Dispositif d'extinction d'arc. La présente invention se rapporte à un dispositif d'extinction d'arc, du type dans le, quel l'arc est tiré à l'intérieur d'une cham bre à, travers laquelle un courant de gaz est amené à passer pour éteindre l'arc.
Le but de l'invention est de pourvoir à iin dispositif d'extinction d'arc, adaptable notamment à un interrupteur électrique, dans lequel un courant de gaz .désionisant destiné à éteindre l'arc est provoqué par la décompo sition d'une matière solide capable de déve lopper un gaz condensable non-inflammable lorsqu'elle subit l'action de l'arc.
Un interrupteur électrique munie d'un dis positif suivant l'invention présente de grands avantages en comparaison d'un interrupteur employant de l'huile comme agent extincteur d'arc, l'huile étant inflammable, ce qui donne lieu à un risque considérable d'incendie; et sa construction devient aussi beaucoup plus simple, attendu qu'aucun réservoir à huile n'est requis.
Un autre avantage important en comparaison des interrupteurs à huile et en comparaison des interrupteurs dans lesquels l'action d'expulsion est obtenue par suite de la décomposition de fibre, réside dans le fait que le gaz développé dans un interrupteur uiuni du dispositif d'extinction d'arc suivant l'invention n'est pas inflammable et est con- densable, ce qui n'est pas le cas des gaz pro venant soit de l'huile, soit de matières iso lantes organiques, telles que par exemple la fibre. Une analyse des gaz provenant de la fibre montre que ces gaz consistent en ma jeure partie d'hydrogène et de monoxyde de carbone, qui sont des gaz permanents qui ne se condensent pas facilement et sont d'ail leurs inflammables.
Le dispositif d'extinction .d'arc suivant l'invention donne de meilleurs résultats que les dispositifs connus utilisant comme agent extincteur d'arc de l'eau à l'état liquide, at tendu que des réservoirs étanches au liquide doivent être prévus et que l'eau est exposée à s'évaporer, ce qui fait que celle-ci doit continuellement être remplacée pour main tenir le dispositif en tout temps à l'état de pouvoir éteindre un arc. Le dispositif décrit ici a aussi l'avantage. d'être entièrement auto- fonctionnant et de ne pas exiger l'emploi de réservoir pour du gaz comprimé destiné à éteindre l'arc.
Des dispositifs d'extinction d'arc employant une réserve de gaz comprimé sont toujours dangereux, attendu que la ré serve de gaz peut faire défaut juste au mo ment où elle est nécessaire pour éteindre l'arc.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes- d'exécution de 1'ob- jet de l'invention.
La fig. 1 montre une coupe longitudinale d'une de ces formes d'exécution; La fig. 2 montre une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fia,. 1; La fig. 3 montre une coupe similaire sui vant la ligne III III de la fi-.<B>1</B> et La fig. 4 montre, similairement à la fig. 1, une coupe longitudinale de l'autre forme d'exécution.
Le dispositif d'extinction .d'arc repré senté aux fig. 1, 2 et 3 .comporte une enve loppe tubulaire ou tube 5, en fibre ou autre matière isolan+e convenable, possédant des membres métalliques 7 et 9, formant bornes, au moyen desquels la connexion électrique du dispositif est établie. Le membre 7 for mant borne est constitué par un chapeau qui est vissé sur le tube 5 ou peut être fixé à celui-ci de toute autre manière convenable, et il est muni d'une ouverture 11 pratiquée au centre de sa partie formant le fond.
Le membre 9, qui est également constitué par un chapeau, est engagé de manière amovible sur un manchon 13 qui, à son tour, est fixé au tube 5, dans l'exemple représenté, par vissage d'une pièce à l'autre, comme on peut le voir à la fia: 1.
A l'intérieur du tube en fibre 5 sont pla cées des pastilles 15 -en une matière isolante, qui a la propriété de donner naissance à un gaz non-inflammable et condensable lors qu'elle subit l'action d'un arc électrique. Bien que diverses matières puissent être em ployées pour produire le gaz désionisant, on a trouvé que .des matières telles que l'acide borique, le gypse et l'alun ammoniacal don nant des résultats satisfaisants. Parmi cep matières, ou a trouvé que l'acide borique est de beaucoup préférable aux autres parce qu'il donne les meilleurs résultats.
On a constaté que l'acide borique se laisse facile ment comprimer en pastilles et que ces der nières ont une résistance mécanique considé rable pour pouvoir être employés -dans des interrupteurs sans difficultés. Lorsque de l'acide borique (113B0,) est soumis à l'action d'un arc électrique, il se décompose en déga geant de la vapeur d'eau (H20) et en se transformant en oxyde borique (B203). L'a cide borique a aussi l'avantage d'être un iso lant extrêmement bon et de conserver ses propriétés isolantes favorables même lors qu'il a été chauffé à une température élevée et qu'il se trouve à l'état fondu.
Un autre avantage de l'acide borique réside dans le fait- qu'il est non-hygroscopique, et que, par conséquent, il repousse l'eau, de sorte qu'il ne perd pas ses propriétés isolantes lorsqu'il est placé dans un milieu atmosphérique hu mide.
Pour certains buts, on a trouvé qu'il est avantageux d'employer comme matière pour développer le gaz désionisant, du gypse (CaSO, -f- 2 H20) qui est un sulfate de cal cium renfermant de l'eau. Cette matière est.
.décomposée par.l'arc électrique en donnant de la vapeur d'eau (H20), du dioxyde de soufre (S02) et .de l'ogygène (OZ) en laissant l'oxyde de calcium solide (CaO). Bien-que le gypse ne donne de loin pas des résultats qui soient seulement approximativement aussi bons qua .ceux fournis par l'acide borique, il peut néanmoins être employé dans des inter rupteurs où des capacités d'interruption, très élevées ne sont pas nécessaires.
Une autre matière qui peut être employée .dans certaines constructions est l'alun am moniacal (A12 [NHJ2 . [SOJ4 -i- 24 H20). Celui-ci est décomposé par -l'arc et produit alors de la vapeur d'eau (H.0), du dioxyde de soufre (S0-;
), de l'ammoniaque (NH,) en laissant l'oxyde d'aluminium solide (A1203). En général, l'alun ammoniacal n'est pas une matière donnant des résultats aussi satisfai sants que l'acide borique en raison du fait que les portions non-décomposées des parois des membres générateurs de gaz sont appe lées à supporter le voltage de circuit total après l'extinction de l'arc, tout en ne lais sant passer que peu de courant.
La matière doit, par conséquent, être un bon isolant, non seulement à l'état froid, mais aussi lors qu'elle est chauffée à la. température élevée à laquelle une décomposition rapide a lieu, attendu que la surface de la matière se trou vera à cette température élevée au moment où l'extinction d'arc s'effectue. Ceci explique pourquoi l'acide borique est plus efficace que l'alun ammoniacal, l'acide borique ayant une résistivité élevée, même à une tempéra ture de plusieurs centaines de degrés centi grades, à laquelle il se décompose rapide ment. L'alun ammoniacal est supérieur à l'acide borique au point de vue de volume de gaz développé, mais lorsqu'il est essayé clans un dispositif du genre représenté, il est de beaucoup inférieur au point de vue de sa capacité d'interruption de voltage.
Tandis que l'alun ammoniacal est un bon isolant lorsqu'il est froid, il fond à 89 C et de vient un bon conducteur. Il se décompose rapidement à 150 C, de sorte que. cette température peut être considérée comme la température de décomposition rapide. Cela veut dire que la surface laissée immédiate ment après l'extinction de l'arc sera consti tuée par une pellicule électriquement con ductrice de sel fondu, qui sera rompue sous un certain voltage et réamorcera l'arc, à moins que des constructions spéciales ne soient employées pour prévoir une autre iso lation le long du chemin de l'arc.
On com prend, par suite, que l'acide borique est une matière des plus désirables au point de vue du dispositif décrit et qu'il .donne la capacité d'interruption de voltage la. plus élevée en raison du fait qu'il réunit toutes les proprié- tés désirables qu'une matière d'extinction d'arc de ce genre devra avoir.
Chacune des pastilles ou blocs de matière d'extinction d'arc 15 est pourvu d'une ou verture 17 ayant la forme d'un rectangle dont la longueur est plusieurs fois plus grande que la largeur, cette ouverture étant de grandeur telle qu'elle contracte la section transversale de l'arc et l'oblige à s'étendre sous la. forme d'une mince feuille, de sorte qu'il y a. une grande surface de l'arc, en contact intime avec les parois froides de la pièce d'acide borique. Cette grande surface favorise la désionisation de l'arc et en outre rend possible la décomposition rapide de l'a cide borique ou autre matière d'extinction d'arc, de sorte qu'une grande quantité de gaz désionisant .est .développée.
Des résul tats expérimentaux montrent qu'une telle section transversale rectangulaire étroite est plus favorable qu'une section transversale circulaire.
Les ouvertures rectangulaires 17 dans les blocs d'acide borique 15 sont toutes ali gnées et forment une longue chambre étroite dans laquelle l'arc peut être éteint. Un élé ment fusible 19,à section réduite 21, qui se fond lors de la manifestation d'un courant excessif, s'étend à travers la chambre formée par les ouvertures 17 et à travers l'ouver ture 11 prévue dans le membre 7 formant chapeau et est fixé à ce dernier en 23. L'au tre extrémité de l'élément fusible est reliée en 25 à un collier annulaire 27. Un ressort de compression 29 est placé entre le collier 27 et une rondelle 31 prévue à l'extrémité correspondante -de la pile de blocs d'acide borique 15.
Une connexion électrique est établie avec l'élément fusible 19 à partir des membres 9 et 13, formant bornes au moyen d'un disque 33 qui -est serré entre le man chon 13 et le membre 9 et est fixé à un conducteur 35 qui est en contact à glisse ment avec le collier 27.
Lorsque l'élément fusible 19 -est rompu à la section réduite 21, le ressort 29 retire l'élément fusible de la chambre d'extinction d'arc formée par les ouvertures 17 et tire l'arc en contact avec les parois étroites des blocs d'acide borique. L'extrémité inférieure de la chambre 17 est sensiblement fermée par l'élément fusible, .de sorte que le gaz dé veloppé par la matière d'extinction d'arc est obligé' de passer longitudinalement à travers l'arc et de s'échapper par l'ouverture 11 pré vue dans le chapeau 7.
Le dispositif représenté comporte encore un condensateur ayant une enveloppe fermée 37 fixée au chapeau 7, de façon à enfermer complètement l'ouverture 11 partant de la chambre d'extinction d'arc. Le condensateur 3 7 comprend un grand nombre de tubes mé talliques 39 qui restent relativement froids et condensent les gaz développés par la ma tière d'extinction d'arc après qu'ils ont passé à travers l'arc.
L'aménagement .d'un con densateur permet d'employer un fusible à expulsion qui est complètement enfermé, at tendu que les gaz développés par la matière d'extinction d'arc 15 sont condensables à clés températures et des pressions se manifestant avec un pareil fusible, réduisant ainsi la pression dans le condensateur et permettant l'écoulement d'un grand volume de gaz, quand bien même le dispositif est entière ment enfermé. Il en résulte que les gaz ioni sés chauds sont empêchés d'être expulsés à. partir du fusible, de sorte que tout danger dû à l'entrée en contact des gaz ionisés avec des appareils adjacents est éliminé.
En même temps, le fonctionnement du fusible est rendu extrêmement silencieux en compa raison des détonations explosives qui accom pagnent usuellement l'effet de soufflage d'un fusible à explosion.
3 la fig. 4; où les parties similaires à celles de la fig. 1- sont indiquées par les mêmes chiffres de référence, on a représenté un dispositif d'extinction d'arc en applica tion à un interrupteur dans lequel on em ploie une paire de membres de contact 41 et une tige de contact mobile 43 à la place d l'élément fusible montré à la fig. 1. Les membres de contact 41 sont sollicités l'un contre l'autre par des ressorts 45 et font con tact avec la tige 43 lorsqu'ils sont dans la position- correspondant à la fermeture<B>du</B> circuit.
Les ressorts sont de dimensions tel les qu'ils n'amènent pas les membres de con tact 41 à fermer l'ouverture I1 prévue dans 1o membre-chapeau 7 lorsque la tige 43 ne se trouve plus entre les membres 41. La tige de contact mobile 43 peut être amenée en position d'ouverture au moyen d'un ressort tel que celui représenté à la fig. 1 et peut être pourvue d'un dispositif pour maintenir les contacts en position de fermeture, ou elle peut être déplacée par tout moyen d'action- nement d'interrupteur connu.