé. Des bobines d'excitation 22 sont montées sur le noyau magnétique 21 et sont reliées en série avec les conducteurs électri ques 23.
Les bobines 22 sont mises en série avec-l'arc par un organe conducteur flexible 24, lorsque l'organe mobile 8 produisant 'l'in- terruption du circuit .est écarté -du contact 6 et ramené contre le contact 7, établissant ainsi l'arc d'interruption entre eux. Le contact mo bile 7 est pivoté en 25 et estcombiné avec un ressort 26 tendant à le presser en bas, en re lation de bon contact avec l'organe 8, quand ce dernier avance.
Suivant les fig. 1 et 2, des plaques 2:7 en métal sont supportées au sommet .des parois isolantes 12 et 18\ (directement en travers du chemin des gaz ionisés qui s'élèvent. Ces pla <B>ques,</B> sont espaacées à un-e-Ifaible distanoe l'une i1 e l'autre, par exemple 12,5 millimètres. au plus, .et peuvent être placées au hasard dans le chemin. du courant ,de gaz.
Préférablement deux fois autant de plaques métalliques que de plaques isolantes sont prévues -et leur dis position sera telle qu'il y ait une- plaque mé tallique en prolongement & -chaque plaque isolante et .aussi chaque fois une plaque mé tallique additionnelle sitaée entre les plaques métalliques formant lies,
prolongements des plaques isolantes adjacente's. L'utilité de la .disposition précitée des- plaques métalliques sera décrite .en détail plus loin.
La fig. 3 représente la construction des Iig. 1 et 2 au -moment où un arc a .été établi entre les cornes là arc 4 et 5 et grimpe contre les extrémités .des plaques 16, 17 et- 18. quand le mouvement ascendant de l'arc .est arrêté par les plaques, les forces exercées par l'électro-aimant 21 obligent l'arc à s'étendre latéralement en travers des extrémités des plaques et à prendre une position similaire à celle montrée à la fig. 4.
L'arc se déployant ainsi -est aussi avancé à un é courte . distance dans les espaces entre les plaques 16, comme montré à la fig. 5.
La largeur des espaces entre les plaques isolantes 16 devrait être proportionnée de fa çon à correspondre à la. section transversale de l'arc que le .dispositif est ;destiné à éteïn- dre;
c'est-à-dire !que les espaces sont établis de telle manière que l'arc est rentré seule ment à une courte distance dans ces espaces par l'influence du champ magnétique et par le mouvement ascendant de l'air environnant. L'action continue @du champ magnétique sur l'arc donne lieu alors à un très:
fort 'courant d'air transversal au chemin -de l'are. Ce fort courant ,d'air passant à travers:- l'arc oçca- sionne une contraction de sa section,- et le vol tage par centimètre de longueur .demandé par l'arc est augmenté.
Des expériences avec une construction telle que celle décrite ci-dessus ont montré que, pour un arc à 600 ampères, le voltage aug menta jusqu'à 40 volts par centimètre,cle lon gueur, ce qui représente approximativement cinq fois .le voltage par centimètre -de lon gueur qu'un tel arc nécessiterait -dans l'air libre. De pareils résultats font voir que la conshmotion décrite peut être employée avec avantage dans un circuit à courant -continu.
Dans des circuits à, courant alternatif, par suite du passage continuel de l'air frais _à tra vers l'arc produisant une contraction corres- pondante continuelle de celui-ci, la - section transversale de l'arc suivra de près la dimi nution idu courant, de façon qu'au ronoment où le courant a atteint la valeur zéro; en suivant sa période naturelled'alternance, la section .de l'arc sera devenue très petite et quel\ arc sera éteint.
Durant le -cours de 'la .réduction décrite de la section de l'arc, les extrémités de l'arc se sont déplacées continuellement en travers de la. face des cornes à arc 4 et 5. Les -plaques isolantes plus -courtes. 17 et<B>18</B> étant placées à proximité -des cornes à arc 4 :et 5 obligent l'arc à se courber autour aes extrémités des plaques plus longues 16 quand il avance le long .des cornes.
A mesure que les extrémités cl e l'arc montent le long des cornes, .le voltage entre l'extrémité inférieure de la portion droite de la corne 5 et le point de l'arc immé diatement voisin devient plus grand et at teint finalement une valeur telle que l'arc soit obligé de reprendre à nouveau à l'extrémité inférieure -de la portion droite de 1a corne 5. Il remonteaa ensuite de nouveau et ainsi le cycle se répète.
Cette interruption suivie d'une reprise -déplacée de l'arc se continue aussi longtemps que le courant persiste, ce -qui ne permet à. aucun point de la corne de s'échauffer à une température à laquelle pourrait -se produire une volatilisation qui se rait nuisible au fonctionnement -de la chambre d'extinction ou @de .désionisation.
Durant le fonctionnement du dispositif décrit, une .grande quantité de gaz ionisé est chassée en haut à travers les espaces entre les plaques .isolantes. Aussi longtemps que ce gaz est ionisé à un @degré appréciable, i1 a un faible pouvoir diélectrique et constitue un mi lieu qui pourrait donner lieu à une décharge entre des parties à courant. Il est désirable. par ,conséquent, @de 4ésioniser le gaz @et d'ame ner son pouvoir ;diélectrique à une valeur tant.
soit peu normale avant -de le laisser échapper -du .dispositid.
Les ions dans le gaz ionisé .dispara.isseni par recombinaison, les ions positifs s'unis sant aux ions négatifs pour former des mo- lécules neutres. Le degré -de recombinaison est fortement :influencé par la température, la re combinaison ayant lieu beaucoup plus ra pidement pour un gaz froid que pour un gaz chaud. Pour cette raison, il est avantageux<B>de</B> refroidir le gaz qui s'échappe et,cet effet est produit par les plaques métalliques 27 signa lées plus haut.
Les plaques métalliques 27, cependant, agissent aussi d'une manière plus directe par rapport à l'ionisation dans le gaz. Toutes les surfaces -de corps solides favorisent la recom binaison -des ions dans un gaz, parce que les ions ides deux signes qui atteignent la sur face en venant -du gaz sont capturés et s'y re- combinent. Par exemple, on peut constater par -calcul qu'un centimètre carré .de surface d'un corps,
solide exposé .à m1 gaz à une tem pérature de 1000 C avec une 4en@sité de 1011 ions -par centimètre ,cube, fait disparaître les ions à une vitesse !d'approximativement 101\ ions paxseconde,
tandis que la recombinaison qui a lieu dans un centimètre cube du gaz ionisé est .de i1"orbe de grandeur .de 1014 ions par seconde.- - D.es essais ont prouvé -ces chiffres et ont par conséquent démontré les avantages des surfaces de- corps solides pour a désionisation d'un gaz.
-C'est pour cette raison qu'un grand nombre .de plaques sont placées dans le che min -du gaz -dans la construction décrite ci dessus pour .que le gaz formé soit suffisam- ment désionisé dans sa masse et qu'il ne puisse y avoir aucun risque de :décharge ou de crachement de feu -en dehors @du dispositif.
Le -bon fonctionnement des plaques métal liques ne dépend pas -de la présence .des. pla ques isolantes elles-mëmes. 11 suffit qu'un grand nombre -des plaques .métalliques soient employées aux,endroits où le gaz est libéré -de l'arc et où 7a plus grande quantité de gaz en tre @en contact avec la- plus grande quantité de surface rafroi.dissante et ;
désionisante.
Dans certains cas, cependant, il est -désira ble d'omettre les plaques métalliques. et .de se fier seulement -à l'action .des plaques isolantes seules.
,Comme mentionné ci-dessus, le meilleur espacement entre les -plaques isolantes dépend de la valeur maximum -du .courant à inter rompre. Par exemple, avec un champ magné- tique déterminé, on a trouvé par .essais :que le meilleur espacement varie -de 3 à 10 milli mètres pour des courants maximum de 2000 à 20000 ampères.
Le nombre ,de plaques le plus avantageux à employer dans n'importe quelle construc- tion dépend du voltage @du circuit destiné à être interrompu.
Suivant la fig: 6, une seule plaque iso lante centrale 16 -est- employée, ayant .deux plaques isolantes plus courtes- 17 et 18 placées de chaque côté de celle-ci, -de façon que la construction -comprend- en somme cinq pla ques isolantes. Cette co.nstauction a été-em- ployée avec succès pour des voltages jusqu'à approximativement 600 volts.
Dans un -cir cuit -à 1150. volts, un dispositif ,extincteur d'arc ayant huit plaques isolantes fonctionna avec succès,. Quinze plaques isolantes. donnent clés résultats. satisfaisants pour un voltage jusqu'à 2300 volts.
Au-dessus @de 2500 volts, les résultats peu vent être -quelque peu aléatoires avec une sim ple construction, telle que celle décrite ci- dessus, probablement à cause du déséquili- brage électrostatique provcqué par une distri bution inégale .du voltage sur les plaques.
On croit qu'un moyen protecteur à écrans peut contribuer à la production d'interruptions sa tisfaisantes au-dessus de -ce voltage.
En addition .à la quantité de courant en jeu et à la largeur .des.espaces entre les pla ques isolantes, un autre facteur -doit encore être souvent pris en considération pour l'éta- b@iss eurent d'un dispositif extincteur d'arc sa- tisfaisant, à savoir l'intensité du champ ma gnétique employé pour amener l'arc à se .dé placer.
Comme l'espacement des plaques iso- lantesdApend -de l'intensité .du courant dans le circuit, la force effective ,du champ magné- tique requis pour faire que l'arc se courbe ,dans les .espaces entre les plaques variera sui vant l'espacement et le courant.
Quand un espacement -de 10 millimètres était employé pour un circuit à 20000 ampères, un circuit magnétique à excitation en série donnant 0,51 lignes de force par centimètre carré par am père fut suffisant pour procurer un fonction nement satisfaisant.
On voit par ce qui précède qu'on dispose ainsi d'un dispositif @d'extinetion d'arc pour un interrupteur -dans lequel un courant d'air, établi par l'action du champ magnétique sur l'arc, passe à travers l'arc pour le refroidir et d sioniser le chemin -de l'arc après -son ex tinction, afin d',empêcher toute .reprise -de l'arc.
En outre, on remarquera @qü'une construc tion simple est prévue pour déplacer conti- nuellement ales extrémités de l'arc,
de façon à les empêcher -de fondre et ide volatiliser les or- ganes métalliques y associés. Les gaz libérés par l'arc sont débarrassés de la plupart de leurs ions par les plaques métalliques de haute conductibilité thermique -qui sont placées sur leur chemin et s'échappent -du dispositif à l'état sensiblement froid -et dé@sionisé.