Dispositif de coupure pour disjoncteur à faible volume de liquide Pour limiter l'encombrement des disjoncteurs, les constructeurs d'appareillage électrique ont développé des disjoncteurs à faible volume d'huile et ont très vite re connu que les dimensions de l'appareil étant déterminées par les pressions créées à l'intérieur de la chambre de coupure lors de la coupure d'un courant. Cette pression est une fonction de la puissance dégagée par l'arc s'éti rant entre la broche et sa tulipe avant que cet arc ne soit éteint.
Cette puissance est, pour un pouvoir de cou pure nominal donné et donc pour une catégorie d'appa reils donnée, une fonction du temps pendant lequel l'arc subsiste avant son extinction. Il est donc de toute premiè re importance de réaliser des coupures aussi rapides que possible en vue de limiter le volume des chambres de coupure, des chambres d'expansion et donc des disjonc teurs.
La présente invention a pour objet un dispositif de coupure pour disjoncteur à faible volume de liquide qui permet une réduction substantielle de la pression régnant dans ce dispositif lors de la coupure d'un courant par rapport aux pressions engendrées dans les appareils con nus de ce genre.
Ce dispositif de coupure pour disjonc teur à faible volume de liquide comportant une broche mobile déplaçable axialement et coopérant avec un con tact fixe, comprend une chambre de pression partielle ment remplie de liquide et une chambre d'expansion reliée à cette chambre de pression par un canal de fuite présentant au moins un orifice de soufflage dirigé appro ximativement perpendiculairement au déplacement de la dite broche et est caractérisé par le fait que ce canal de fuite reliant lesdites chambres présente des sections droi tes qui sont croissantes au moins depuis l'orifice de souf flage jusqu'à la chambre d'expansion et dont les formes sont arrondies,
ledit canal étant conformé de manière à présenter un profil en long de forme aérodynamique, afin de réduire au maximum les pertes de charges lors de l'écoulement du fluide de soufflage. Le dessin annexé illustre schématiquement et à ti tre d'exemple plusieurs formes d'exécution du dispositif de coupure selon l'invention.
Les fig. 1 et la sont des coupes axiales partielles au travers d'un dispositif de coupure d'un disjoncteur. La fig. 2 est une vue en plan de la chambre de pres sion illustrée à la fig. 1.
La fig. 3 est une élévation d'une demi-pièce compre nant la chambre de pression suivant une variante d'exé cution.
La fig. 4 est une vue de dessus de la fig. 3.
Les fig. 5 et 6 sont respectivement une élévation d'une demi-pièce comprenant la chambre de pression et une vue en plan de celle-ci d'une autre variante.
Les fig. 7 et 8 sont respectivement une élévation d'une demi-pièce comprenant la chambre de pression et une vue en plan de celle-ci d'une autre variante.
Le principe de coupure d'un courant électrique par soufflage transversal est connu et consiste à relier une chambre de pression à un canal de fuite menant à une chambre d'expansion par un orifice de soufflage dont la section est déterminée en fonction du courant maximum à couper, de telle sorte que la montée en pression due à la puissance dissipée par l'arc pendant la coupure pro voque à travers cet orifice un courant de fluide, géné ralement de gaz et d'huile pour rétablir la rigidité di électrique nécessaire de manière à empêcher le réamor- çage de l'arc au moment d'un passage par zéro du cou rant.
Pour réduire, dans toute la mesure possible, la pres sion dans la, chambre de pression, nécessaire pour forcer à travers l'orifice de soufflage un courant de fluide suf fisant pour provoquer la coupure, la section de l'orifice de soufflage a été augmentée au maximum de sa surfa- ce admissible.
Le présent dispositif de coupure permet d'obtenir, malgré cette augmentation de la section de l'orifice<B>de</B> soufflage le rétablissement de la rigidité di électrique à une valeur et à une rapidité telles que l'amor çage de l'arc ne puisse pas se faire après le passage à zéro du courant à couper grâce au fait que le canal de fuite reliant la chambre de pression à la chambre d'ex pansion présente des sections droites allant en croissant à partir de l'orifice de soufflage jusqu'à la chambre d'ex pansion, ces sections droites étant en outre de formes arrondies, le tout étant conformé de manière que le pro fil en long de ce canal soit de forme aérodynamique afin de réduire les pertes de charges lors de l'écoulement du fluide de soufflage.
Il faut encore noter que le soufflage transversal est destiné à couper des courants de forte intensité, c'est- à-dire ceux provoquant les hautes pressions dans la chambre de pression. Pour provoquer la coupure des courants de faible intensité qui eux ne provoquent que de relativement faibles pressions, le dispositif de coupu re selon la présent brevet peut en outre comporter un dispositif de soufflage axial ou longitudinal de type clas sique.
Les fig. 1 et la représentent en coupe partielle un disjoncteur qui, pour des raisons pratiques de représen tation, a été coupé suivant la ligne a-a. Ce disjoncteur comporte un dispositif de coupure logé à l'intérieur d'une enceinte 1 qui est munie de façon connue d'un contact ;lissant supérieur 2 et d'un contact fixe ou tulipe infé rieure 3. Ces deux contacts 2 et 3 sont reliés respective ment à des conducteurs de départ et d'arrivée du dis joncteur. Ce disjoncteur comporte encore une broche de contact 4 traversant axialement le dispositif de coupure et destinée à coopérer avec lesdits contacts 2 et 3 en vue de relier les conducteurs de départ aux conducteurs d'ar rivée du disjoncteur.
Cette broche 4 est déplaçable axia- lement sous l'action d'un levier 5 commandé par un axe de commande 6. Le disjoncteur illustré ne sera pas dé crit en détail sauf en ce qui concerne son dispositif de coupure étant donné que seul ce dernier présente des caractéristiques originales faisant l'objet du présent bre vet.
Le dispositif de coupure est logé à l'intérieur de l'en ceinte 1 et comporte une chambre d'expansion 7 dispo sée dans la partie supérieure de cette enceinte 1 et une chambre de pression 8 reliée à la chambre d'expansion par l'intermédiaire d'un canal de fuite 9a, 9b. Cette chambre de pression 8 et ce canal de fuite sont aména gés à l'intérieur d'une masse 10 moulée en deux parties en une matière isolante capable de supporter de hautes pressions et de hautes températures. Cette masse 10 occupe la partie inférieure de l'enceinte 1 et comporte une ouverture inférieure 11 donnant passage à la tulipe 3.
Cette masse 10 comporte encore un perçage 12 axial, donnant passage à la broche 4, dont- le diamètre cor respond à celui de cette broche afin que celle-ci puisse se déplacer axialement librement, sans toutefois qu'il existe de forts jeux qui nuiraient à l'étanchéité de la chambre de pression 8. En position enclenchée du dis joncteur, l'extrémité inférieure de la broche 4 est en gagée dans la tulipe 3 et se trouve donc logée à l'intérieur de la chambre de pression 8.
Le canal de fuite qui relie la chambre de pression 8 à la chambre d'expansion 7 comporte un premier tron çon 9a disposé entre la chambre de pression 8 et l'ori fice de soufflage ou de striction 13 et un second tronçon 9b de plus grande longueur situé entre cet orifice de souf flage 13 et la chambre d'expansion 7. Comme l'orifice de soufflage 13 est disposé approximativement perpen diculairement au perçage 12 de la masse 10, qui est nor malement obturé par la broche 4, ces premier et second tronçons du canal de fuite se trouvent être situés de part et d'autre de l'orifice de soufflage 13 et donc de la bro che 4 lorsque celle-ci est en position enclenchée.
Les formes des sections droites du premier tronçon du canal de fuite 9a sont arrondies et le profil en long de ce canal est conformé<B>de</B> manière à obtenir un pas sage de forme aérodynamique afin de conditionner le jet de gaz pour son entrée dans le deuxième tronçon 9b d ce canal de fuite. Ce premier tronçon 9a du canal de fui te constitue toutefois un passage dont la section droite va en se rétrécissant à partir de la chambre de pression 8 jusqu'à l'orifice de soufflage 13.
Les formes des sections droites du second tronçon 9b du canal de fuite sont également arrondies et le pro fil en long conformé de manière à obtenir une forme aérodynamique et de plus la section droite de ce tronçon 9b va en croissant à partir de l'orifice de soufflage 13 jusqu'à la chambre d'expansion 7. En fait, ce second tronçon du canal de fuite s'évase très rapidement à par tir de l'orifice de striction 13 de sorte qu'il permet déjà une expansion du fluide de soufflage de manière à di minuer au maximum les pertes de charges. Par cette configuration, il est même possible de réaliser une dé pression locale qui provoque une accélération du fluide de soufflage au travers de l'orifice de striction 13.
Ce canal de fuite 9a, 9b présente donc des formes telles que, pour une pression donnée dans la chambre de pression 8, une vitesse maximum de l'écoulement du fluide de soufflage soit obtenue dans l'orifice de striction ou de soufflage 13.
Grâce à cette disposition, il est possible, comme les essais pratiques l'ont confirmé, de réaliser la coupure d'un courant d'intensité donnée par soufflage transver sal en limitant la: pression engendrée dans la chambre de pression 8 et donc par voie de conséquence dans toute l'enceinte 1 du dispositif de coupure à une valeur appro ximativement égale à la moitié de celle développée dans les meilleures exécutions des disjoncteurs connus de ce type. Cette réduction de pression permet une construc tion beaucoup plus ramassée et moins onéreuse du dis positif de coupure et de la chambre d'expansion, ce qui constitue un progrès technique très appréciable.
Pratiquement, la réduction de pression est obtenue par le fait qu'il est possible d'augmenter de façon très appréciable la section de l'orifice de soufflage 13 par rapport aux orifices des chambres de coupure existan- tes, tout en obtenant une vitesse d'écoulement du flui de de soufflage au travers de cet orifice, suffisante pour que la rigidité diélectrique soit rétablie suffisamment ra pidement â une valeur interdisant le réamorçage de l'arc après un passage à zéro du courant devant être coupé.
Le dispositif décrit permet la coupure des courants maxima par soufflage transversal, mais est avantageu sement complété par la coupure de faibles courants, par un dispositif de soufflage axial. Ce dispositif de soufflage axial peut être d'un quelconque type connu et consiste à mettre en contact avec l'arc, au fur et à mesure que celui-ci s'étire lors du retrait de la broche 4, de nouvelles quantités de liquide frais, en général de l'huile.
Ceci est réalisé dans la forme d'exécution illustrée aux fig. 1 et 2 par des évidements 14 remplis de liquide et normalement obturés par la broche. Le retrait de la broche 4 provoque l'ouverture de ces évidements 14 et le liquide frais contenu dans ceux-ci est mis en contact avec l'arc en vue de l'extinction de celui-ci.
Dans la forme d'exécution illustrée aux fig. 1 et 2, une réserve de liquide frais est encore logée dans un évi dement 15 communiquant avec la chambre de pression 8 au moyen du premier tronçon 9a du canal de fuite et débouchant dans le perçage 12 de la masse 10. Lors du retrait de la broche 4, le liquide contenu dans cet évi dement 15 est projeté par la pression résiduelle régnant dans la chambre de pression 8 contre l'arc, ce qui contribue également à l'extinction de celui-ci.
En outre, dans la forme d'exécution illustrée aux fig. 1 et 2, la chambre de pression 8 est reliée directement au second tronçon 9b du canal de fuite par un passage 16 de faible section. Ceci a pour effet, lors de la coupure d'un courant, de projeter violemment du liquide de la chambre de pression 8 directement dans le second tron çon 9b du canal de fuite, ce qui provoque, par un effet d'aspiration bien connu, un entraînement du fluide de soufflage passant au travers de l'orifice de soufflage 13 augmentant ainsi encore la vitesse d'écoulement de ce fluide.
Il faut encore noter que la masse 10 est réalisée pour des raisons de fabrication et de moulage évidentes, en deux moitiés qui sont ensuite collées ensemble de maniè re à former une pièce monolytique renfermant les dis positifs de soufflage transversal et longitudinal.
Les essais pratiques effectués ont donné d'excellents résultats, à tel point qu'il a été possible de réduire la rigidité mécanique de la chambre d'expansion par rap- part aux chambres d'expansion des appareils connus de ce type.
Ces résultats surprenants sont très probable ment dus au fait que grâce aux formes aérodynamiques du canal de fuite, les pertes de charges entre la chambre de pression et la chambre d'expansion sont réduites à un minimum, de sorte que la vitesse du courant de fluide à travers l'orifice de soufflage, nécessaire pour provo quer l'extinction de l'arc, est déjà obtenue pour une pres sion relativement faible dans la chambre de pression, c'est-à-dire pour une pression correspondant à environ la moitié de la pression nécessaire dans les appareils connus de ce genre. Il est évident que ces résultats d'essais constituent un réel progrès par rapport à l'état de la technique.
Les fig. 3 et 4 illustrent une variante d'exécution de la masse 10 renfermant les dispositifs de soufflage trans versal et longitudinal. Dans cette variante, la position du passage 16 est plus rapprochée de l'orifice de soufflage 13 et le logement 15 débouche dans un canal 17 relié au canal de fuite.
Dans la variante illustrée aux fig. 5 et 6, la masse 10 comporte un système de soufflage transversal pratique ment identique à celui de la fig. 1, toutefois le passage 16 est constitué par un élargissement du perçage 12 dans sa partie inférieure à proximité immédiate de la cham bre de pression 8.
Par contre, dans cette forme d'exécution, le disposi tif de soufflage longitudinal est remplacé par une cham bre de liquide 18 déversant dans le perçage 12 après le retrait de la broche hors de la, chambre de coupure, du liquide frais à travers un perçage 19 reliant ce réservoir au canal de fuite. L'alimentation du liquide de cette chambre 18 peut être réalisée pendant la coupure par un dispositif d'alimentation tel qu'une pompe à piston, non représentée.
Dans la variante illustrée aux fig. 7 et 8, le premier tronçon 9a du canal de fuite et l'orifice de soufflage 13 sont pratiquement confondus avec le perçage 12, tandis que le passage 16 est constitué par une fente débouchant dans ledit perçage 12 et reliant la chambre de pression 8 du canal de fuite.
Le dispositif de coupure est encore complété par un récipient de liquide 20 communiquant avec le canal de fuite au travers de l'orifice de soufflage 13. Un pis ton non illustré, relié à l'arbre de commande 6 est dé placé simultanément avec la broche 4, de sorte que du liquide frais contenu dans ce récipient 20 est délivré à l'orifice de soufflage 13 pendant la coupure.
Cette varian te comporte en outre un évidement 21 communiquant au travers du perçage 12 avec le canal de fuite lorsque la broche est retirée, ce qui permet également de déli vrer du liquide frais à l'arc pendant l'étirage de celui-ci Enfin, un évidement 22 communique avec le perçage 12 lorsque la broche 4 est retirée, afin de délivrer du li quide dans ce perçage. Un passage 23 est prévu pour donner passage à la tige du piston coulissant dans le ré cipient 20.
Dans toutes ces variantes, le canal de fuite reliant la chambre de pression 8 à la chambre d'expansion 7 présente un profil en long de forme aérodynamique étu diée pour réaliser un minimum de pertes de charge lors du soufflage d'un arc et donc d'engendrer, à l'aide d'une pression relativement faible dans la chambre de pres sion, un courant de fluide à travers l'orifice de soufflage 13 ayant une vitesse suffisante pour interdire le réamor- çage de l'arc lors d'un passage du courant par zéro et en conséquence de réaliser la coupure de l'arc dans un temps très court.
Dans des variantes non illustrées, le canal de fuite pourrait présenter un premier tronçon 9a dont les sec tions droites iraient également en croissant de la cham bre de pression 8 jusqu'à l'orifice de soufflage 13. Le canal de fuite 9a, 9b présenterait ainsi une section droi te croissant sur toute sa longueur depuis la chambre de pression 8 jusqu'à la chambre d'expansion 7.