Interrupteur de courant électrique automatique. L'invention est relative aux interrupteurs automatiques de courant électrique, adaptés aux connexions à la terre servant à protéger les lignes à haute tension.
Dans ces connexions à la terre on doit toujours prévoir une solution de continuité d'un écartement tel qùe le courant- ne se dé charge à la terre qu'au-dessus d'une limite d'intensité donnée, comme par exemple lors d'un court-circuit ou d'un coup de foudre. Les bornes de cette solution de continuité sont aussi rapprochées que possible afin d'assurer une protection efficace contre les courants susceptibles de détériorer l'équipe ment de la ligne, tout en assurant une trans mission normale sans qu'il se produise de perte de courant à la terre.
Le court espacement de ces bornes fait que chaque fois qu'un arc voltaïque y est établi par un courant excessif accidentel, cet arc est maintenu par le voltage normal et, par conséquent, maintient la ligne mise à la terre, même après que l'intensité du courant a été ramenée dans les limites normales, jusqu'à ce que l'arc soit rompu. On explique ce phénomène bien connu des praticiens en disant que la résistance de l'air se trouvant entre les bornes de la solu tion de continuité est rompu parla ionisation de cet air, qui est produite chaque fois que le courant en excès établit un arc voltaïque entre .ces bornes.
La présente invention supprime cette dif ficulté en introduisant dans la connexion à la terre un interrupteur de courant électrique automatique, caractérisé par un récipient rempli d'un liquide électrolytique mis à la terre facilement vaporisable, une chambre à arc au moins partiellement submergée dans ce liquide et communiquant par- son extrémité inférieure avec ce récipient, et des moyens pour conduire le courant à l'électrolyse se trouvant dans cette chambre à arc de ma nière à faire jaillir, à allonger et à rompre un arc voltaïque entre une électrode disposée dans ladite chambre à arc et le niveau de l'électrolyte dans cette chambre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention, et une variante de cette forme. Fig. 1 en est une coupe verticale; Fig. 2, 3 et 4 sont des coupes semblables à échelle réduite, illustrant le fonctionnement de l'appareil, et Fig. 5 est une élévation latérale de la variante.
Dans la forme d'exécution représentée aux fis. 1 à 4, la ligne électrique 1 est connectée à un culot métallique 31, monté sur un iso lateur 3. A ce culot 31 est fixée, d'une ma nière réglable, une antenne 21 comportant une partie hémisphérique 2 qui constitue l'une des bornes de la solution de continuité. L'autre borne de cette solution est formée par une même pièce hémisphérique 2, opposée par le sommet par rapport à l'autre, et à titi écartement tel qu'aucun arc ne petit les re lier lorsque la charge de la ligne est normale.
L'antenne portant cette seconde borne est reliée à, un culot métallique 61 monté à la pointe d'un second isolateur 4, constitué par deux coupoles superposées, formées au sommet d'un tube 5 en matière isolante. Ce tube plonge dans un liquide électrolytique 11, contenu dans un récipient tubulaire 10, et est porté par titi bouchon fermant le cou vercle<B>101</B> de ce récipient 10.
Une jauge 9 permet d'apprécier extérieurement le niveau à. Fintérieur du récipient 10 de l'électrolyte 1t, qui est un liquide vaporisable de faible résistance, tel que de l'eau dont la densité est réglée par le point de congélation abaissé par l'addition d'une matière appropriée telle que du sel. L'électrolyte est mis à la terre par (nie connexion 103 à travers le récipient 10, lequel est en un métal boit conducteur.
Le liquide électrolytique s'élève à l'inté rieur de la partie immergée 13 du tube 5 jusqu'en 12 en entrant par l'extrémité infé rieure ouverte de ce tube, ménageant ainsi unie chambre close d'expansion 14 à la partie supérieure du tube 5.
La connexion électrique entre le culot 61 et la surface 12 du liquide électrolytique se trouvant dans le tube 5 est établie au moyen d'un conducteur 6; qui a la forme d'un tube métallique ouvert à son extrémité supérieure et percé latéralement à l'intérieur de la cbainbre d'expansion 14 d'une lumière 71, pour empêcher une pression excessive à l'in térieur de cette chambre pendant le fonc tionnement de l'appareil. A l'extrémité infé rieure de ce tube 6 se trouve une électrode 7, normalement reliée électriquement en 12 à l'électrolyte se trouvant à l'intérieur du tube 5 (fig. 1, 2 et 4).
Cette électrode avec sa tige est de préfé rence fixée sur le culot 61 < tu moyen d'titi écrou de réglage 62 permettant de la régler de manière que soit extrémité soit normale ment à fleur du niveau 12 de l'électrolyte à l'intérieur du tube 5. Cependant l'appareil fontionne encore bien lorsque le réglage n'a pas cette précision, c'est-à-dire lorsque cette extrémité de l'électrode 7 est légèrement immergée, ou a une certaine hauteur au-des sus du niveau 12.
Le fonctionnement, qui est représenté graphiquement aux fig. 2, 3 et 4, est le suivant: Lorsqu'un courant excessif traverse la ligne 1, il établit un arc entre les deux ex trémités de la solution de continuité 2 et se décharge immédiatement à travers l'électrolyte mis à la terre. L'arc ainsi produit entre les deux demi-sphères 2 se maintient alors même que le courant à. voltage normal est établi, ce qui fait que ce dernier se perd par le parafoudre à la terre.
L'interrupteur fonctionne alors automatique ment et inimédiatementpour couper cette mise à la terre. Le contact entre l'électrode 7 et la surface 12 de l'électrolyte se trouvant à l'intérieur du tube isolant 5 concentre la chaleur dégagée par le courant de cette sur face 12 de l'électrolyte, lequel est instanta- nément transformé à l'état de vapeur.
Il se forme alors titi- arc entre l'électrode 7 et la surface 12 de l'électrolyte qui dégage de la chaleur, laquelle dilate le mélange d'air et de vapeur de telle manière que l'électrolyte est refoulé à l'intérieur du tube 5 de haut en bas, ce qui a pour effet d'allonger l'arc x (fig. 3) établi entre l'électrode 7 et le niveau de l'électrolyte à l'intérieur du tube 5 jus qu'à son point de rupture. Arrivé à ce point l'arc x se rompt et la mise à la terre est ainsi coupée.
Il serait pltïs exact de dire que la résistance combinée de l'arc aux sphères et de l'arc dans le tube 5 suffit à provoquer une interruption de la mise à la terre de l'appareil. Il est probable que la rupture de l'arc -se produit d'abord à la solution entre les sphères et ensuite seulement à l'intérieur de la chambre d'expansion 14, mais, pratiquement, ces deux phénomènes se produisent simultanément au moment de la rupture de l'arc x. Immédiatement après cette rupture de l'arc x se produit le refroidissement et la condensation du mélange d'air et de vapeur qui se trouve dans la chambre d'expansion 14,
ce qui a pour effet - sous l'action du vide ainsi produit dans cette chambre - de faire remonter le niveau 12 de l'électrolyte à l'intérieur du tube 5 jusqu'au niveau 12 (fig. 4).
L'appareil est ainsi ramené dans sa po sition initiale et se trouve ainsi prêt à fonc tionner de nouveau dans les mêmes conditions.
L'extinction rapide de l'arc x, la protec tion du tube 5 contre les dégâts que peuvent provoquer la chaleur dégagée par cet arc et le rappel immédiat de l'appareil en position de fonctionnement sont dus pour une bonne part au fait que le tube 5 est submergé et refroidi dans le liquide 11 se trouvant dans le récipient 10. La circulation de liquide due au fonctionnement de l'appareil assure une alimentation constante de liquide électroly tique froid dans le tube 13, refroidissant ainsi ce tube simultanément sur ses deux faces extérieure et intérieure, condition extrê mement favorable à une extinction rapide de l'arc x.
Dans la forme d'exécution représentée fig. 5, on utilise un seul récipient 16 pour trois interrupteurs 15, 17 semblable chacun à celui décrit ci-dessus.