Dispositif d'extinction d'are pour disjoncteur électrique. La présente invention se rapporte à. un dispositif .d'extinction d'arc pour disjoncteur electrique, ce dispositif étant établi en vue d'interrompre des arcs de haute tension et (le grande intensité dans l'air ou-dans un gaz.
Le, dispositif -d'extinction suivant l'inven tion comprend une pluralité de feuilles en matière conductrice présentant des fentes et des moyens pour déplacer l'arc dans ces fen tes. Il se caractérise en ce que les -moyens pour déplacer l'arc comportent une pluralité (le feuilles en matière magnétique disposées dans des plans parallèles auxdites feuilles en matière conductrice.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La, fig. 1 représente schématiquement une coupe verticale du dispositif d'extinction d'arc appliqué à un disjoncteur électrique dont seules quelques parties sont représen tées; La fig. 2 est une coupe verticale prise par le dispositif d'extinction d'arc à travers les plaques de désionisation suivant la ligne II-II de la fig. 3;
La fig. 3 est une coupe verticale à travers les plaques -de désionisation suivant la ligne III-III de la fig. 2; La fig. 4, 5, 6 et 7 sont des vues -de côté des plaques métalliques qui sont assemblées pour former l'ensemble de désionisation, et Les fig. 8 et 9 sont des vues de côté -des feuilles de matière isolante, qui sont em ployées pour espacer les plaques métalliques.
Comme on -peut le voir à la fig. 1, le dis joncteur électrique qui n'y est représenté qu'en partie comporte des membres de con tact principaux 13 et 15, qui complètent un circuit entre les conducteurs 17 et 19, et une paire de membres de contact à arc 21 et 23 qui sont reliés en parallèle avec les membres de contact principaux 13 et 15.
Les membres de contact principaux<B>13</B> et 15 et les mem- bres -de contact à arc 21 et 23 sont actionnés par un mécanisme de commande convenable quelconque, :de façon que les membres de contact principaux 13 et 15 soient amenés à s'ouvrir en premier lieu, pratiquement sans aucun arc, et que les membres de contact à arcs 21 et 23 soient amenés à s'ouvrir plus tard en tirant un arc qui est transféré à une paire de cornes à arc stationnaires 25 et 27 au moyen -de la corne à arc mobile 29 qui est reliée au membre,de contact à arc mobile <B>3.</B> Les cornes à arc stationnaires 25 et 27 <B>2</B> et la, corne à arc mobile 29 sont faites, cha cune, en matière magnétique,
telle que du fer, de façon à. provoquer un transfert plus rapide -de 1Tarc en raison de l'attraction de celui-ci vers les membres -de fer, causée par les champs locaux établis dans le fer par le courant de l'arc.
Les cornes à arc 25 et 27 ont des portions de contact à arc 31 et 33 et :des portions con ductrices :de courant 35 et 37. Les cornes à arc 25 et 27 sont reliées en parallèle avec les membres de contact principaux 13 et 15 par l'intermédiaire des conducteurs '39 et 41 qui, à leur tour, sont reliés aux extrémités exté rieures des portions conductrices de courant 35 et 37. 71 en résulte- que le courant est amené à. circuler dans une direction telle dans chacune des cornes à arc que la réac tion magnétique entre les champs, :
due au courant circulant .dans les cornes à arc et au courant dans l'arc même, soit capable :de pro voquer un. mouvement ascendant,de l'arc sur les cornes pour le faire entrer :dans l'ensemble de désionisatiôn.
L'ensemble -de :désionisation comporte une pluralité de groupes 43 de plaques désio- nisantes principales ayant des sections -de bo bine 45 entre elles. Ces plaques désionisantes et sections -de bobine sont assemblées entre ,des plaques de bout 47 et 49 qui sont élec triquement reliées aux extrémités supé- rieures,des cornes à arc 25 et 27.
Les plaques sont reliées ensemble au moyen d'un boulon transversal 51<B>logé</B> dans un tube isolant 53 en micarta s'étendant à travers l'ensemble de désionisation. La portion inférieure -de l'en- semble de désionisation précité est reliée ensemble au moyen d'une paire de tiges d'entretoisement 55 qui peuvent être en bois- micarta., ces tiges 55 ayant -des pièces -de bout 57 et supportant les bords extérieurs infé rieurs des plaques désionisantes,
comme il est montré à la fig. 2.
Comme on peut le voir aux fig. 2 et 3, :chacun des groupes de plaques désionisantes 43 comporte une pluralité -de plaques de cui vre 59,, :dont chacune est entourée d'une pla que de fer 61 qui est placée :dans le même plan en relation bord à bord avec la plaque 59, comme il est montré aux fig. 2 et 7. Cha cune des plaques conductrices 59 comporte un prolongement étroit -63 qui fait saillie de l'extrémité inférieure de la plaque et qui est pourvu :d'une fente convergente étroite 65.
La fente 65 est symétrique par rapport à. la portion de :corps :de la plaque 59 et présente une partie de pointe convergente<B>67</B> qui est recourbée de façon à se détourner de l'axe des plaques et à être dirigé sensiblement perpen diculairement à un champ magnétique ra dial établi par des moyens indiqués plus loin. Chacune des plaques magnétiques 61, a. une portion large 69 entourant la. portion de corps des plaques 59, et une portion étroite 71 à. côté des prolongements 63 des plaques de cuivre 59.
Pour empêcher tout gondolement ou bom bage @du prolongement étroit 63, ce qui pour rait éventuellement provoquer la fermeture -de la fente 65 lorsque ce prolongement est soumis à la chaleur provenant de l'arc, cha cune :des plaques -de cuivre a une portion saillante 73 qui s'étend dans une entaille 76 découpée dans chaque plaque de fer 61. Il en résulte que les extrémités inférieures des deux plaques sont solidarisées l'une par rapport .à l'autre, @de façon à empêcher tout déplacement des prolongements étroits 63 hors d'alignement.
Chacune des plaques de cuivre 59 est pourvue d'une fente latérale 75 allant d'une ouverture centrale 64 au bord extérieur et étant,destinée à empêcher la cir culation de courants de Foucault, en vue de réduire les pertes magnétiques. Les plaques composites formées par les plaques de fer,
61 et les plaques de cuivre 59 sont assemblées en groupes dont les plaques individuelles sont espacées par les membres isolants 77 et 79 représentés aux fig. 2 et 9 et par des rondelles isolantes 81 placées au tour de l'ouverture centrale prévue dans cha cune des plaques de cuivre .59. Les plaques de cuivre 59 sont assemblées de telle façon que toutes les plaques dans chaque groupe aient la portion de pointe recourbée 67 de leur fente convergente -dirigée @du même côté par rapport à l'axe longitudinal de
l'ensemble des plaques. Les fentes latérales 75 sont pla cées sur des côtés opposés dans les plaques adjacentes de chaque groupe, de façon à éviter la présence d'une ouverture continue à travers la, rangée de plaques dans laquelle l'arc pourrait jaillir si les fentes 75 étaient si tuées du même côté dans toutes les plaques.
Les feuilles isolantes 77 et 79 peuvent consister en papier mince et .être façonnées de façon là, pourvoir à un chemin annulaire 83 dans lequel l'arc est amené (à tourner. Les membres d'espacement isolants 77 et 79 ont des portions descendantes 85 et 89 qui déli mitent un chemin à arc étroit 91 le long de la. fente 65 ;
et une portion courbée 93 qui con- duit.l'arc dans le chemin annulaire 83 suivant une tangente par rapport @à celui-ci. Les mem bres d'espacement isolants 77 ont des prolon gements 84 ,qui s'étendent au-dessus -des par ties de pointe des fentes 67 et empêchent l'arc de jailllir en retour @à travers les fentes à. chaque révolution -de l'arc à mesure qu'il tourne en travers des sommets des fentes.
Comme il est montré .à la fig. 2, les membres d'espacement isolants 77 et 79 sont faits d'une largeur telle qu'ils recouvrent le joint entre les plaques conductrices 59 et les pla ques magnétiques 61 adjacentes au chemin sur lequel l'arc est -déplacé, grâce à quoi on évite la. possibilité que l'arc jaillisse dans les joints entre les plaques. Chaque feuille iso lante 79 présente une saillie 97 délimitant la portion supérieure dudit chemin annu laire et laissant une ouverture de ventila tion 99 partant d'un côté de celui-ci.
Au-dessus de la portion saillante 97 est prévu un passage de ventilation 101 diver geant rapidement et dans lequel les gaz provoqués par l'arc peuvent se -détendre et venir en contact avec ide grandes surfaces tant des plaques de fer que -dies plaques de cuivre, grâce là quoi les gaz sont rapidement refroidis et les ions en sont éliminés.
Les cornes là arc 2,5 et 27 sont formées de feuilles de fer espacées ayant des passages de ventilation 1033 entre elles. Les passages -de ventilation 108 permettent la sortie des gaz hors de l'extrémité -de la rangée de plaques en avant de l'arc, lorsque l'ara est déplacé vers .le haut sur les cornes à arc, et donnent aussi ,lieu à uns ventilation. :
dirigée vers le haut à, travers la rangée -de plaques après que l'arc a été déplacé dans les espaces formés entre les plaques désionisantes. On comprend qu'ainsi un passage de ventilation continu est établi, ce passage allant de l'extrémité infé rieure de la chambre à arc là travers tout l'en semble de plaques de désionisation, ce qui permet une circulation des gaz de part en part, ce qui refroidit rapidement l'arc et les plaques 59 et 61,-de sorte que la chaleur de l'arc est rapidement dissipée,
grâce à quoi des courants de grandes intensités peuvent, être interrompus :dans un service qui demande un grand nombre d'interruptions successives du circuit.
Les plaques isolantes 77 et 79 sont assem blées de telle façon par rapport aux plaques ,de cuivre 59, que les portions -de pointe re courbées 67 des fentes 65 soient alignées, et la direction -de rotation de l'arc autour -du chemin annulaire 83 est telle que le déplace ment de l'arc dans le voisinage de l'ouverture de ventilation 99 s'effectue dans la direction opposée à l'écoulement ,des gaz hors -du pas sage de ventilation, grâce à quoi on évite que l'arc soit soufflé hors -du chemin annu laire dans le passage de ventilation en raison de la -circulation des gaz à travers la rangée de plaques.
L'arc est amené à tourner autour du che min annulaire 83 par l'action d'un champ magnétique radial établi par des 'bobines de champ radial 10-5_ qui sont espacées entre les. groupes adjaoents 43 de plaques désioni- santes. Comme montré en fig. 1, les directions des -champs, telles qu'indiquées par les flè ches 1:07 :sont opposées l'une @à l'autre :
dans les groupes alternants 43 de plaques désioni- santes. L'arc est par conséquent amené à tourner dans des directions opposées dans les groupes alternants -de plaques désioriisantes. La disposition des plaques conductrices 59 et des membres ,d'espacement isolants 77 et 79 est, par suite, inversée dans les groupes alter iiants,comme :cela est indiqué par les lignes interrompues en fig. 2.
Chacune.-des bobines magnétisantes 45 comprend une bo-bine de -champ radial 105 qui est placée entre deux plaques de bout de bobine 109 (fig.P 5). Chaque extrémité de cha cune :des .bobines. 45 est électriquement. reliée à l'une :des plaques die bout -de bobine 109.
A l'extrémité inférieure -de chaque plaque de bout de bobine 109 est disposée une plaque de transfert en bout -de bobine 111 qui est écartée de 1a plaque @de bout de bobine 109 par un entrefer 113, Chaque plaque -de trans fert en bout: :de bobine 111 présente une fente convergente 11,5 qui s'étend jusqu'à un point se-trouva-nt légèrement au-dessous de l'entre- fer 113.
Chaque plaque 109 présente une ou- verture 117,à travers laquelle passe un hou- Ion pour fixer les plaques ensemble, ainsi qu'une fente latérale 119 pour réduire les cou rants de Foucault.
Un certain nombre de plaques -de trans fert 121 sont placées entre les plaques de transfert en bout :de ,bobine 111 au-dessous clé chacune :des bobines de champ radial 105. Chacune des plaques -de transfert 121 possède une fente convergente 123 qui est similaire aux fentes 115 ,dans les plaques de transfert en bout,de bobine 111.
Les plaques :de trans fert 121 sont espacées les unes des autres à l'aide de membres d'espacement isolants 125 en papier mince, ces membres ayant une por tion de fente étroite 127 destinée ù fbrmer un chemin dans lequel l'arc est :déplacé et une ouverture circulaire élargie 129 à l'extrémité supérieure de la, fente -de passage 127.
A chaque extrémité -d'un groupe die pla ques et -de bobines :de champ radial est prévue une plaque de 'bout 131 qui est électriquement reliée au circuit à interrompre. Chaque pla que 131.a une ouverture 133 pour le passage du boulon transversal 51. et une fente con vergente 135 similaire aux fentes 123 et 11.5, comme on peut le voir à la fig. 4.
A la fig. 29, on voit -que -des fentes 115 qui sont alignées avec des fentes 123 et 135, sont plus courtes et vont en se rétrécissant vers l'intérieur dans une proportion plus ra pide que les fentes 65 prévues .dans les pla ques 59. Lorsque l'arc se déplace dans les fentes alignées dans la totalité des plaques, il est d'abord contracté dans les sommets des fentes 115, 123, 13:5, tout en se trouvant en core dans une portion relativement large :des fentes 65.
L'arc est ensuite transféré aux pla ques de transfert en bout tde bobine 111 et aux plaques<B>-de</B> transfert 121, grâce à. quoi l'arc est divisé en une pluralité d'arcs courts entre les plaques de transfert 121 et en une plura lité -de sections d'arc entre les plaques 111. Chacune des sections d'arc peut :être dépla cée librement dans la. rangée de plaques en raison de la largeur des fentes 65. Lorsque la pluralité -de sections de l'arc est déplacée vers le haut, les sections :d'arc traversent l'en- trefer 113 entre les plaques" de bout de bo bine 109 et les plaques de transfert en bout de bobine 111.
La chute de voltage à travers les bobines de champ radial 105, reliées en tre les plaques 109, est plus petite que celle qui .est nécessaire pour maintenir la série d'arcs entre les plaques de- transfert 121 à, tel point que les arcs entre elles sont. éteints, le courant passant ainsi par les bo bines :de champ radial 105.
Comme l'arc se déplace dans :des portions relativement larges des. fentes,65 au moment où il traverse l'en- trefer 113, il n'existe pas de brande résis tance qui s'oppose à. son déplacement, de fa çon que l'arc traverse l'entrefer 113 sans brû ler -considérablement les plaques -de bout :de bobine 109.
A mesure que l'arc se déplace plus loin, la fente 65 convergeant graduellement fait que chacune des sections d'arc est concentrée en un arc à courant de haute densité et de petite section transversale.
L'arc se trouve alors au-dessus .des prolongements étroits 71 des plaques de magnétisation 61, de sorte qu'il n'est plus soumis à l'action du champ de soufflage, mais se trouve @à l'intérieur -du champ beaucoup plus puissant produit par les bobines radiales<B>105,</B> ce champ étant d'une intensité telle que l'arc puisse être déplacé rapidement le long -des sommets 67 des fentes 65 et être divisé entre les plaques 61.
L'em ploi duchamp radial pour .diviser chaque sec tion -de l'arc en une pluralité d'arcs courts est avantageux en ce sens qu'il n'est pas néces saire de prévoir un champ de soufflage d'une intensité convenable pour pourvoir à la force nécessaire pour diviser l'arc en une pluralité d'arcs courts. L'arc entre ensuite tangentiel lement dans le chemin annulaire 83 .et est amené à tourner rapidement jusqu'au mo ment où le point zéro sur l'onde de courant alternatif est atteint et où alors il est éteint.
Comme il est montré aux fig. 1 et 2, une pluralité -de lamelles de fer<B>137</B> sont prévues pour former des prolongements des plaques de fer 61 à côté des membres de contact à tirage de l'arc et des cornes (à arc. Les la melles de fer 137 sont espacées .les unes des autres au moyen de papier mince 139 affec tant une forme similaire à celle -des lamelles de fer 137.
Les longueurs -des lamelles 137 varient dans les différentes sections -de l'en semble @de plaques de désionisation. Les sec tions de bout 141 sont faites de longueur telle qu'elles s'étendent jusqu'aux cornes à arc 25, et 27.
La section 143 adjacente aux membres de contact 2,1 et 2.3 et aux membres de contact principaux 13 et 15 est plus longue que les autres sections de façon à s'étendre jusqu'à un point adjacent aux membres de contact pour souffler l'arc -dans l'ensemble de plaques désionisantes. La. section intermédiaire 145 a une longueur comprise entre celles des autres sections, de façon â s'étendre à côté des cornes à arc mobiles 29.
Grâce aux lamelles @de fer <B>137,</B> un chemin en fer est prévu pour le flux magnétique produit par le courant @de l'arc aussitôt que l'arc est amorcé, en vue de dé placer l'arc dans l'ensemble -de plaques @désio- nisantes en coopération avec le flux produit par le courant passant dans les portions de contacts à arc 31 et .33 -des ,cornes à arc 25 et 27.
Les bords des lamelles 137 sont proté gés contre l'arc au moyen de plaques en fibre 147 ayant -des garnitures résistant à l'arc 149 et consistant en amiante ou autre mati'ére convenable. Une feuille isolante 150 en pa pier mince est placée .dans le joint entre les bords inférieurs des plaques désionisantes et les lamelles de fer 137 .et s'étend aussi entre les lamelles<B>137</B> et les plaques en fibre 147. Les lamelles de fer 137 et ,les membres d'es pacement en papier mince sont fixés à l'en semble ,de plaques par serrage entre des blocs de bois 1.51 et la plaque en fibre 147.
Un écran statique est prévu sous forme d'une paire de feuilles 153 en matière iso lante, telle que du micarta dans laquelle des feuilles. d'étain sont noyées.