Dispositif d'interruption de courant électrique. La présente invention concerne un dispo sitif d'interruption de courant électrique, ap plicable, par exemple, :à un disjoncteur ou un coupe-circuit. Elle se rapporte en particulier aux moyens d'un dispositif pareil, qui sont destinés à éteindre l'are lors d'une interrup tion de courant et dans lesquels un jet de gaz est dirigé vers l'arc.
Dans certains dispositifs de ce genre, l'arc est amené à traverser un long et -étroit pas sage, dont les parois consistent en une ma tière sur laquelle agit l'arc, de façon à. lui faire produire un gaz ou une vapeur qui ne sont pas ionisés, et qui, en se mélangeant avec le gaz ionisé .dans l'arc, aident à éteindre ce dernier.
Le gaz développé à l'intérieur -du long et étroit passage peut émerger seule ment par l'embouchure de ce passage, qui est de préférence plus ou moins complètement fermé à. une extrémité et ouvert à l'extrémité 0y1 l'arc est amorcé pour laisser le gaz s'é chapper librement par là. Plus l'arc à l'intérieur du passage est long, plus la longueur-de la paroi influencée par lui est grande et plus la section transver sale de ce passage est petite, plus le contact entre l'arc et paroi sera intime.
Par consé quent, une grande quantité de gaz sera déve loppée, si la section transversale du passage est petite et si la longueur de l'arc à l'inté rieur -de ce dernier est grande, mais dans ces conditions, la pression -de gaz produite pourra être tellement brande que les parois du pas sage risquent d'éclater ou de sauter, surtout lorsqu'il s'agit de courants de grande inten sité. Il est en effet difficile .de construire un dispositif du genre signalé, dans lequel les parois formant tube à arc ne sautent pas, lorsque le courant qui passe par l'arc est puis sant.
On comprend, par suite, que ces, phéno mènes figent la limite supérieure des valeurs de courant pour lesquelles des dispositifs d'interruption de ce genre peuvent être uti lisés. Si le passage a une grande section trans versale et l'arc une petite longueur, le con tact entre l'arc et les parois -du passage sera comparativement inefficace et une quantité relativement petite -de gaz sera développée.
Il se peut que cette quantité de gaz soit in suffisante pour éteindre l'are et que, pour cette raison, le dispositif ne soit pas capable de produire l'interruption désirée :du cou rant.
Des dispositifs 3u genre signalé coiupor- tent usuellement un élément fusible, ou des moyens déclencheurs à commande par l'action du courant, établis pour amorcer l'arc par suite d'une séparation des connexions métal liques par lesquelles le courant passe ordinai rement. Un courant qui est :de grandeur jus tement suffisante pour accomplir cet effet, donnera lieu seulement à un arc faible et si le passage :dans lequel l'arc jaillit présente une grande section transversale, le dispositif manquera d'éteindre l'arc.
Cette circonstance fixe une limite inférieure pour les valeurs. de courant pouvant ôte interrompues par des dispositifs de ce genre.
L'invention a pour but de réaliser un dis positif -du genre signalé qui soit capable d'é teindre -des. arcs sur une- gamme de valeur -de courant plus grande que jusqu'à présent.
Le dispositif d'interruption suivant l'in vention comprend -des moyens pour amorcer un arc et un corps réagissant à l'action dudit arc pour produire un gaz d'extinction de l'arc, ce dispositif étant caractérisé en ce que le corps précité présente au moins deux pas sages qui s'étendent à, travers lui et qui ont des sections traversales différentes,
un des- dits passages ayant une grande section trans versale destinée à occasionner l'interruption de courant finale lorsque le courant à inter rompre est puissant et l'autre :desdits pas sages ayant une petite section transversale destinée à occasionner l'interruption de cou rant finale lorsque le courant à interrompre est faible.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution -de l'objet de l'invention sous forme :de fusibles. La fig. 1 est une .coupe longitudinale :d'une première forme d'exécution; La fig. 2 est une vue partie en élévation, pàrtie en coupe longitudinale, d'une :deuxième forme d'exécution, le plan suivant lequel la coupe est prise formant un angle droit avec celui de la fig. 1; La fig. 3 est une vue, similaire à la fig. 2, -de la troisième forme :d'exécution.
Dans les trois formes d'exécution représen tées; 1 désigne un tube en une matière iso lante convenable, telle que de la fibre, pourvu à une extrémité d'une virole métallique 2, formant borne, :disposée pour coopérer avec des pièces de serrage ou autres moyens de Connexion par l'intermédiaire :desquels le fu sible est relié au circuit. L'autre extrémité -du tube 1 est pourvue dans un but similaire ,d'un prolongement tubulaire 3, formant borne, par exemple en laiton ou autre matière conductrice, ce prolongement étant fixé au tube 1 en faisant rentrer sa paroi comme in diqué en 4, de façon à. former une saillie annulaire rentrante s'engageant :dans une gorge d'un membre annulaire métallique 5.
Ce membre 5 constitue un support auquel est figée la rondelle 6. Celle-ci est pourvue d'une ouverture centrale, par laquelle s?étend un conducteur 7. Le conducteur 7 est fixé à une plaque à rebord 8 au moyen d'une gou pille 9. Le rebord de la. plaque 8 forme point d'appui pour un ressort 11, dont l'autre ex tr6mité agit sur le support 5. Il en résulte que le ressort 11 tend à éloigner le conducteur 7 de la virole 2.
Le conducteur 7 est empêché de se :d6pla- cer au moyen :d'un membre fusible 12 fixé à l'extrémité supérieure du conducteur 7 par voie @de soudage ou de toute autre manière convenable. Comme on peut le voir à la fig. 1, le membre 7 est fendu pour recevoir une partie du membre 12. Dans cet exemple, le membre fusible 12 a 'deux parties: dont chacune s'étend vers la virole 2, à laquelle le membre 12 est soudé ou fixé d'une autre ma nière.
Bien qu'on préfère :donner au membre fusible la forme d'une fourche, comme c'e.@t le cas à la fig. 1, il pourrait aussi être cons- titué par une simple pièce de liaison s'éten dant à un point seulement de la virole.
La connexion électrique entre le conduc teur 7 et le tube 3 est établie par des mem bres conducteurs flexibles 14 qui sont reliés à une extrémité au support 5 et fixés à. l'au tre extrémité, au moyen de parties de serrage, au conducteur 7.
Entre la rondelle 6 et l'extrémité du tube qui porte la virole 2, le tube est bourré d'une matière 17 capable, lorsqu'elle est sou mise à un arc, de -développer un gaz tendant à éteindre l'arc. Cette matière peut consister en acide borique et avoir aisément la. forme, par exemple, de pastilles ou de blocs, mais il est entendu que :d'autres matières et d'autres formes peuvent être utilisées.
La matière peu consister, par exemple, en stéatite sous forme de cylindres pouvant être engagés dans le tube 1 ou en -disques destinés à être entassés en pile dans ce dernier. Il est aussi possible d'employer des disques alternants en carton spécial et en amiante imbibés -l'huile. L'acide borique est cependant dési rable, attendu qu'il dégage .de la vapeur d'eau qui est nan-inflammable et se condense faci lement. . lin passage 18 s'étend à travers la. ma tière 17 et sert de logement au conducteur 7.
A l'extrémité adjacente à la virole 2, ce pas sage est évasé en forme d'entonnoir 1<B>o</B>, à l'in térieur -duquel est logé le membre fusible 12. Un autre passage 21 s'étend aussi ,à travers la matière de bourrage 17 à partir de l'extré mité de celle-ci butant contre la rondelle 6 à l'extrémité située à proximité de la virole 2. L'extrémité mentionnée en dernier lieu du passage 21 est située à proximité immédiate de l'extrémité correspondante évasée du pas sage 18 et l'embouchure .supérieure du pas sage 21 peut être considérée comme étant située à l'intérieur .de l'entonnoir 19.
Sui vant la fig. 1, un conducteur 22, par exem ple un fil en cuivre fin, s'étend longitudina lement par le passage 21 à partir de la ron delle 6, à laquelle il est soudé ou autrement relié, vers la virole 2. Il est aussi relié, comme indiqué en 2,3, à la fois au membre fusible A et ;à la virole 2, mais il pourrait être relié à celle-ci en un endroit éloigné de la con nexion du membre fusible 12 avec elle ou au membre fusible A en un endroit éloigné de la virole 2.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, .l'extrémité supérieure .du conducteur 2'2 est soudée ou autrement reliée à une ron- -delle 24 qui est noyée -dans la matière de bourrage 17 et est pourvue d'une ouverture 25 se trouvant en alignement avec le passage 21 et d'une ouverture 26 se trouvant en ali gnement avec le passage 18.
La rondelle 24 est isolée de la virole 2 par une partie de la matière 17 et reliée là la rondelle 6 par l'iv- term6diaire du conducteur 2;2.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 3, l'extrémité ,supérieure du conduc teur 212 fait librement saillie hors de l'em bouchure du passage 21 et n'est reliée métal- liqueanent qu'à la rondelle 6.
En fonctionnement, le dispositif est in tercalé dans un appareil à contact usuel fai sant partie du circuit -dans lequel il est des tiné à être employé, établissant ainsi des connexions électriques avec la virole 2 et à partir du tube 3. Bien que ce,dispositif puisse être employé pour interrompre -des arcs à courant continu, son principal but utilitaire est l'interruption-.d'ares à courant alternatif, on le courant passe- par une valeur zéro pen dant chaque demi-période.
Ire membre fusible 12 est ainsi intercalé dans le circuit destiné ,à être protégé. Lorsque le courant dans ce circuit augmente au-dessus de la valeur pour laquelle le dispositif d'in terruption de circuit a .été construit, le mem bre fusible 12 fondra @à .la portion rétrécie qui est le mieux représentée aux fig. 2 et â. Aussitôt que le membre 12 a suffisamment fondu pour ne plus pouvoir résister 'à la force exercée par le ressort 11, le conducteur 7 se déplace vers le bas sous l'influence ,
du ressort 1.1 et sépare ainsi le membre 12 en deux par ties entre lesquelles un arc s'établit. D passe aussi un courant à travers le mince fil 22, courant de densité suffisante pour faire fon- dre ce fil, et un arc est par suite établi à l'intérieur du petit passage 21..
iSi le courant passant par l'arc n'est pas plus grand ou seulement légèrement plus grand que celui qui suffit pour faire foudre la pièce de connexion. fusible 12, le mince fil 22 ne fondra pas instantanément. La con nexion à basse résistance entre la virole 2 et la rondelle 6 se maintiendra par conséquent jusqu'à ce que le conducteur 7 se soit déplacé d'une distance considérable. Cette connexion donnera lieu à l'extinction -de tout arc formé entre les extrémités de la pièce -de connexion 12, si elle n'en empêche pas effectivement la formation.
-Si le courant passe par sa valeur zéro avant que le conducteur 22 ne fonde, ce con ducteur empêchera le réamorçage de l'arc à travers l'espace entre les extrémités séparées par fusion -de la pièce fusible 12. Lorsque le mince fil 22 fond, il s'établit un arc qui peut commencer à l'embouchure du passage 21, mais la majeure partie de cet arc se trouvera à l'intérieur du passage 21. Comme le cou rant est faible, le voltage à travers l'arc dans le passage 21 n'augmentera pas suffisamment pour donner lieu :à un réamorçage,de l'arc à travers l'espace (qui est grand alors) entre la virole 2 et l'extrémité correspondante du conducteur 7 en mouvement..
L'arc à faible courant est soumis au gaz passant en sortie du passage<B>9-1.</B> Comme le passage 21 est fermé à l'extrémité inférieure, tout le gaz développé par suite- -de l'action de l'arc sur l'acide borique ou autre matière de bourrage 1.7 est obligé de passer par l'arc pour émerger du passage.
Il en résulte que le gaz ionisé )à l'intérieur -de l'arc et le gaz non ionisé développé par l'acide borique sont inti mement ïntermélangés et l'effet de désioni- sation -de chaque particule,du gaz -développé a pleine opportunité d'agir efficacement. L'arc est, par conséquent, promptement éteint.
Comme, dans le cas qu'on vient d'ad mettre, 1e courant dans l'arc est faible, la quantité -de gaz développé est aussi faible- et la pression de gaz ne sera pas assez grande pour faire éclater le tube, quand bien même le passage est petit.
Il a été établi par -des expériences que l'action a lieu comme on vient -de l'exposer aussi longtemps que le courant de l'arc est tellement petit -que plus d'une période et de mie soit nécessaire pour faire fondre le con- -ducteux 22.
Lorsque 1a fusion -du membre 12 est pro voquée par suite d'un accroissement élevé et soudain du courant, l'arc -qui résulte porte un courant puissant même après que les deux portions du membre 12 sont séparées l'une ,de l'autre.
Dans ces conditions, le mince fil 22 fondra sur toute sa longueur pratiquement instantanément, avec le résultat que l'arc dans le petit passage 21 prend pratiquement la longueur totale du passage et présente, par conséquent, une résistance élevée en com paraison .du court arc jaillissant entre le membre 12 ou la virole 2 et l'extrémité ad jacente du conducteur 7 au commencement du mouvement de celui-ci. Le fil 22 peut fon dre tellement rapidement que l'arc s'établis sant entre les extrémités fondues de la pièce 12 ne s'est pas éteint.
Dans le cas même où il s'éteint, il sera réamorcé instantanément.
Le voltage à travers le puissant arc à l'extrémité supérieure -du conducteur 7 sera par conséquent trop petit pour maintenir l'arc dans le petit passage 21 et l'arc dans ce pas sage sera ainsi éteint sitôt -que le gaz dégagé dans le petit passage sera de faible quantité et par suite non susceptible de faire sauter le tube.
L'arc à l'intérieur .du passage plus grand 18 donne lieu à un dégagement de gaz plus faible qu'un arc similaire dans un passage plus étroit et ne provoquera pas l'éclatement du tube parce que le passage a une .section transversale et une longueur telles -que même pour les courants les plus puissants tout le gaz développé puisse s'échapper sans faire naître de pressions excessives. Avec .des cou rants très puissants une quantité de gaz suf fisamment grande sera ordinairement :
d6ve- loppée pendant la première demi-période après l'amorçage de l'arc pour empêcher un rétablissement. de l'arc lorsque le voltage aug mente de nouveau pendant la demi-période suivante. La quantité de gaz développée pen dant une demi-période représente, par consé quent, la pression maximum à. laquelle le tube doit pouvoir résister, ce dont on tiendra compte pour la construction du tube.
Dans tous les cas où la quantité de gaz développée pendant la première demi-période n'est pas suffisante pour éteindre l'arc, -11e ne suffira pas non plus pour faire saule: le tube.
L'arc sera réamorcé pendant la seconde demi-période seulement au cas où le courant n'est pas assez grand pour développer la quantité de gaz requise pour l'éteindre pen dant la première demi-période et ce courant sera trop faible pour développer une pression de gaz qui fera. sauter le tube, même s'il per siste pendant plusieurs demi-périodes. Après l'écoulement -de plusieurs demi-périodes, le ressort 11. aura.
déplacé le conducteur 7 assez loin pour empêcher le réamorçage de l'arc après le passage du courant par la valeur zéro.
Le dispositif représenté ù la fig. 1 est, par conséquent, capable d'interrompre des cou rants qui sont @à peine assez grands pour faire fondre le membre fusible et est aussi capable d'interrompre des courants correspondant @à de sérieux court-circuits. Il peut se manifester des courants tellement puissants que la pres sion de gaz .développée pendant la première ,demi-période soit assez grande pour faire sauter le tube, mais ces conditions sont au delà de la capacité de courant pour laquelle le dispositif est construit.
Dans le fonctionnement du dispositif re présenté à. la fig. 2, lorsque le membre fusi ble 12 se rompt, l'are qui .s'établit entre lui et le conducteur 7, sautera à. la rondelle 24, paroe que le gaz dans la. région entre la vi role 2 et la, rondelle ?4 est hautement ionisé et il est requis seulement un petit voltage d'arc entre le conducteur 7 et la. virole 2' pour occasionner une rupture du passage à arc en tre la virole 2 et la rondelle 24.
Pour de fai- bles courants, l'arc sera par conséquent trans féré au petit passage où le reste du fonction nement a. lieu de la, manière qu'on a expliquée en regard de la fig. 1.
Similairement, dans l'exemple représenté à la fig. 3, aussitôt que le conducteur 7 s'est déplacé un peu, l'impédance entre la virole 2 et l'extrémité libre -du fil 22 est moindre que celle entre la virole 2 et le conducteur 7. Dans les deux fig. 2 et 3, lorsqu'un arc a été établi, la partie en entonnoir 19 est remplie de gaz ionisé qui s'étend à l'embouchure -du petit passage 21, et le chemin sur lequel l'arc doit être établi pour envoyer du courant à travers le fil 22 présente une petite résistance en raison de cette ionisation.
Avec :de puis sants courants, le fil 22 fond presque instan tanément et l'arc dans le passage 21 est shunté par l'arc à impédance inférieure jail lissant dans le passage 18 et est par consé. quent promptement éteint.
Au lieu d'amorcer l'arc par suite -de la fusion d'un membre fusible, il pourrait aussi être amorcé par suite de la. séparation de deux membres, dont l'un est mobile. Par exemple, l'extrémité supérieure du conducteur 7 pour rait faire saillie entre deux lames d'interrup- teur et être maintenue en place par un loquet de retenue combiné avec -des moyens de dé- clanchementconnus fonctionnant en dépen- -dance du courant pour déclancher le loquet.