Disjoncteur hyper rapide assisté par semi-conducteurs

Description

[0001] Cette invention est relative à un disjoncteur hyper rapide limiteur de courant utilisable en moyenne tension et plus particulièrement adapté à la traction électrique à courant continu dans le matériel roulant ou le matériel fixe.

[0002] Il est bien connu que les réseaux à courant continu en traction comme en industrie deviennent de plus en plus complexes et puissants. La conception des appareils de coupure doit évoluer pour couper des courants de plus en plus grands et réduire les frais de maintenance. Un appareil de coupure de la nouvelle génération doit être rapide pour limiter le courant et diminuer les sollicitations mécaniques et thermiques de toute l'installation ainsi que l'usure de ses contacts et de sa boîte de soufflage. Actuellement, les appareils de coupure, en réseau de traction, comportent des mécanismes ultra-rapides pour l'ouverture des contacts et une boîte de soufflage dans laquelle l'arc créé est confiné et refroidi. Ces appareils entraînent des frais significatifs dus aux interventions d'entretien et aux remplacements des pièces d' usure.

[0003] Diverses associations entre des mécanismes et des semi-conducteurs ont été proposées mais, à notre connaissance, aucune n'a débouché sur une réalisation industrielle en courant continu dans les domaines de tension qui nous intéressent, à savoir de l'ordre de 4000 Volts.

[0004] L'appareil, selon l'invention, élimine les inconvénients précités en évitant la formation d'un arc significatif grâce à l'utilisation complémentaire de semi conducteurs et d'un mécanisme spécifique bien plus rapide encore, appelé par la suite mécanisme hyper rapide.

[0005] Les brevets US 3723922 et US 3764944 décrivent un mécanisme destiné à un appareil de coupure synchrone, pour réseau alternatif, dans lequel le déplacement axial d'un disque relié à un pont de contact mobile par un arbre central est obtenu par répulsion à l'aide de bobines de forme spirale excitées par un courant important provenant de la décharge d'un condensateur spécialement prévu pour cet usage. Cet appareil, conçu pour la haute tension en courant alternatif, travaille sous un vide poussé. Il utilise des bobines d'excitation de fabrication complexe et des dispositifs particuliers de décélération de l'arbre central. 29.26/ 1959.

[0006] Du document CH-A-319 739 (plus particulièrement page 4, lignes 21 à 62 et figure 5) est connu un disjoncteur rapide pour courant continu et alternatif ayant à ses bornes d'entrée et de sortie un circuit d'assistance (pour l'interruption du courant) comportant un condensateur et une self en forme de bobine de mise hors circuit du disjoncteur ainsi qu'un dispositif de mise en action de ce circuit d'assistance, ladite self étant parcourue par l'ogive de courant provenant de la décharge du condensateur dès que le circuit d'assistance est mis en service et actionnant alors un pont de contact mobile qui interrompt la liaison entre les bornes d'entrée et de sortie. Cet étet de la technique correspond au préambule de la revendication 1.

[0007] Par le document EP-A-0 017 575, on connaît un disjoncteur à effet Thomson dans lequel un percuteur solidaire d'un disque de répulsion vient frapper un dispositif de maintient des contacts, lors de l'alimentation du bobinage de répulsion. Le circuit d'assistance destiné à permettre l'alimentation de la bobine de répulsion comporte un condensateur et un interrupteur commandé par un détecteur placé dans le circuit principal.

[0008] Par le document FR-A-1 162 870, on connaît un limiteur de courant à commande électrodynamique. Ce dispositif ne résout toutefois pas les problèmes apparaissant lors d'ouvertures de contacts.

[0009] Par le document FR-A-2 379 151, on connaît un disjoncteur rapide qui ne fait toutefois pas appel à la répulsion électromagnétique, mais dont le mécanisme fait appel à un amortisseur sur le cylindre de guidage.

[0010] Par le document GB-A-1 034 719, on connaît un disjoncteur rapide qui ne fait pas appel à l'effet de répulsion Thomson, qui comporte un dispositif de maintien constitué de deux parties mobiles dont la partie de plus faible inertie est arrachée de l'autre partie restée magnétisée, cet ensemble mobile étant constitué d'une bobine d'excitation servant à l'enclenchement et d'une culasse magnétique. Cet ensemble mobile est déplacé vers le bas lors de l'enclenchement du disjoncteur par un moyen réglable par admission d'air comprimé. Ce document ne donne toutefois aucune indication sur le circuit d'assistance pour la commande de l'ouverture.

[0011] Le but de l'invention consiste à fournir un appareil de coupure rapide de grands courants, qui requiert des frais de maintenance réduit, qui limite le courant et diminue les sollicitations mécaniques et thermiques de l'installation ainsi que l'usure des contacts et qui rend inutile l'utilisation d'une boîte de soufflage.

[0012] Le disjoncteur hyper-rapide selon l'invention est donc caractérisé par les caractéristiques, techniques décrites dans la partie caractérisante de la revendication 1.

[0013] Dans un tel disjoncteur, la coupure, sans arc significatif, est obtenue grâce à l'adjonction d'un circuit oscillant commandé par semi-conducteurs.

[0014] selon un tel disjoncteur la séparation des contacts est obtenue sans retard significatif dès qu'apparaît l'effort de répulsion. Cet effort de répulsion prend très vite une importance considérable sans pour cela nécessiter un stockage important d'énergie sous forme mécanique (par exemple la déformation de ressorts ou la mise sous pression d'un fluide). Cette absence de stockage d'énergie sous forme mécanique, destinée uniquement à l'accélération des parties mobiles, conduit à une réduction importante des dimensions de l'appareil.

[0015] Dans les appareils de coupure les paramètres importants sont le retard à l'ouverture et la vitesse d'ouverture. Le retard à l'ouverture se définit comme étant le laps de temps qui s'écoule entre le début de l'ordre d'ouverture et l'instant où les contacts mobiles commencent à s'écarter des contacts fixes.

[0016] La vitesse d'ouverture doit surtout être importante en début de course pour obtenir rapidement une distance suffisante.

[0017] Compte tenu des performances actuelles des semi-conducteurs, l'association d'un mécanisme et d'un circuit oscillant n'a d'intérêt que si on peut disposer d'un mécanisme dont certains temps de fonctionnement sont d'un ordre de grandeur comparable à ceux des semi conducteurs de puissance actuels.

[0018] Le disjoncteur réunit l'avantage d'une construction simple à celui d'un temps d'ouverture amélioré à un tel point qu'il atteint ces ordres de grandeur. L'amélioration des temps d'ouverture est notamment obtenue par une ogive de courant antagoniste qui commande l'ouverture des contacts mobiles sans aucune séquence de préparation. Il est présenté plus en détail à l'aide des figures suivantes :

La figure 1 représente un exemple du schéma de principe d'un disjoncteur à courant continu selon notre invention

La figure 2 illustre le fonctionnement de ce type de disjoncteur

La figure 3 est une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation du mécanisme utilisé selon notre invention

La figure 4 montre une partie d'un autre exemple de réalisation

La figure 5 est une vue en coupe d'un second exemple de réalisation du mécanisme utilisé selon notre invention.

La figure 6 représente un exemple du schéma de principe du disjoncteur utilisé comme élément bidirectionnel.

La figure 1 montre le schéma utilisé selon l'invention Un appareil de coupure 1 est représenté par une borne d'entrée 2 située en A, une borne de sortie 3 située en B, un pont de contact mobile 4,4' et des contacts fixes 5,5'.Cet appareil est monté dans un circuit extérieur 6 représenté par les éléments annotés L_R et R_R et alimenté par une source de tension U représentée en 7. Entre les bornes 2 et 3 du disjoncteur 1 sont disposés les éléments constitutifs d'un circuit d'assistance 8.

[0019] Ce circuit d'assistance est un circuit oscillant qui comporte, une capacité 9, une self 10, et des semi-conducteurs 11 et 12. La décharge du condensateur du circuit d'assistance correspond à l'injection d'une ogive de courant circulant en sens inverse du courant à interrompre. Le fonctionnement d'un appareil de coupure de la nouvelle génération dite hyper rapide schématisé à la figure 1 est illustré par les formes d'ondes de la figure 2.

[0020] A l'instant t_o, le courant de défaut I_déf. atteint la valeur du seuil de déclenchement I_sd.

[0021] A l'instant t₁, après un retard propre à l'électronique le thyristor 11 est amorcé par un système de détection, non représenté, placé dans le circuit principal 6.

[0022] Une ogive de courant I_i prend naissance dans le circuit formé par le condensateur 9, la self 10 qui sert de bobine de répulsion, le thyristor 11, les contacts fixes 5,5' et le pont de contact mobile 4,4'. Cette ogive de courant I_i de plusieurs milliers d'ampères parcourt la bobine de répulsion 10 de forme spirale et induit dans un disque formant le pont de contact mobile 4,4' des courants tels que ce disque est violemment repoussé par la bobine de répulsion.

[0023] A partir de l'instant ₁, la résultante du courant commence à décroitre dans le pont de contact 4,4'. A l'instant t₂, dès que l'effort de répulsion est suffisant, le pont de contact 4,4' s'ouvre.

[0024] A l'instant t₃ l'ogive de courant I_i croise la courbe du courant de défaut I_déf., 3 la résultante du courant passe par zéro et le circuit est interrompu. Le surplus de l'ogive de courant I_i trouve alors un chemin de moindre impédance au travers de la diode 12.

[0025] A partir de l'instant t₄, le courant dans la diode 12 s'annule. A l'instant t₅ le courant de défaut s'annule marquant l'achèvement du processus de coupure.

[0026] Il est à signaler que dans cette conception, la self 10 du circuit d'assistance montré en figure 1 est intégrée en tout ou partie dans l'appareil, et que l'allumage du thyristor 11 est commandé dès que le courant de défaut I_déf. atteint la valeur du seuil de déclenchement I_sd.

[0027] Le fait que l'ogive de courant soit produite par un circuit oscillant permet à l'appareil de coupure 1 d'être bidirectionnel c'est-à-dire qu'il peut être utilisé par un courant circulant de gauche à droite comme représenté en figure 1 ou cour un courant circulant dans les deux sens selon le schéma de principe exposé ultérieurement en figure 6. Dans cette nouvelle génération d'appareils, une première condition impérative est d'obtenir un retard d'ouverture suffisamment court. En effet on peut voir, sur la figure 2, que plus ce retard d'ouverture est long, plus le courant à couper est important.

[0028] Une seconde condition impérative est de réaliser une grande vitesse d'ouverture. Plus la vitesse d'ouverture est grande, plus rapidement l'espace inter-électrodes recouvre une rigidité diélectrique suffisante, apte à supporter la remontée de tension entre A et B lorsque le condensateur 9 se recharge. D'autre part, plus le temps pendant lequel la diode 12 doit conduire est grand, plus le condensateur 9 doit être important.

[0029] Une troisième condition impérative est que la synchronisation entre la phase d'ouverture des contacts et l'envoi du courant antagoniste se fasse de manière certaine pendant toute la durée de vie de l'appareil. La figure 3 montre le mécanisme hyper rapide d'un tel disjoncteur.

[0030] Dans l'exemple de réalisation décrit, ce mécanisme se compose d'un boitier isolant 20 de forme cylindrique, à l'intérieur duquel coulisse un piston 21 guidé en son centre par un arbre 22. Le piston 21 est muni d'un épaulement périphérique 23 servant d'assise à un ressort appelé ultérieurement ressort d'enclenchement 24 dont l'autre extrémité s'appuie dans le fond du boitier isolant 20.

[0031] Le piston 21 est muni d'un enroulement d'excitation appelé bobinage de maintien 25 concentrique à une culasse magnétique 26 avec laquelle il collabore.

[0032] Le piston 21 normalement en position haute sous l'action du ressort d'enclenchement 24 peut être repoussé vers le bas sous l'action d'air comprimé admis dans le haut du boitier isolant 20 par un orifice 27. L'arbre central 22 porte à son extrémité inférieure une armature 28 collaborant suivant un mode de travail développé ultérieurement avec la culasse magnétique 26. Un évidement fait dans la culasse magnétique 26 permet de loger un ressort appelé ressort d'armature 29 pour repousser l'armature 28 lorsque cesse l'attraction magnétique due au bobinage de maintien 25. Des tampons amortisseurs 30 amortissent la fin de course du piston 21 vers le haut et d'autres tampons amortisseurs 31 amortissent la fin de course de l'armature 28 vers le bas. Un joint d'étanchéité 32 assure l'étanchéité entre le piston 21 et l'arbre central 22 qui lui sert de guide.

[0033] Un second joint d'étanchéité 32' assure l'étanchéité entre l'arbre central 22 et un couvercle 33 coiffant le boitier isolant 20. Un troisième joint d'étanchéité 32'' assure l'étanchéité entre le piston 21 et le boitier isolant 20 faisant office de cylindre. L'arbre central 22 présente dans sa partie supérieure une réduction de diamètre qui sert d'épaulement à un disque appelé disque de répulsion 34. Ce disque de répulsion 34 est réalisé en alliage léger. Dans l'exemple de réalisation ce disque de répulsion est d'un diamètre égal à celui du boitier isolant 20 et présente sur sa face supérieure un biseau sur lequel sont disposés deux éléments de contact repérés en 35 et 36 et ultérieurement appelés contacts mobiles 35 et 36.

[0034] Les contacts mobiles 35 et 36 sont diamètralement opposés et sont étroitement solidarisés au disque de répulsion 34. Les contacts mobiles 35 et 36 collaborent avec des pastilles de contacts repérées en 37 et 38 et ultérieurement appelées contacts fixes 37 et 38.

[0035] Ces contacts fixes 37 et 38 sont respectivement solidaires d'une borne d'entrée 39 et d'une borne de sortie 40.

[0036] D'après la figure 3 le disque de répulsion 34 fait également office de pont de contact entre les contacts fixes 37 et 38.

[0037] Les deux bornes 39 et 40 portent des oreilles 41 et 42 servant au raccordement des câbles du circuit principal.

[0038] Ces bornes 39 et 40 sont attenantes au boitier isolant 20 par des éléments représentés de façon schématique.

[0039] Entre les bornes 39 et 40 est disposée une masse isolante 43 traversée en son centre par l'extrémité de l'arbre central 22. La face inférieure de la masse isolante 43 porte une cavité 44 dans laquelle est insérée une bobine de forme spirale appelée bobine de répulsion 45. Cette bobine de répulsion 45 est solidarisée à la masse isolante 43 par une résine d'imprégnation formant une couche isolante 46. La masse isolante 43 est percée d'un trou central laissant déboucher l'arbre central 22 vers l'extérieur et est nantie d'une cavité dans laquelle se loge un ressort appelé ressort de disque 47 servant à maintenir le disque de répulsion 34 dans sa position basse.

[0040] Un amortisseur 48 amortit la fin de course du disque de répulsion 34 vers le bas.

[0041] Le mécanisme hyper-rapide représenté en figure 3 comme un exemple de réalisation selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Au départ, considérons les contacts ouverts, cette position correspond à la partie gauche de la figure 3 montrant le contact mobile 35 écarté du contact fixe 37. La precédure d'enclenchement comprend les étapes ci-après. L'admission d'air comprimé dans la partie haute du boitier isolant 20 par l'orifice 27 force le piston 21 à descendre en comprimant le ressort d'enclenchement 24 et le ressort d'armature 29.

[0042] En fin de course du piston 21, la culasse magnétique 26 entre en contact avec l'armature 28. En excitant le bobinage de maintien 25 on solidarise électromagnétiquement l'armature 28 à la culasse magnétique 26. En réduisant progressivement la pression d'air comprimé dans la partie supérieure du boitier isolant 20, on permet au ressort d'enclenchement 24 de repousser le piston 21 vers le haut à vitesse contrôlée. Le verrouillage électromagnétique existant entre l'armature 28 et la culasse magnétique 26 permet à l'arbre central 22 solidaire de l'armature 28 de remonter en entraînant le disque de répulsion 34 vers le haut. Les contacts mobiles 35 et 36 s'appliquent sur les contacts fixes 37,38 et le disque de répulsion 34 fait office de pont de contacts. Le mécanisme hyper-rapide est alors à l'état fermé. Le parcours du courant continu passant successivement par l'oreille 41, la borne d'entrée 39 et sa pastille de contact appelée contact fixe 37, l'élément de contact appelé contact mobile 35, le disque de répulsion 34 faisant office de pont de contact mobile, l'élément de contact appelé contact mobile 36, la pastille de contact appelée contact fixe 38, la borne de sortie 40 et l'oreille 42 ou inversement. L'enclenchement est donc réalisé.

[0043] La manoeuvre d'enclenchement est une manoeuvre qui s'opère sans faire appel au phénomène de répulsion électrodynamique.

[0044] Par contre la manoeuvre de déclenchement est d'une rapidité extraordinaire suite à la répulsion électrodynamique, très violente qui permet de réduire le temps d'ouverture dans un rapport d'un autre ordre de grandeur. L'effort de répulsion est brusque et violent, il correspond à un véritable " Coup de marteau " qui fait sauter le verrou électromagnétique établi entre la culasse magnétique 26 et l'armature 28.

[0045] En effet, l'effort de répulsion est d'un ordre de grandeur très supérieur à celui de l'effort de maintien électromagnétique.

[0046] Il est à remarquer que, dans le disjoncteur hyper-rapide présenté à la figure 3, la répulsion éléctrodynamique utilise essentiellement le courant provenant de la décharge du condensateur du circuit d'assistance.

[0047] On peut imaginer d'autres dispositifs où l'action du courant de décharge du condensateur est combinée à l'action du courant de passage dans le circuit principal pour renforcer la répulsion électrodynamique. L'effort de répulsion correspond à une accélération importante en début de course du disque de répulsion 34 lui permettant d'écarter rapidement les contacts mobiles 35 et 36 des contacts fixes 37 et 38.

[0048] Par après, l'éloignement du disque de répulsion 34 réduit l'effort de répulsion ce qui contribue à ne pas augmenter davantage la vitesse d'éloignement du disque de répulsion et à réduire l'impact du disque de répulsion 34 sur l'amortisseur 48.

[0049] D'après la figure 3 l'amortisseur 48 est simplement représenté par une couche de matériau déformable. Il est évident que cet amortisseur peut être de conception plus élaborée. Selon la figure 3 le disque de répulsion 34 peut être solidarisé à l'arbre central 22 et les contacts fixes 37 et 38 peuvent être rendus telescopiques par la combinaison classique de ressorts assurant la mobilité des contacts 37 et 38 et de tresses assurant la conductibilité depuis les contacts 37 et 38 jusqu'aux oreilles 41 et 42. Cette disposition permet une adaptation du disque de répulsion 34 portant les contacts mobiles 35 et 36 sur les contacts 37 et 38 en cas d'usure dissymétrique des différents contacts.

[0050] D'après la figure 3, le mécanisme hyper rapide peut être disposer dans une enceinte étanche contenant un gaz diélectrique, de façon à favoriser le phénomène de coupure éventuelle par un espace inter-électrodes de plus haute rigidité diélectrique. Selon la figure 4 le disque de répulsion 34 est muni de trous obliques 49,50 et d'une jupe périphérique 51. Le rôle de la jupe périphérique 51 est double. Il consiste d'une part, à ralentir le disque de répulsion 34 en fin de course pour éviter des rebondissements, et d'autre part, à éviter l'échappement latéral du fluide lorsque le disque de répulsion 34 descend de manière à disposer, au sortir des trous obliques 49 et 50, d'un soufflage énergique dirigé sur l'arc éventuel.

[0051] Les contacts fixes 37,38 et les contacts mobiles 35,36 peuvent aussi être inclinés de façon inverse à celle repérée dans les figures 3 et 4. L'inclinaison des contacts se ferait de manière que les interfaces communes se disposent selon des segments de droites, qui auraient leur point d'intersection vers le bas de l'appareil.

[0052] Cette disposition permettrait notamment d'avoir, au sortir des trous obliques, tels que représentés en 49 et 50 de la figure 4, des jets du fluide dirigés de manière à étirer et refroidir l'arc éventuel de façon plus efficace encore.

[0053] D'après la figure 5 le mécanisme, dans lequel, le piston 21 a été modifié par rapport au premier exemple exposé à la figure 3. Ce piston modifié sera ultérieurement désigné en 21'. Le piston 21' conserve grosso-modo la même structure et assure strictement les mêmes fonctions que le piston 21 décrit en figure 3. Seuls, le bobinage de maintien 25 et la culasse magnétique 26 sont remplacés par un aimant permanent 53 fixé, par des moyens connus, à la base d'un corps de piston 52 dont le diamètre extérieur, inchangé par rapport à la figure 3, permet le coulissement du piston 21' à l'intérieur des spires du ressort 24 et dont l'alésage central, inchangé par rapport à la figure 3, permet le coulissement du piston 21', le long des spires du ressort d'armature 29.

[0054] La figure 6 représente le schéma de principe utilisé lorsque l'appareil de coupure 1 est appelé à couper le courant quelle que soit la direction de ce dernier. Le schéma de la figure 6 se distingue de celui de la figure 1 par la présence d'une force contre-électromotrice 55 dans le circuit principal 6 par l'adjonction au thyristor 11 d'une diode 54 montée en antiparallèle et par le remplacement de la diode 12 par un thyristor 12' dans le circuit d'assistance. Supposons qu'au temps initial, considéré pour l'analyse de la séquence, le condensateur 9 soit chargé comme indiqué en figure 6 c,est-à-dire présentant la polarité négative à la borne 2.

[0055] Dès que le système de détection décèle le courant de défaut I_déf., il commande les gâchettes des thyristors 11 et 12'. Le condensateur 9 se décharge à travers un circuit constitué par la bobine de répulsion 10, le thyristor 11, les contacts mobiles 4,4' et les contacts fixes 5,5' non encore ouverts de l'appareil de coupure 1. Suite à la répulsion du pont de contact 4,4' sous l'action de la bobine de répulsion 10, l'ogive de courant et le courant de défaut passent au travers du thyristor 12'.

[0056] Alors que le courant de défaut passe dans le circuit principal 6, l'ogive de courant oscille sinusoïdalement dans le circuit d'assistance; le condensateur 9 se charge en polarité inverse, c'est-à-dire en présentant une polarité positive à la borne 2. Le thyristor 12' est alors soumis à deux courants antagonistes, d'une part le courant de défaut, dirigé de droite à gauche selon la figure 6, qui augmente doucement, d'autre part l'ogive de courant, dirigée de gauche à droite, qui augmente brusquement jusque l'annulation du courant dans le thyristor 12'. Compte tenu de la polarité du condensateur 9 le thyristor 12' se bloque et le courant de défaut passe alors par la diode 54 pour recharger le condensateur 9 avec une polarité à nouveau inversée c'est-à-dire négative à la borne 2. La séquence de coupure est terminée.

Revendications

1. Disjoncteur hyper-rapide ayant à ses bornes d'entrée (2) et de sortie (3) un circuit d'assistance oscillant série LC (8) comportant un condensateur (9) et une self (10) constituant une partie d'un dispositif de répulsion électrodynamique (45), ainsi qu'un dispositif de mise en action du circuit d'assistance, ladite self (10) étant parcourue par l'ogive de courant provenant de la décharge du condensateur dès que le circuit d'assistance est mis en service et actionnant alors un pont de contact mobile (34) qui interrompt la liaison entre les contacts fixes (37,38) solidaires des bornes d'entrée et de sortie (39,40), caractérisé en ce que le mécanisme dudit disjoncteur hyper rapide comporte un dispositif de maintien magnétique (25, 26, 52, 53) d'une armature (28) verrouillant le disjoncteur à l'état fermé dans les conditions normales, en ce que le dispositif de mise en action du circuit d'assistance (8) comporte un premier élément semi-conducteur (11) qui est commandable, et un deuxième élément semi-conducteur (12,12') qui est un diode (12) ou aussi un élément commandable (12'), le deuxième élément semi-conducteur (12,12') étant disposé en parallèle sur ledit circuit d'assistance oscillant série (8) et sur le premier élément semi-conducteur (11), mais en sens inverse à celui-ci.

2. Disjoncteur hyper-rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans la mesure où le deuxième élément semi conducteur est un élément commandable (12'), une diode (54) est disposée en parallèle sur le premier élément semi-conducteur (11) mais en sous inverse à celui-ci.

3. Disjoncteur hyper-rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier élément semi-conducteur consiste en un thyristor (11).

4. Disjoncteur hyper-rapide selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier élément semi-conducteur (11) ainsi que le deuxième élément semi-conducteur (12') sont des thyristors.

5. Disjoncteur hyper-rapide selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le circuit d'assistance est associé à un mécanisme qui est disposé à l'intérieur d'un boîtier isolant (20) et que l'armature (28) du dispositif de maintient est constituée d'une partie de faible inertie et que la partie magnétisée (25, 26; 53) du dispositif de maintien est constituée soit par une bobine d'excitation (25), soit par un aimant permanent (53), et guidé verticalement dans ledit boîtier de manière à coulisser sur un arbre central (22), la partie de faible inertie étant montée en bout d'arbre central (22) solidaire du disque de répulsion (34), ledit boîtier comportant une admission d'air comprimé (27) dans sa partie haute pour le déplacement vers le bas du dispositif de maintien et un ressort d'enclenchement (24) pour le déplacement vers le haut de celui-ci, ledit disque de répulsion (34) faisant office de pont de contacts pour appliquer les contacts mobiles (35 et 36) sur les contacts fixes (37, 38) solidaires de bornes d'entrée et de sortie (39 et 40).

6. Disjoncteur hyper rapide selon la revendication 5 caractérisé en ce que les surfaces de contacts entre les contacts fixes (37, 38) et les contacts mobiles (35, 36) sont orientées obliquement par rapport à la direction de déplacement du disque de répulsion (34).

7. Disjoncteur hyper rapide selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le disque de répulsion (34) est muni d'une jupe périphérique (51) et est percé d'au moins une paire de trous (49, 50).

8. Disjoncteur hyper rapide selon l'une des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que le disque de répulsion (34) est amorti en fin de course par au moins un amortisseur (48).

9. Disjoncteur hyper rapide selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que l'armature (28) solidaire de l'arbre central (22) est maintenue écartée de la culasse (26) par un ressort d'armature (29).

Claims

1. Very high-speed circuit breaker having at its input (2) and output (3) terminals an oscillating series LC auxiliary circuit (8), comprising a capacitor (9) and a reactor (10) constituting part of an electrodynamic repulsion device (45) as well as a device for actuating the auxiliary circuit, the current edge arising from the discharge of the capacitor flowing through the said reactor (10) as soon as the auxiliary circuit is operated and then actuating a mobile contact bridge (34) which disconnects the link between the fixed contacts (37, 38) which are joined to the input and output terminals (39, 40), characterised in that the mechanism of the said very high-speed circuit breaker comprises a magnetic holding device (25, 26, 52, 53) [sic] of an armature (28) which locks the circuit breaker in the closed state under normal conditions, in that the device for actuating the auxiliary circuit (8) comprises a first semiconductor element (11) which can be controlled, and a second semiconductor element (12,12') which is a diode (12) or also a controllable element (12'), the second semiconductor element (12,12') being arranged in parallel on the said oscillating series auxiliary circuit (8) and on the first semiconductor element (11) but in the opposite direction to the latter.

2. Very high-speed circuit breaker according to Claim 1, characterised in that, insofar as the second semiconductor element is a controllable element (12'), a diode (54) is arranged in parallel on the first semiconductor element (11) but in the opposite direction to the latter.

3. Very high-speed circuit breaker according to Claim 1, characterised in that the first semiconductor element consists of a thyristor (11).

4. Very high-speed circuit breaker according to Claim 2, characterised in that the first semiconductor element (11) as well as the second semiconductor element (12') are thyristors.

5. Very high-speed circuit breaker according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the auxiliary circuit is associated with a mechanism which is arranged inside an insulating housing (20) and in that the armature (28) of the holding device consists of a part with weak inertia, and in that the magnetised part (25, 26; 53) of the holding device consists either of an excitation coil (25) or of a permanent magnet (53), and is guided vertically in the said housing in such a way as to slide on a central shaft (22), the part of weak inertia being mounted at the end of central shaft (22) which is joined to the repulsion disc (34), the said housing comprising an inlet for compressed air (27) in its top for the downward displacement of the holding device and a locking spring (24) for the upward displacement of the latter, the said repulsion disc (34) serving as a contact bridge for pressing the mobile contacts (35 and 36) against the fixed contacts (37, 38) which are joined to input and output terminals (39 and 40).

6. Very high-speed circuit breaker according to Claim 5, characterised in that the contact surfaces between the fixed contacts (37, 38) and the mobile contacts (35, 36) are aligned obliquely with respect to the direction of displacement of the repulsion disc (34).

7. Very high-speed circuit breaker according to Claim 5 or 6, characterised in that the repulsion disc (34) is supplied with a peripheral skirt (51) and is pierced with at least one pair of holes (49, 50).

8. Very high-speed circuit breaker according to one of Claims 5 to 7, characterised in that the repulsion disc (34) is damped at the end of travel by at least one damper (48).

9. Very high-speed circuit breaker according to one of Claims 5 to 8, characterised in that the armature (28) which is joined to the central shaft (22) is held at a distance from the yoke (26) by an armature spring (29).

Ansprüche

1. Hyperschneller Trennschalter, an dessen Eingangsklemme (2) und Ausgangsklemme (3) ein Steuer-LC-Serienschwingkreis (8) angeschlossen ist, der aus einem Kondensator (9) und einer Induktionsspule (10), die einen Teil einer elektrodynamischen Abstoßungsvorrichtung (45) bildet, sowie einer Vorrichtung zur Einschaltung des Steuerkreises besteht, wobei die besagte Induktionsspule (10) von der bei der Entladung des Kondensators auftretenden Stromspitze durchflossen wird, sobald der Steuerkreis eingeschaltet wird, und dann eine bewegliche Kontaktbrücke (34) betätigt wird, die die Verbindung zwischen den mit der Eingangs- und Ausgangsklemme (39,40) verbundenen festen Kontakten (37,38) unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus des besagten hyperschnellen Trennschalters eine magnetische Haltevorrichtung (25,26;52,53) für eine Magnetplatte (28) aufweist, die den Trennschalter unter normalen Bedingungen im geschlossenen Zustand verriegelt, daß die Vorrichtung zum Einschalten des Steuerkreises (8) besteht aus einem ersten, steuerbaren Halbleiter-Bauelement (11), und einem zweiten Halbleiter-Bauelement (12,12'), das eine Diode (12) oder auch ein steuerbares Bauelement (12') ist, wobei das zweite Halbleiter-Bauelement (12,12') parallel zu dem Abschnitt aus dem besagten Steuer-Serienschwingkreis (8) und dem ersten Halbleiter-Bauelement (11), aber bezüglich dieses Halbleiter-Bauelements (11) in umgekehrter Richtung angeordnet ist.

2. Hyperschneller Trennschalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das zweite Halbleiter-Bauelement ein steuerbares Bauelement (12') ist, eine Diode (54) parallel zu dem ersten Halbleiter-Bauelement (11), aber bezüglich dieses Halbleiter-Bauelements (11) in umgekehrter Richtung angeordnet ist.

3. Hyperschneller Trennschalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halbleiter-Bauelement ein Thyristor (11) ist.

4. Hyperschneller Trennschalter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halbleiter-Bauelement (11), sowie das zweite Halbleiter-Bauelement (12') ein Thyristor ist.

5. Hyperschneller Trennschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis mit einem Mechanismus kombiniert ist, der innerhalb eines Isoliergehäuses (20) angeordnet ist, und daß die Magnetplatte (28) der Haltevorrichtung aus einem Teil von geringer Trägheit besteht, und daß der magnetisierte Teil (25,26;53) der Haltevorrichtung aus entweder einer Erregerspule (25), oder einem Permanentmagneten (53) besteht, und in vertikaler Richtung in dem besagten Gehäuse so geführt wird, daß er auf einer zentralen Welle (22) gleitet, wobei der Teil von geringer Trägheit am Ende der zentralen Welle (22) angebracht ist, die mit der Abstoßungsscheibe (34) fest verbunden ist, wobei das besagte Gehäuse in seinem oberen Teil eine Öffnung (27) aufweist, über die Druckluft zugeführt werden kann, um die Haltevorrichtung nach unten zu verschieben, und eine Einschaltfeder (24) aufweist, um die Haltevorrichtung nach oben zu verschieben, und wobei die besagte Abstoßungsscheibe (34) als Kontaktbrücke dient, um die beweglichen Kontakte (35 und 36) gegen die festen Kontakte (37, 38) zu drücken, die mit der Eingangs- bzw. Ausgangsklemme (39 bzw. 40) fest verbunden sind.

6. Hyperschneller Trennschalter gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen zwischen den festen Kontakten (37, 38) und den beweglichen Kontakten (35, 36) schräg angeordnet sind bezüglich der Verschieberichtung der Abstoßungsscheibe (34).

7. Hyperschneller Trennschalter gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstoßungsscheibe (34) am Rand mit einem Mantel (51) versehen ist und mindestens zwei Bohrungen (49, 50) aufweist.

8. Hyperschneller Trennschalter gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprall der Abstoßungsscheibe (34) am Hubende durch mindestens einen Dämpfer (48) gedämpft wird.

9. Hyperschneller Trennschalter gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der zentralen Welle (22) fest verbundene Magnetplatte (28) durch eine Magnetplatten-Feder (29) von dem Magnetjoch (26) ferngehalten wird.

Dessins