[0001] L'invention est relative à une chambre de coupure pour un disjoncteur à haute tension,
logée dans une enveloppe remplie de gaz à rigidité diélectrique élevée, et renfermant
:
- des contacts séparables,
- un dispositif d'extinction d'arc par autoexpansion du gaz après mise en rotation de
l'arc sous l'effet d'un champ magnétique engendré par une bobine électromagnétique,
- des moyens de communication de la chambre avec l'extérieur de l'enveloppe lors de
la phase d'autoexpansion après séparation des contacts,
- l'enveloppe isolante étant formée par l'assemblage bout à bout de deux demicoquilles
réalisées par moulage d'une résine thermoplastique,
- et un dispositif de protection en matière plastique rapporté sur la face interne de
l'enveloppe pour la protéger contre les effets de l'arc, le matériau plastique du
dispositif de protection ayant une tenue thermique supérieure à celle de la résine
thermoplastique des demi-coquilles.
[0002] Dans les disjoncteurs à autoexpansion et à arc tournant, décrits notamment dans les
documents US-A-5166483 et EP-A-768692, l'apparition de l'arc lors de la séparation
des contacts provoque une montée en pression rapide du gaz à hexafluorure de souffre
SF6 contenu à l'intérieur de l'enveloppe, avec formation d'un écoulement gazeux à
travers le canal tubulaire du contact mobile. Le volume interne de l'enveloppe, et
le diamètre du canal de communication sont calculés pour obtenir un écoulement gazeux
optimum permettant une extinction rapide de l'arc. L'enveloppe isolante est généralement
réalisée au moyen d'une résine thermodurcissable, par exemple à base de résine époxyde,
de préférence additionnée de charges ou de renforts sous forme de particules ou de
libres, et d'agents durcisseurs. La nature de la résine, et la composition pondérale
doivent satisfaire à des exigences spécifiques du comportement du gaz SF6 en présence
d'un arc. L'enveloppe doit en particulier résister à l'influence de l'arc et des produits
de décomposition du SF6 pour ne subir aucune détérioration ou usure prématurée.
[0003] La fabrication d'une enveloppe en résine thermodurcissable s'effectue par coulée
du mélange résine et charges. Le coût d'une telle opération de moulage est très important
L'objet de l'invention consiste à réaliser une chambre de coupure pour un disjoncteur
à autoexpansion, utilisant une enveloppe isolante ayant un coût de fabrication réduit.
[0004] La chambre de coupure selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif
de protection est formé par deux écrans en matière plastique, et que des moyens de
liaison coopèrent avec les extrémités en regard des deux écrans (100, 102) pour assurer
leur centrage par rapport à l'axe longitudinal de l'enveloppe (12), et améliorer la
rigidité mécanique de l'accouplement, lesdits moyens de liaison comportant un élément
de centrage (104) en forme de cadre (106) disposé à l'intérieur de l'enveloppe (12)
dans le plan médian de l'interface entre les demi-coquilles (12A, 12B).
[0005] Selon une caractéristique de l'invention, la résine thermoplastique des demi-coquilles
est à base de polycarbonate. L'écran de protection est formé par une plaque de polytétrafluoréthylène
PTFE préalablement découpée et pliée. Le cadre de l'élément de centrage est en matière
plastique rigide, et comporte une paire de rainures de positionnement des deux écrans.
[0006] Préférentiellement, la plaque de polytétrafluoréthylène de l'écran possède une épaisseur
uniforme choisie entre 0,5 mm et 3 mm, et comporte une base reliée à quatre surfaces
latérales par des lignes de pliage. La base de la plaque est munie d'un orifice circulaire
pour le fonctionnement de l'écran sur un bossage ménagé sur le fond des demi-coquilles.
[0007] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description
qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non
limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe de la chambre de coupure équipée de l'enveloppe selon
l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective du cadre de centrage des écrans de protection
;
- la figure 3 est une vue en élévation du cadre de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3 ;
- la figure 5 montre une plaque découpée de polytétrafluoréthylène pour constituer un
écran de protection ;
- la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la figure 5 ;
- la figure 7 est une vue de détail, à échelle agrandie de la figure 6, représentant
les lignes de pliage de la plaque.
[0008] Sur la figure 1, une chambre de coupure 10 pour un pôle d'un disjoncteur à haute
tension du type à autoexpansion, comporte une enveloppe 12 en matériau isolant, et
remplie par un gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de
soufre SF6. Le volume interne de la chambre de coupure 10 renferme un contact mobile
14 tubulaire coopérant avec un dispositif de contact fixe 16 associé à une bobine
électromagnétique 18 de mise en rotation de l'arc. Le contact mobile 14 est disposé
à l'extrémité d'un tube 20 allongé en matériau conducteur, lequel est susceptible
de coulisser à étanchéité à travers l'un des fonds 22 de l'enveloppe 12 isolante.
L'extrémité externe du tube 20 est accouplée à un mécanisme de commande (non représenté)
destiné à déplacer le contact mobile 14 entre une position de fermeture (figure 1)
et une position d'ouverture (figure 2).
[0009] Le dispositif de contact fixe 16 est prolongé par un plot 24 conducteur de forme
cylindrique traversant le fond opposé 26 selon la direction longitudinale de l'enveloppe
12, et raccordé à l'extérieur par la plage de raccordement 28 du pôle. Le tube 20
creux permet la mise en communication de la chambre de coupure 10 avec le volume extérieur
de l'enveloppe 12 dès la séparation des contacts 14, 16 pour autoriser l'autoexpansion
du gaz.
[0010] L'enveloppe 12 isolante est formée par l'aboutement de deux demi-coquilles 12A, 12B
réalisées chacune par moulage à partir d'une résine polymère, ayant une bonne résistance
mécanique.
[0011] La bobine électromagnétique 18 utilisée pour l'extinction de l'arc comporte un empilement
axial de spires conductrices en cuivre accolées l'une contre l'autre, et reliées électriquement
en série au moyen de vis de fixation 30 avec interposition d'intercalaires en matière
isolante. La face frontale de la bobine 18 est dotée d'une piste 32 de migration de
l'arc, ladite piste 32 de forme annulaire ayant un diamètre interne légèrement supérieur
au diamètre du contact mobile 14. La spire postérieure à l'opposé de la face frontale
est reliée au plot 24 conducteur par des bras support 34 constituant des entretoises
en cuivre, lesquelles sont séparées du dispositif de contact fixe 16 interne par des
plaquettes 36 isolantes. Deux rondelles 38, 40 en acier sont fixées par des vis 30
sur la face postérieure de la bobine 18, après interposition de rondelles isolantes
41.
[0012] Le dispositif de contact fixe 16 du disjoncteur à autoexpansion, comporte trois doigts
de contact en forme de secteurs circulaires, répartis circonférentiellement pour constituer
un contact creux cylindrique. Le diamètre interne de ce contact creux correspond sensiblement
au diamètre extérieur du contact mobile 14, de manière à autoriser un coulissement
télescopique, respectivement au début de la course d'ouverture, et en fin de course
de fermeture du contact mobile 14.
[0013] Les deux coquilles 12A, 12B de sections carrées de l'enveloppe 12 sont réalisées
au moyen d'une résine thermoplastique, notamment à base de polycarbonate. Pour protéger
la surface interne de l'enveloppe 12 contre les effets thermiques de l'arc engendrés
à l'intérieur de la chambre de coupure 10, on incorpore dans chaque demi-coquille
12A, 12B un écran de protection 100, 102 en matériau plastique résistant à la chaleur.
L'écran 100, 102 est formé préférentiellement par une plaque de polytétrafluoréthylène
PTFE, préalablement découpée et pliée pour présenter une forme conjuguée à la section
des coquilles 12A, 12B.
[0014] En référence aux figures 2 à 4, un élément de centrage 104 est utilisé pour l'assemblage
bout à bout des deux écrans 100, 102 à l'intérieur de l'enveloppe 12. L'élément de
centrage 104 est constitué par un cadre 106 en matière plastique rigide de section
carrée, dotée de deux rainures 108, 110 de positionnement, échelonnées le long des
deux côtés de la périphérie du cadre 106. La section du cadre 106 est inférieure à
la section carrée de l'enveloppe 12.
[0015] Sur les figures 5 à 7, la plaque 111 de polytétrafluoréthylène PTFE de chaque écran
de protection 100 ,102 possède une épaisseur uniforme de l'ordre de 1 mm, et comporte
une base 112 de section carrée, à laquelle se raccordent quatre surfaces latérales
114, 116, 118, 120 par des lignes de pliage 122. La base 112 de la plaque 111 prédécoupée
est munie d'un orifice 124 circulaire permettant de pesitionner l'écran 100, 102 sur
un bossage 126, 128 (figure 1) prévu sur les faces internes des fonds 22, 26 de l'enveloppe
12.
[0016] La mise en place des écrans de protection 100, 102 dans la chambre de coupure 10
s'effectue de la manière suivante :
[0017] Dans la demi-coquille 12A équipée du tube 20 conducteur, est introduit le premier
écran 100, dont la base 112 prend appui sur la fond 22. Le bossage 126 pénètre alors
dans l'orifice 124, et assure le positionnement axial de l'écran 100. Les quatre surfaces
latérales 114, 116, 118, 120 de l'écran 100 s'étendent le long des faces internes
délimitant la section carrée de la demi-coquille 12A.
[0018] L'insertion du deuxième écran 102 dans l'autre demi-coquille 12B s'effectue d'une
manière similaire après mise en place de l'ensemble bobine 18 et dispositif de contact
fixe 16.
[0019] Les deux écrans 100, 102 sont reliés entre eux au moyen de l'élément de centrage
104 disposé à l'intérieur de la chambre de coupure 10 dans le plan médian de l'interface
entre les deux demi-coquilles 12A, 12B en position aboutée. Il suffit ensuite de fixer
définitivement les deux demi-coquilles 12A, 12B par des vis d'assemblage (non représentées)
pour former une protection continue efficace sur toutes les faces internes de la chambre
de coupure 10. La présence du cadre 106 de centrage permet en plus de rigidifier la
liaison entre les deux écrans 100, 102.
[0020] Il est clair que l'invention s'applique pour tout autre section de l'enveloppe 12,
notamment pour une section cylindrique. L'épaisseur de la plaque 111 de polytétrafluoréthylène
PTFE peut également être adaptée au pouvoir de coupure du disjoncteur, et être comprise
entre 0,5 mm et 3 mm.
1. Chambre de coupure peur un disjoncteur à haute tension, logée dans une enveloppe (12)
remplie de gaz à rigidité diélectrique élevée, et renfermant :
- des contacts séparables (14, 16),
- un dispositif d'extinction d'arc par autoexpansion du gaz après mise en rotation
de l'arc sous l'effet d'un champ magnétique engendré par une bobine électromagnétique
(18),
- des moyens de communication de la chambre (10) avec l'extérieur de l'enveloppe (12)
lors de la phase d'autoexpansion après séparation des contacts (14, 16),
- l'enveloppe (12) isolante étant formée par l'assemblage bout à bout de deux demi-coquilles
(12A, 12B) réalisées par moulage d'une résine thermoplastique,
- et un dispositif de protection en matière plastique rapporté sur la face interne
de l'enveloppe (12) peur la protéger contre les effets de l'arc, le matériau plastique
du dispositif de protection ayant une tenue thermique supérieure à celle de la résine
thermoplastique des demi-coquilles (12A, 12B),
caractérisée en ce que le dispositif de protection est formé par deux écrans (100,
102) en matière plastique, et que des moyens de liaison coopèrent avec les extrémités
en regard des deux écrans (100, 102) pour assurer leur centrage par rapport à l'axe
longitudinal de l'enveloppe (12), et améliorer la rigidité mécanique de l'accouplement,
lesdits moyens de liaison comportant un élément de centrage (104) en forme de cadre
(106) disposé à l'intérieur de l'enveloppe (12) dans le plan médian de l'interface
entre les demi-coquilles (12A, 12B).
2. Chambre de coupure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résine thermoplastique
des demi-coquilles (12A, 12B) est à base de polycarbonate.
3. Chambre de coupure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'écran de
protection (100, 102) est formé par une plaque (111) de polytétrafluoréthylène PTFE
préalablement découpée et pliée.
4. Chambre de coupure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le
cadre ( 106) possède une forme conjuguée à celle de l'enveloppe (12).
5. Chambre de coupure selon la revendication 4, caractérisée en ce que le cadre (106)
de l'élément de centrage (104) est en matière plastique rigide, et comporte une paire
de rainures (108, 110) de positionnement des deux écrans (100,102).
6. Chambre de coupure selon la revendication 3, caractérisée en ce que la plaque (111)
de polytétrafluoréthylène de l'écran (100, 102) possède une épaisseur uniforme choisie
entre 0,5 mm et 3 mm, et comporte une base (112) reliée à quatre surfaces latérales
(114, 116, 118, 120) par des lignes de pliage (122).
7. Chambre de coupure selon la revendication 6, caractérisée en ce que la base (112)
de la plaque (111) est munie d'un orifice (124) circulaire pour le fonctionnement
de l'écran (100, 102) sur un bossage (126, 128) ménagé sur le fond (22, 26) des demi-coquilles
(12A, 12B).