FR2599548A1 - DC cut-off apparatus - Google Patents

Abstract

The invention relates to a DC cut-off apparatus. The subject is a DC cut-off apparatus comprising main contacts, a blast conduit and two arc displacement ramps, characterised in that it comprises means for diverting, upon opening the circuit breaker, part of the current to be cut off into a varistor 5. Application to DC circuit breakers.

Description

Appareil de coupure à courant continu
La présente invention concerne un appareil pour la coupure de réseaux ou de circuits à courant continu. Elle s'applique aux contacteurs et aux disjoncteurs. Dans la suite, on fera référence aux disjoncteurs.DC breaking device
The present invention relates to an apparatus for disconnecting networks or DC circuits. It applies to contactors and circuit breakers. In the following, reference will be made to circuit breakers.

Les disjoncteurs utilisés pour la coupure des courants continus comprennent généralement une cheminée de refroidissement de l'arc munie de rampes de déplacement de l'arc, et des bobines de soufflage magnétique ou autopneumatique. Circuit breakers used for breaking DC currents generally include an arc cooling chimney with arc displacement ramps, and magnetic or autopneumatic blow coils.

Ces équipements permettent de créer des grandes tensions d'arc et de refroidir efficacement les gaz chauds. These equipments make it possible to create high arc voltages and to effectively cool the hot gases.

Au delà de la limite du pouvoir de coupure, la tension d'arc diminue et la coupure n'est pas assurée. Beyond the limit of the breaking capacity, the arc voltage decreases and the break is not ensured.

Un but de la présente invention est d'accroitre le pouvoir de coupure d'un disjoncteur existant, par l'adjonction d'un équipement simple, cette adjonction ne nécessitant aucune modification majeure de l'appareil. An object of the present invention is to increase the breaking capacity of an existing circuit breaker, by the addition of simple equipment, this addition requiring no major modification of the device.

Selon l'invention, le moyen utilisé est une varistance disposée de telle sorte qu'une partie du courant à couper la traverse, lors d'une manoeuvre de coupure. According to the invention, the means used is a varistor arranged such that part of the current to be cut through it, during a breaking operation.

L'invention est précisée par la description ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma d'un disjoncteur à courant continu muni d'une varistance en parallèle sur les contacts principaux, - la figure 2 est un diagramme expliquant le fonctionnement du disjonc- teur de la figure 1, - la figure 3 est un schéma d'un disjoncteur à courant continu muni d'une varistance disposée dans la cheminée de soufflage. The invention is specified by the following description of two embodiments of the invention, with reference to the appended drawing in which - Figure 1 is a diagram of a DC circuit breaker provided with a varistor in parallel on the main contacts; FIG. 2 is a diagram explaining the operation of the circuit breaker of FIG. 1; FIG. 3 is a diagram of a DC circuit breaker provided with a varistor arranged in the blast pipe.

La figure 1 représente schématiquement un disjoncteur à courant continu comprenant un contact principal fixe 1, un contact principal mobile 2, une bobine de soufflage 3, des rampes de déplacement de l'arc 4 et A, des cloisons 6 pour diviser l'arc et une boite de soufflage (ou cheminée) 7. FIG. 1 diagrammatically represents a DC circuit breaker comprising a fixed main contact 1, a movable main contact 2, a blowing coil 3, arcing ramps 4 and A, partitions 6 for dividing the arc and a blow box (or chimney) 7.

Selon le premier mode de réalisation de l'invention, une varistance 5 est placée en parallèle sur les contacts principaux (entre les points A et B). La varistance 5 est elle-même en série avec des contacts auxiliaires 8 et 9 pouvant se fermer en même temps que les contacts principaux et pouvant s'ouvrir avec un léger retard (20 millisecondes par exemple) par rapport à l'ouverture des contacts principaux. According to the first embodiment of the invention, a varistor 5 is placed in parallel on the main contacts (between points A and B). The varistor 5 is itself in series with auxiliary contacts 8 and 9 can be closed simultaneously with the main contacts and can open with a slight delay (20 milliseconds for example) relative to the opening of the main contacts .

Le principe de l'invention est de faire passer dans la varistance, à partir d'une certaine tension d'arc, une partie du courant total à couper. The principle of the invention is to pass through the varistor, from a certain arc voltage, a portion of the total current to be cut.

Le courant diminue ainsi très rapidement dans le disjoncteur. En même temps, le courant dans la varistance augmente dans la même proportion jusqu'à un certain seuil, puis décroit relativement vite après. The current thus decreases very quickly in the circuit breaker. At the same time, the current in the varistor increases in the same proportion up to a certain threshold, then decreases relatively quickly afterwards.

Si la tension rétablie est plus faible que le seuil de tension de conduction de la varistance, le courant dans la varistance s'éteindra quand la tension d'arc arrive au seuil de tension de non conduction. If the restored voltage is lower than the conduction voltage threshold of the varistor, the current in the varistor will extinguish when the arc voltage reaches the non-conduction voltage threshold.

Si la tension rétablie est plus grande que le seuil de tension de conduction de la varistance, le courant résiduel restera en permanence, ce qui conduira à une destruction de la varistance par échauffement prolongé. Les contacts auxiliaires, qui s'ouvrent après les contacts principaux, permettent d'assurer une séparation galvanique qui supprime l'inconvénient précité. If the restored voltage is greater than the conduction voltage threshold of the varistor, the residual current will remain permanently, which will lead to a destruction of the varistor by prolonged heating. The auxiliary contacts, which open after the main contacts, provide a galvanic separation which eliminates the aforementioned drawback.

La figure 2 illustre les phénomènes présents lors de l'ouverture du disjoncteur. Figure 2 illustrates the phenomena present during the opening of the circuit breaker.

La courbe 13 représente la tension d'arc U, la courbe 15 le courant I dans la varistance, la ligne 14 la tension du réseau ou du circuit à couper. The curve 13 represents the arc voltage U, the curve 15 the current I in the varistor, the line 14 the voltage of the network or the circuit to be cut.

A l'instant to de l'ouverture, la tension d'arc croit ; un arc 12 (figure 1) s'établit entre les rampes 4 et 4A ; le courant I dans la varistance reste nul jusqu'à ce que la tension d'arc atteigne la valeur U1 de tension de conduction de la varistance. Lorsqu'à l'instant t1 cette valeur est atteinte, le courant dans la varistance croit très rapidement puis décroît relativement vite. At the instant to the opening, the arc voltage increases; an arc 12 (Figure 1) is established between the ramps 4 and 4A; the current I in the varistor remains zero until the arc voltage reaches the value U1 of the conduction voltage of the varistor. When at time t1 this value is reached, the current in the varistor grows very quickly then decreases relatively quickly.

Au temps t2, postérieur à to de 20 à 30 millisecondes, le contact auxiliaire 8, 9 s'ouvre. Ce temps to correspond à une faible valeur de l'intensité I dans la varistance ; à l'instant t3, lorsque la distance entre les contacts auxilaires est suffisante pour couper le courant résiduel, le courant dans la varistance s'annulle. At time t2, after 20 to 30 milliseconds, the auxiliary contact 8, 9 opens. This time to corresponds to a low value of intensity I in the varistor; at time t3, when the distance between the auxiliary contacts is sufficient to cut the residual current, the current in the varistor vanishes.

Ce dispositif a les avantages suivants 1/ réduction de la surtension lors de la coupure de courant faible ou de courant de charge à environ une fois la tension du réseau au lieu de 3 ou 4 fois habituellement. This device has the following advantages: 1 / reduction of the overvoltage during the low power failure or load current at about once the mains voltage instead of 3 or 4 times usually.

2/ réduction des temps d'arc des contacts principaux donc moins d'usure.2 / reduction of the arc times of the main contacts therefore less wear.

3/ amélioration de la coupure lors de la coupure de grands courants vers la limite de l'appareil par le transfert du courant dans la varistance.3 / improvement of the cutoff when breaking large currents towards the limit of the apparatus by the transfer of the current in the varistor.

Dans la variante de la figure 2, il n > y a pas de contacts auxiliaires 8 et 9. In the variant of FIG. 2, there are no auxiliary contacts 8 and 9.

Ces contacts sont remplacés par les intervalles de coupure 11, 11A, formés par des électrodes 10, 10A et les rampes 4, 4A adjacentes. These contacts are replaced by the cut-off intervals 11, 11A formed by electrodes 10, 10A and adjacent ramps 4, 4A.

La varistance 5, incorporée dans la cheminée 7, est reliée aux électrodes 10 et 10A respectivement. La varistance 5 est insérée dans le circuit par les arcs 13, 13A, par le développement de l'arc 12 dans la cheminée ou par amorçage lors de la coupure de faible courant. The varistor 5, incorporated in the chimney 7, is connected to the electrodes 10 and 10A respectively. The varistor 5 is inserted into the circuit by the arcs 13, 13A, by the development of the arc 12 in the chimney or by priming during the breaking of low current.

Les arcs 13, 13A se développent le long des électrodes 10 et 10A et des rampes 4, 4A pour s'éteindre en 14, 14A.  The arcs 13, 13A develop along the electrodes 10 and 10A and ramps 4, 4A to turn off at 14, 14A.

Les varistanoes utilisées sont avantageusement à base d'oxyde de zinc (ZnO), et réalisées par empilage de pastilles connectées électriquement en série et en parallèle. The varistanoes used are advantageously based on zinc oxide (ZnO), and produced by stacking pellets connected electrically in series and in parallel.

On choisit une varistance dont la tension de conduction est comprise entre 75 et 90% de la tension du réseau ou du circuit à couper. A varistor is chosen whose conduction voltage is between 75 and 90% of the voltage of the network or of the circuit to be cut.

L'invention s'applique aux contacteurs et disjoncteurs à courant continu, à soufflage magnétique.  The invention applies to DC contactors and circuit breakers with magnetic blow.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1/ Appareil de coupure à courant continu comprenant des contacts principaux, une cheminée de soufflage et deux rampes de déplacement d'arc, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour dériver, lors de l'ou- verture du disjoncteur, une partie du courant à couper dans une varistance (5).1 / dc breaking apparatus comprising main contacts, a blast pipe and two arc displacement ramps, characterized in that it comprises means for deriving, at the opening of the circuit breaker, a part current to be cut in a varistor (5). 2/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite varistance est disposée en parallèle sur les contacts principaux (1, 2) et en série avec des contacts secondaires (8, 9) associés à des moyens assurant une ouverture retardée par rapport à celle des contacts principaux.2 / cutting device according to claim 1, characterized in that said varistor is arranged in parallel on the main contacts (1, 2) and in series with secondary contacts (8, 9) associated with means ensuring a delayed opening by compared to that of the main contacts. 3/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la varistance (5) est disposée dans la cheminée (7), chacune de ses bornes étant reliée à une électrode (10, 10A) constituant avec la rampe (44A) de déplacement d'arc correspondante, un intervalle d'amorçage et de coupure.3 / cutting device according to claim 1, characterized in that the varistor (5) is disposed in the chimney (7), each of its terminals being connected to an electrode (10, 10A) constituting with the ramp (44A) of corresponding arc displacement, a boot and cutoff interval. 4/ Appareil de coupure selon ltune des renvenoications 1 à 3, caractérisé en ce que la varistance (5) est à base d'oxyde de zinc.4 / Cutting apparatus according to one of renvenoications 1 to 3, characterized in that the varistor (5) is based on zinc oxide. 5/ Appareil de coupure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension de conduction de la varistance (5) est comprise entre 75 et 90% de la tension du réseau à couper.5 / switching device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conduction voltage of the varistor (5) is between 75 and 90% of the mains voltage to be cut. 6/ Appareil de coupure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la varistance (5) est formée de pastilles élémentaires montées en série et en parallèle. 6 / cutting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the varistor (5) is formed of elementary pellets connected in series and in parallel.