Dispositif d'interruption d'un circuit électrique. La présente invention concerne un dispo sitif d'interruption d'un circuit électrique; ce peut être en particulier un coupe-circuit à ex pulsion à haute tension.
Le but principal de l'invention est de créer un coupe-circuit à expulsion à haute ten sion rechargeable et un élément -de rechange perfectionné pour l'emploi avec ce coupe- circuit -à expulsion.
Dans des coupe-circuits de ce genre, un court membre fusible est relié à l'extrémité inférieur d'une tige ou plongeur mobile, dont l'autre extrémité est fixée à un piston en ma tière conductrice -disposé dans un tube iso lant et sollicité vers le haut par un ressort hé licoïdal. Un conducteur flexible en dérivation disposé à. l'intérieur .du ressort hélicoïdal com- plète le circuit électrique jusqu'au contact sta tionnaire. Lorsque le membre fusible vient à fondre, la tige se déplace vers le haut sous l'influence du ressort -et établit l'arc dans une chambre garnie d'acide borique.
L'acide bo- rique se décompose et la vapeur résultante qui se dégage vers l'extérieur et qui est en plus grande partie du gaz surchauffé, fera étein dre l'arc.
Le -coupe-circuit est remis à la condition de fonctionnement après chaque opération d'interruption en enlevant et remplaçant l'élément .de rechange comprenant la gar niture d'acide borique pour le passage de l'arc, le plongeur mobile et l'ensemble fu sible. On voit donc sans autre que l'opération de rechange consiste dans le remplacement de toutes les parties qui sont soumises -à l'ac tion,de l'arc, assurant ainsi la permanence de l'opération certaine -du dispositif.
Le dispositif d'interruption -d'un circuit électrique suivant l'invention comporte une paire de conduits, dont chacun forme un che min pour un arc,,ces deux chemins d'arc étant connectés électriquement .en parallèle, puis, -des moyens pour établir un arc dans l'un des- ditsconduits et enfin, des moyens renfermant ûn organe en matière conductrice pouvant être actionné mécaniquement par lesdits moyens servant à établir un arc dans l'un des -dits conduits, afin d'établir un arc dans l'au tre -des deux conduits.
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 vue latérale, partie en coupe, d'une première forme d'exécution ,d'un coupe-circuit à expulsion suivant l'in vention;
La fig. 2 montre, en plus grande échelle, une coupe d'un élément -de rechange pour l'emploi dans le coupe-circuit représenté à la flg. <B>1;</B> La fig. 3 montre en coupe similaire à la fig. 2 une forme modifiée -d'un élément de rechange; La fig. 4 montre, à plus grande échelle, une coupe transversale suivant la ligne IV-IV à la fig. 1, et La fig. 5 montre à la même échelle une élévation en bout -du coupe-circuit représenté à la fig. 1;
La fig. 6 montre une élévation en bout -d'un des éléments de rechange représentés aux fig. 2 et 3; La fig. 7 montre un fragment d'une coupe longitudinale montrant le mode -de connexion -de l'élément de rechange avec le piston mo bile; La fig. 8 est une élévation en bout du coupe-circuit représenté @à la fig. 1 et montre la manière -de supporter le ressort de com mande;
La fig. 9 est une coupe fragmentaire mon trant -des détails -de l'extrémité supérieure du coupe-circuit représenté à la fig. 1.
Le coupe-circuit représenté à la fig. 1 comporte un tube cylindrique en fibre 1 ayant des parois latérales relativement so lides et -les extrémités filetées 3 et 5, et deux capuchons tubulaires 7 et 9 avec des parties intérieures taraudées dans lesquelles viennent se visser les extrémités 3 et 5 du tube princi pal en fibre 1.
Chacun -des .capuchons ex trêmes est muni -de surfaces de contact 11 pour y fixer des pinces de contact (non re présentées). Le capuchon supérieur 7 .est muni d'une échancrure .annulaire 1.3 pour recevoir la partie supérieure -du tube extérieur 15 qui est en matière réfractaire, telle que -de la por celaine ou du verre ou une autre matière iso lante imperméable. Un épaulement 17 for mant saillie sur le capuchon inférieur 9 main tient le tube de porcelaine 1.5 dans l'échan crure annulaire 13,
des rondelles en liège 19 et 21 étant prévues pour préserver le tube 15 -de tout effort inadmissible et pour rendre le joint étanche à l'eau. L'extrémité supé rieure du coupe-circuit est fermée au moyen -d'un chapeau 23 lequel, comme il sera décrit par -la suite, maintient la pièce de support du ressort de commande 25.
Le ressort de commande principal 25 -du coupe-circuit est muni d'une pièce de support 27 à une extrémité et son autre extrémité est fixée au piston 29. En outre, le coupe-circuit comporte, comme parties mobiles, les conduc teurs flexibles de -dérivation 31 disposés à l'intérieur -du ressort principal de commande 25 et reliés électriquement aux organes -de fixation -du ressort 27 et 29, comme représenté en particulier aux fig. 7 et 9, et l'élément de rechange 33 qui s'appuie sur le piston 29.
L'extrémité inférieure -de l'élément de re change 33 est munie d'une virole 35 qui vient buter contre un épaulement 37 formant une partie du capuchon d'extrémité inférieure 9. Une pièce cylindrique creuse 39 avec une par tie filetée 41 sert à recevoir l'extrémité file tée 43 du capuchon d'extrémité inférieur, afin -de maintenir l'élément -de rechange 33 en bonne position et d'assurer un bon contact électrique entre la. virole 35 et le capuchon in férieur 9 même.
La forme préférée -de l'élément de re change 33 est illustrée particulièrement à la fig. 2. Il comporte un tube en fibre 45 ayant des parois latérales d'une résistance mécani que considérable et une extrémité filetée 47 sur laquelle vient se visser la virole métalli que 35. Le tube de fibre 45 est garni sur la majeure partie -de sa longueur d'une garniture cylindrique 49 en acide borique.
La garniture d'acide borique comporte à son centre un con duit cylindrique 51 servant à recevoir la tige 53, et elle est munie en outre -d'un second con duit 55 d'une section transversale -considéra blement plus petite que celle -du conduit 51.
Un bouchon -de fibre fileté 57 avec une ouverture 59 sert à maintenir l'extrémité su périeure de la garniture d'acide borique 49 en place, une rondelle isolante 58 étant inter calée entre le bouchon 57 et la garniture pour égaliser les efforts. L'extrémité inférieure -du conduit central 51 se termine par un évase ment -conique 60 -dont la partie inférieure est formée par un bouchon de fibre 61,
parce qu'il est nécessaire de prévoir une matière d'une résistance mécanique plus grande que celle de l'acide borique pour garnir ces par ties -de l'évasement où l'épaisseur de la garni ture est très petite. La virole 35 est munie d'un orifice 63 formant un prolongement du conduit central 51 et de la gorge 60 et d'un épaulement annulaire 65 qui vient buter -con- tre une rondelle isolante 67 pour maintenir la garniture 49 dans le tube 45.
La tige cylindrique 53 est établie en cui vre; l'extrémité inférieure 68 comporte une ouverture (non représentée) pour y souder une extrémité -de l'élément fusible 69, l'autre extrémité de celui-ci étant reliée -électrique ment à la virole 35 au moyen .d'une vis 71. L'extrémité supérieure 70 de la tige 53 est filetée et vissée dans le piston 29, et une gou pille -de repérage 73 est située dans la tige 53 transversalement par rapport à son axe longitudinal.
Comme représenté à la fi g. 6, cette goupille 73 coopère avec deux fentes diamétralement opposées 75 pratiquées dans la partie supérieure du tube de fibre 45 de l'élément -de rechange 33, afin d'empêcher un mouvement -de rotation -de la tige 53 par rap port aux autres organes -de l'élément de re change pendant la mise en place -de celui-ci.
Dans la forme d'exécution -de l'élément de rechange 33 représentée -à la fig. 2, un fil 77 d'une section transversale légèrement plus pe tite que la section transversale du -conduit plus petit 55 dans la garniture ,d'acide bori que 49 est fixé à l'extrémité supérieure 70 de la. tige 53 et s'étend vers le bas dans le e#i- duit 55, dans lequel il est en ,contact avec un fil similaire 79 :s'étendant vers le haut dans le -conduit 55 sur environ un tiers de sa lon gueur.
L'extrémité inférieure du fil 79 est maintenue en position dans une entaille de la pièce -de fibre 61 et n'est pas reliée élec triquement à la virole 35.
La forme d'exécution de l'élément de re- ehange 33 représentée à la fig. 3 est similaire à celle représentée à la fig. 2, sauf qu'un fil unique 81 rigidement fixé à l'extrémité supé rieure de la tige 53 s'étend dans le -con.duit 55. L'extrémité inférieure -du fil 81 étant si tuée dans une entaille de la pièce de fibre 61 où elle est maintenue ù l'aide de la rondelle isolante 67.
Le fil 81 forme une courte por tion bobinée 83, afin -de permettre un jeu en tre la partie ,située dans le conduit 55 et la partie fixée à la tige 68. Ainsi, lorsque la tige 68 est mue vers le haut par le piston 29; 1e fil 81 ne se meut pas pour établir un arc dans le conduit 55 pendant un -certain laps -de temps après l'établissement de l'arc dans le ,conduit central 53.
Dans la forme .d'exécu tion représentée à la fig. 2, ce retardement est assuré par le -contact glissant entre le fil 77 relié mécaniquement à la tige mobile 53 et l'autre fil 79. La conductivité des fils 77 et 79 est limitée pour .qu'ils puissent fondre lors qu'un -courant d'intensité prédéterminée les traverse, cette disposition rendant plus fa cile l'interruption d'arcs à haute intensité.
L'extrémité inférieure de -chaque élément .de rechange 33 est obturée au moyen d'un disque fragile 85 en matière isolante. Ce -disque 85 est destiné à se rompre immédiate ment après l'établissement d'une pression de gaz appréciable à l'intérieur de l'élément, et tout en obturant complètement l'extrémité d'échappement de l'élément -de rechange, i1 ne porte aucun préjudice à l'effet d'expulsion normal du dispositif.
Le piston 29 représenté en particulier aux fig. 1 et 7comparte un corps 87, un orifice taraudé 89 pour recevoir l'extrémité filetée 70 de l'élément de rechange 33, un orifice ta raudé similaire 91 à l'extrémité supérieure pour recevoir la vis 93 qui coopère avec un cône 95 pour fixer les conducteurs de dériva tion 31 au corps 87 et à l'extérieur un filetage 97 pour recevoir, une extrémité -du ressort de commande.
La pièce de support du ressort 27 -com- porte un filetage extérieure 99 pour recevoir l'extrémité supérieure -du ressort de com mande 25, un orifice taraudé 106 pour rece voir la vis qui, avec le cône 105 (fig. 9), maintient. les conducteurs -de dérivation 31 mécaniquement et électriquement connectés avec la pièce -de support -du ressort elle-même, et, en plus, comporte une portion d'extrémité filetée 107 qui est traversée par une goupille 109 (fig. 8 et 9).
Cette portion .d'extrémité 107 coopère avec le chapeau 23 pour mainte nir le ressort 25 à la position tendue ou de travail et permet en mème temps l'établisse ment d'une connexion électrique à faible ré sistance entre l'extrémité supérieure des con -ducteurs de dérivation 31 et le capuchon su périeur 7, la, pièce -de support du ressort 27 ayant un épaulement 111 coopérant avec un épaulement similaire 113 à l'intérieur du ca puchon supérieur 7.
Le coupe-circuit est représenté à. la posi tion @de fermeture de circuit à la fig. 1. Dans cette position, le ressort de commande princi pal 25 est bandé de façon à solliciter le piston 29 vers le capuchon supérieur 7. Cette force -du ressort est transmise par la tige 53 et il faut qu'elle soit compensée par l'élément fu sible 69.
Lorsqu'il se produit une surcharge -dans le circuit contenant le coupe-circuit, l'élément fusible 69 fond en libérant ainsi l'extrémité inférieure 68 -de la tige 53 et en permettant à celle-ci de se déplacer vers le haut dans le conduit -d'arc central 51 sous l'action .du ressort de commande principal 25. Un arc est établi immédiatement entre l'extré mité 68 de la tige 53 et la virole 35. Cet arc touchera pratiquement immédiatement l'ex trémité inférieure -du fil 79, -de façon -à relier les conducteurs 77 et 79 -dans le plus petit des deux conduits d'arc en parallèle avec l'arc.
Si l'intensité du courant à interrompre est faible, le résultat immédiat sera l'extinc tion -de l'arc dans le conduit central 51 au premier passage par zéro, tout le courant en tier passant par les -conducteurs 77 et 79, et le mouvement ascendant de la tige 53 se con tinuant, il en résultera alors une séparation des deux fils 77 et 79 qui font contact en semble -de façon à pouvoir glisser l'un sur l'autre.
Un second arc est ainsi établi dans le plus petit conduit d'extinction d'arc 55, et comme ce conduit -est spécialement agencé pour l'extinction :de petits arcs, la vapeur d'eau sur chauffée s'échappant -de ce conduit provo quera un refroidissement très rapide -et l'ex tinction -de l'arc.
Si l'intensité du courant de l'arc est telle qu'elle provoque une fusion immédiate des moyens conducteurs .dans le plus petit conduit d'extinction d'arc 55, l'arc subsistera -dans le plus grand conduit 51, bien que l'action ,d'ex. tinction soit essentiellement la même, la cha leur de l'arc ayant pour effet que la garniture d'acide borique 49 développe -de la vapeur surchauffée qui passe vers l'extérieur le long -de l'arc par l'évasement 60, l'orifice 63 dans la virole, et le prolongement .de cet orifice -dans la partie inférieure du capuchon 9 et la pièce cylindrique creuse 39.
Dans une méthode utilisée antérieurement pour assurer l'interruption d'arcs à faible cou rant dans -des -coupe-,circuits à expulsion uti lisant la construction avec double conduit à arc, -on prévoyait un fil fusible avec un temps -de fusion plus long que le membre -de fusion principal dans le conduit d'arc plus petit.
Cette construction ne donnait toutefois pas entière satisfaction, parce que lorsqu'on employait ces coupe-circuits -dans .des circuits à haute tension, il résultait de l'effet de corona des tructif sur les fils de fusion de plus petit,dia mètre une limitation très déterminée de la va leur minimum -de courant d'arc pouvant être interrompu, cette valeur étant pour les ten sions usuelles -de -distribution environ de 40 ampères. @Grâace :
à la disposition décrite ci- dessus toutefois, une interruption mécanique du circuit électrique dans le plus petit- des conduits d'arc est assurée, soit que les con ducteurs disposés dans celui-ci fondent ou non,
et il est ainsi rendu possible .d'interrom- pre pratiquement .des courants d'arc de n'im porte quelle puissance. Il est à signaler qu'il n'est pas possible d'interrompre de manière satisfaisante des arcs à faible intensité -de courant dans le plus grand conduit d'arc par suite de l'absence .de moyens pour amener l'arc en contact intime avec la garniture de développement de gaz ou -de vapeur du con duit d'are.
Le fonctionnement de la forme d'exécu tion représentée à la fig. 3 est sensiblement le même que celui -de la forme .d'exécution re présentée à la fi-. 2, sauf que l'établissement de l'arc dans le plus petit conduit d'extinc tion d'arc est provoqué par le mouvement mé canique de l'extrémité inférieure du fil 81 qui s'écarte de la pièce -de garniture en fibre 61 et @du fait que le fil 81 est retiré par le plus petit .conduit. Grâce :à la partie en bo bine 83 du fil 81 on obtient un retardement entre la. fusion -du membre fusible principal 69 -et l'établissement .de l'arc tiré dans le plus petit conduit 55.
Après chaque action d'interruption -de cir cuit .du coupe-circuit, il est nécessaire de re mettre le dispositif -en .état de fonctionnement. A cet effet, il faut remplacer l'élément .de rechange 33 en renouvelant ainsi toutes les parties du coupe-circuit qui viennent. en con tact avec l'arc et qui peuvent être endomma gées ainsi.
L'élément de rechange 33 est rela tivement bon marché, grâce à sa simple cons truction, et puisqu'il permet de remettre le coupe-circuit à neuf, la .dépense est beaucoup moins grande que les .dépenses occasionnées pour la remise .en état .de fonctionnement de tous les autres .coupe-circuits à expulsion haute tension connus jusqu'à présent.
Dans la position ,d'interruption -de circuit, la tige 53 a été déplacée par le ressort de commande 25 d'une distance suffisante vers l'extrémité supérieure -du coupe-circuit pour amener l'extrémité -de la tige jusqu'au som met du conduit .d'extinction d'arc central 51. La première opération lors de l'insertion .d'un nouvel élément clé rechange 33 .consiste en. ce qu'on dévisse la pièce -de fixation cylin drique 39 qui est vissée dans la partie infé rieure du capuchon 9.
Le tube de fibre -t5 formant la partie de corps de l'élément de rechange 33 -et la virole 35 peuvent alors tom- her librement, -de façon à laisser seulement la tige 53 dans le tube .du coupe-circuit. Pour enlever la tige 53 et pour y insérer le nouvel élément,de rechange, on dévisse le chapeau 23 sur le capuchon supérieur 7 -de la partie filetée 107 .de la pièce de support -de ressort 27, une rotation de cette pièce étant empêchée par la goupille 109 engagée dans les rainures <B>115</B> prévues au sommet du capuchon supé rieur 7.
Après avoir enlevé le chapeau 23, on peut soulever la pièce -de support de ressort 27 .et la tourner dans la direction opposée au sens -du mouvement des aiguilles .d'une montre (fig. 8), .de façon .que la goupille 109 vienne s'aligner avec les .ouvertures fendues<B>117</B> tra versant complètement la partie supérieure du capuchon 7.
On peut alors enlever par l'ex trémité inférieure du coupe-circuit la pièce ,de support .de ressort 27, le ressort 25, le pis ton 29 les conducteurs adjoints 31 et la tige 53 vissée dans le piston 29. Ensuite, on en lève la tige 53 du piston 29; puis, on visse un nouvel élément de rechange 33 fermement dans le piston 29, la goupille 73 empêchant une natation de la tige 53 par rapport au corps -de l'élément @de rechange.
L'élément -de rechange et le mécanisme,de commande de la tige reliés ensemble sont alors insérés par l'extrémité inférieure .du coupe-circuit et la pièce cylindrique 39 y est fixée de façon à maintenir rigidement la virole 35 .de l'élément de rechange 33 sur l'épaulement coopérant 37.
Pour tendre le ressort 25, il est maintenant nécessaire d'insérer un moyen pour saisir la pièce -de support de ressort 27 par l'orifice 119 dans le capuchon supérieur 7, le moyen le plus simple étant une tige filetée à son extré mité pour pouvoir être vissée dans le trou ta raudé 121 au sommet<I>de</I> la pièce -de support -de ressort 27.
On visse cette tige dans ledit orifice 121 de la pièce de support de ressort 27 et celle-ci est alors attirée vers le haut contre le sommet .du capuchon 7; il est alors nécessaire d'aligner la goupille 109 avec les fentes, afin de tirer la partie filetée 107 -de la pièce 27 :à travers l'orifice 119. On fait alors tourner la pièce de support de ressort 27 dans le sens de mouvement des aiguilles d'une montre, afin .d'introduire la goupille 109 dans les butées 123, ce qui .empèch.e cette pièce -de se séparer de l'extrémité -du capuchon 7.
On peut alors visser le chapeau 23 sur l'ex trémité filetée 107 -de la pièce de support .de ressort 27 en effectuant .ainsi la fermeture de l'extrémité supérieure du coupe-circuit, le dispositif entier étant ainsi remis en condi tion de fonctionnement.
Il résulte de la description qui précède que ce coupe-circuit à haute tension est d'une construction simple et en même temps d'un fonctionnement plus satisfaisant et plus sûr que les coupe-circuits connus jusqu'à présent.
En outre, l'élément -de rechange du coupe- circuit à expulsion permet le remplacement bon marché de toutes les parties .du coupe- circuit qui sont exposées à l'action de l'arc.
En plus, on a décrit des moyens qui s'adap tent particulièrement à l'emploi dans un ,coupe-circuit à expulsion ayant au moins deux conduits .d'extinction .d'arc ,de différen tes -capacités d'interruption d'arc, de façon que l'arc dans l'un ,des conduits puisse être établi subséquemment après l'établissement de l'arc .dans l'autre conduit par l'emploi -d'un seul mécanisme de fonctionnement simple.
En plus de cette adaptation étendue aux coupe-circuits à expulsion, on a montré la manière de renforcer la garniture d'un con duit -d'arc avec une matière ayant une résis tance mécanique plus élevée que la garniture elle-même et on a décrit un moyen simple et efficace pour relier le ressort -de commande ,d'un .dispositif -d'interruption .de circuit avec tige de commande à l'une des bornes 4'egtré- mité,de -ce dispositif.