WATTRON, Denis, Paul, Edouard (176 Rue Principale, Schwenheim, Schwenheim, F-67440, FR)
| REVENDICATIONS 1) Dispositif de suppression d'un arc électrique (1) pour un coffret (2) supportant une surpression interne, en particulier un coffret antidéflagrant, caractérisé par le fait qu'il comporte : - au moins deux enveloppes isolantes (4) comportant, chacune, des moyens de contact (5) , d'une part, conçus aptes à se fermer suite à l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret (2) et, d'autre part, reliés aux phases (30, 31 et 32) d'un réseau électrique (3) ; - des moyens de retenue (7) conçus aptes à maintenir les moyens de contact (5) dans une première position dite position ouverte ; - des moyens (8) de maintien en position de fermeture desdits moyens de contact (5) sous l'effet de la force électrodynamique du courant électrique produite lors de la création de l'arc électrique. 2) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte trois enveloppes isolantes (4) comportant, chacune, des moyens de contact (5), d'une part, conçus aptes à se fermer suite à l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret (2) et, d'autre part, reliés aux trois phases {30, 31 et 32) d'un réseau électrique (3) triphasé. 3) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de contact (5) que comporte une enveloppe isolante (4) sont reliés à une phase (30 ; 31 ; 32) distincte de la phase à laquelle sont reliés les moyens de contact (5) que comporte une autre enveloppe isolante (4) . 4) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de contact (5) des enveloppes isolantes (4) sont raccordés entre eux par des moyens de raccordement (9) aptes à réaliser un court-circuit entre les phases (30 ; 31 ; 32) du réseau (3) , ceci en position fermée de ces moyens de contact (5) . 5) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé par le fait que les moyens de contact (5) sont constitués par un contact électrique fixe (50) et un contact électrique mobile (51) . 6) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, d'une part, le contact électrique fixe (50) que comportent les moyens de contact (5) d'une enveloppe isolante (4) est raccordé à une phase (30 ; 31 ; 32) du réseau électrique (3) et, d'autre part, le contact électrique mobile (51) que comportent les moyens de contact (5) d'une enveloppe isolante (4) est raccordé à au moins un autre contact électrique mobile (51) que comportent les moyens de contact (5) d'une autre enveloppe isolante (4) . 7) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les enveloppes isolantes (4) sont maintenues sous vide. 8) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que les enveloppes isolantes (4) comportent, chacune, un cylindre flexible (40) , associé à un contact électrique mobile (51) que comportent les moyens de contact (5) d'une telle enveloppe isolante (4) , et conçu pour permettre le déplacement de ce contact électrique mobile (51) sous l'effet de l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret (2) . 9) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le cylindre flexible (40) présente une surface dimensionnée en fonction d'une valeur seuil de la pression à l'intérieur du coffret (2) pour laquelle il convient de permettre le déplacement du contact mobile (51) . 10) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de maintien (8) sont constitués par des conducteurs électriques 80 et 81. 11) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les conducteurs électriques (80 ; 81) sont conçus, d'une part, pour être traversés par un courant de court- circuit créé suite à l'arc électrique et, d'autre part, pour que les courants de court- circuit, traversant les conducteurs électriques (80 ; 81) associés aux moyens de contact (5) d'une même enveloppe isolante (4) , sont de sens contraires. 12) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon les revendications 5 et 10, caractérisé par le fait que les conducteurs électriques (80 ; 81) des moyens de maintien (8) associés à une enveloppe isolante (4) sont situées de part et d'autre du contact électrique mobile (51) que comportent les moyens de contact (50) d'une telle enveloppe isolante (4) . 13) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de retenue (7) sont des ressorts assistés . 14) Dispositif (1) de suppression d'arc électrique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que lesdits moyens de retenue (7) sont constitués par un ressort mécanique (70) . 15) Coffret électrique (2) supportant une surpression interne, en particulier un coffret antidéflagrant, et alimenté par un réseau électrique (3), caractérisé par le fait qu'il comporte, intérieurement, un dispositif (1) de suppression d'un arc électrique conforme à l'une quelconque des revendications précédentes . |
L'invention concerne un dispositif de suppression d'un arc électrique pour un coffret supportant une surpression interne, en particulier un coffret antidéflagrant.
L'invention entre plus particulièrement dans le domaine des dispositifs de suppression d'un arc électrique pour des applications à forte énergie qui pourraient mener à une explosion d'un tel coffret.
Dans le domaine minier il est courant d'avoir recours à des coffrets antidéflagrants pour ce qui concerne l'installation électrique.
Plus particulièrement ces coffrets antidéflagrants sont conçus pour pouvoir être installés dans des environnements à atmosphères explosibles, autrement dit à risque potentiel d'explosion. En effet de tels coffrets lors d'une explosion interne due à la présence de méthane ne doivent pas blesser une personne se trouvant à proximité et ne pas propager l'explosion à l'ensemble de l'exploitation et par exemple une mine.
Bien que ces coffrets ont un comportement sûr, et offrent une bonne protection en basse tension ou faible énergie électrique, il en va tout autre pour les hautes tensions et fortes énergies électrique.
En effet, on voit l'apparition d'un arc électrique à l'intérieur du coffret antidéflagrant lors de problèmes d'isolements électriques. Plus particulièrement, cet arc électrique produit beaucoup de chaleur ce qui peut conduire à l'explosion du coffret et engendrer, notamment, de graves dommages pour une personne se tenant à proximité et propager l'explosion à toute la mine.
Il est alors bien évident que ces coffrets antidéflagrants présentent un risque non négligeable dans leurs utilisations avec des hautes tensions et hautes énergies.
Il existe des solutions techniques à bases d'électroniques pour supprimer un arc électrique dans le domaine de la haute tension notamment dans le cadre de la création et du transport d'énergie électrique. Cependant, ces solutions sont d'une part compliquées à mettre en œuvre, et d'autre part, très volumineuses ce qui rend leur intégration dans des coffrets antidéflagrants très difficile.
C'est dans le cadre d'une démarche inventive qu'il a été imaginé un dispositif de protection contre les arcs électriques pour coffret supportant quelques bars de pression, simple, mécanique et d'un dimensionnent réduit pouvant convenir à la taille d'un coffret antidéflagrant .
Ainsi l'invention concerne un dispositif de suppression d'un arc électrique pour un coffret supportant une surpression interne, en particulier un coffret antidéflagrant . Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comporte :
- au moins deux enveloppes isolantes comportant, chacune, des moyens de contact, d'une part, conçus aptes à se fermer suite à l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret et, d'autre part, reliés aux phases d'un réseau électrique ;
des moyens de retenue conçus aptes à maintenir les moyens de contact dans une première position dite position ouverte ;
- des moyens de maintien en position de fermeture desdits moyens de contact sous l'effet de la force électrodynamique du courant électrique produite lors de la création de l'arc électrique.
Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte trois enveloppes isolantes comportant, chacune, des moyens de contact, d'une part, conçus aptes à se fermer suite à l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret et, d'autre part, reliés aux trois phases d'un réseau électrique triphasé.
Une caractéristique additionnelle consiste en ce que les moyens de contact des enveloppes isolantes sont raccordés entre eux par des moyens aptes à réaliser un court-circuit entre les phases du réseau, ceci en position fermée de ces moyens de contact . Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de contact sont connectés aux phases du réseau au travers de deux contacts électriques.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de contact sont constitués par un contact électrique fixe et un contact électrique mobile.
Une caractéristique additionnelle consiste en ce que le contact électrique fixe que comportent les moyens de contact d'une enveloppe isolante est raccordé à une phase du réseau électrique et, d'autre part, le contact électrique mobile que comportent les moyens de contact d'une enveloppe isolante est raccordé à au moins un autre contact électrique mobile que comportent les moyens de contact d'une autre enveloppe isolante.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les enveloppes isolantes sont maintenues sous vide, notamment pour augmenter la tenue diélectrique entre le contact électrique fixe et le contact électrique mobile.
Une caractéristique additionnelle consiste en ce que les enveloppes isolantes comportent, chacune, un cylindre flexible, associé à un contact électrique mobile que comportent les moyens de contact d'une telle enveloppe isolante, et conçu pour permettre le déplacement de ce contact électrique mobile sous l'effet de l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret .
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de retenue de sont des ressorts assistés.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de retenue sont constitués par un ressort mécanique.
Finalement, l'invention concerne un coffret électrique supportant une surpression interne, en particulier un coffret antidéflagrant, alimenté par un réseau électrique, et comportant, intérieurement, un dispositif de suppression d'un arc électrique présentant les caractéristiques mentionnées ci- dessus .
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 représente de façon schématisée et en élévation un dispositif de protection pour coffret supportant une surpression interne et particulier un coffret antidéflagrant;
- la figure 2 représente de façon schématisée un schéma électrique de l'invention.
La présente invention entre dans le domaine des dispositifs de suppression d'un arc électrique pour coffrets électriques.
Tel qu'il est visible sur la figure 1, l'invention concerne un dispositif 1 de suppression d'un arc électrique.
Ce dispositif 1 est prévu apte à s'installer dans un coffret électrique 2 supportant une surpression interne, plus particulièrement un coffret antidéflagrant .
A ce propos, on observera que le coffret 2 est alimenté par un réseau électrique 3 venant alimenter les différents appareils électriques qui sont présents dans le coffret 2.
D'ailleurs, le dispositif 1 vient se connecter sur ce réseau électrique 3 et, notamment, sur les phases 30, 31 et 32 (plus particulièrement sur les trois phases 30, 31, 32 d'un réseau triphasé 3) qui composent ce réseau 3, ceci aux travers de contacts électriques (plus particulièrement au travers de trois contacts électriques pour un réseau triphasé 3) .
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif 1 peut être connecté sur les trois phases 30, 31, 32 du réseau 3 par seulement deux contacts électriques, l'un des deux contacts électriques étant relié entre deux des phases 30, 31 et 32 sans pour autant court-circuiter les phases en fonctionnement normal.
Selon l'invention, le dispositif 1 comporte au moins deux enveloppes isolantes 4 comportant, chacune, des moyens de contact électrique 5 , d'une part, montés à l'intérieur d'une telle enveloppe isolante 4 et, d'autre part, reliés aux phases (30, 31 et 32) d'un réseau électrique 3. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ce dispositif 1 comporte, en fait, trois enveloppes isolantes 4 comportant, chacune, des moyens de contact 5, d'une part, montés à l'intérieur d'une telle enveloppe isolante 4 et, d'autre part, reliés aux trois phases (30, 31 et 32) d'un réseau électrique triphasé 3.
Selon une autre caractéristique, les moyens de contact 5 que comporte une enveloppe isolante 4 sont reliés à une phase (30 ; 31 ; 32) distincte de la phase à laquelle sont reliés les moyens de contact 5 que comporte une autre enveloppe isolante 4.
Encore une autre caractéristique consiste en ce que les moyens de contact 5 des enveloppes isolantes 4 sont raccordés entre eux par des moyens de raccordement 9 aptes à réaliser un court-circuit entre les phases (30 ; 31 ; 32) du réseau 3, ceci en position fermée de ces moyens de contact 5.
En fait, ces moyens de contact 5 sont conçus pour permettre la suppression d'un arc électrique en court-circuitant les phases du réseau électrique 3 et en annulant les risques d'explosion du coffret 2.
A ce propos, on observera que cette suppression de l'arc est réalisée par le changement d'état des moyens de contact 5, passant d'une première position dite position ouverte (ou de repos) à une seconde position dite position fermée (et donc faisant contact) .
Plus particulièrement, ces moyens de contact 5 sont conçus aptes à se fermer suite à l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret 2 due à une dissipation d'énergie résultant de l'apparition d'un défaut, en particulier un arc électrique entre deux ou plusieurs phases du réseau 3.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de contact 5 (que comporte une enveloppe isolante 4) sont composés d'un contact électrique fixe 50 et d'un contact électrique mobile 51.
A ce propos, on observera que le contact électrique fixe 50 (que comportent les moyens de contact 5 d'une enveloppe isolante 4) est raccordé à une phase (30 ; 31 ; 32) du réseau électrique 3. En fait, les contacts électriques fixes 50 de deux enveloppes isolantes 4 distinctes sont, alors, raccordés à deux phases distinctes du réseau 3.
Le contact électrique mobile 51 que comportent les moyens de contact 5 d'une enveloppe isolante 4 est conçu pour venir en appui contre le contact électrique fixe 50 que comporte les moyens de contact 5 d'une telle enveloppe isolante 4 et, donc, fermer les moyens de contact 5 pour permettre à un courant de circuler.
Le contact électrique mobile 51 (que comportent les moyens de contact 5 d'une enveloppe isolante 4) est raccordé à au moins un autre contact électrique mobile 51 que comportent les moyens de contact 5 d'une autre enveloppe isolante 4.
En fait, le raccordement des contacts électriques mobiles 51 de plusieurs enveloppes isolantes 4 est réalisé par des moyens de raccordement 9 (plus particulièrement sous forme d'une barre conductrice) aptes à réaliser un court-circuit entre les phases (30 ; 31 ; 32) du réseau 3, ceci en position fermée de ces moyens de contact 5.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les enveloppes isolantes 4 sont à l'air et les contacts électriques 50 et 51 sont séparés l'un de l'autre d'une distance répondant aux conditions d'isolation électrique pouvant être de l'ordre de quelques dizaines de centimètres.
Cependant et selon un mode préféré de réalisation de l'invention visible sur la figure 2, les enveloppes isolantes 4 sont vides d'air et sont, en fait, maintenues sous vide. Ceci permet, avantageusement, de réduire, considérablement, la distance entre le contact électrique fixe 50 et le contact électrique mobile 51 et donc l'encombrement général du dispositif 1.
En particulier, dans cette configuration, les contacts 50 et 51 sont séparés par quelques millimètres.
On observera que le maintien sous vide de ces enveloppes isolantes 4 permet, d'une part, l'amélioration de la rigidité diélectrique entre le contact électrique fixe 50 et le contact électrique mobile 51 et, d'autre part, l'augmentation de pression entre une telle enveloppe isolante 4 et l'intérieur du coffret 2 assurant ainsi la fermeture des moyens de contact 5, ceci en cas de défaut (plus particulièrement en cas d'arc électrique) .
Selon une autre caractéristique de l'invention, le contact mobile 51 est maintenu en position ouverte par des moyens de retenue 7 qui peuvent être constitués, soit par des ressorts assistés, soit par un ressort mécanique 70 ou similaire.
Le contact électrique mobile 51 est relié à une liaison électrique flexible lui donnant la latitude nécessaire à son déplacement de la position ouverte à la position fermée.
En particulier, c'est ce contact électrique mobile 51 qui va se déplacer de la position ouverte à la position fermée.
Ce déplacement est permis par le fait qu'au niveau de ce contact mobile 51 l'enveloppe isolante 4 comporte encore un cylindre flexible 40 permettant le déplacement du contact mobile 51 entre la première position (ouverte) et la seconde position (fermée) .
Ainsi et selon une autre caractéristique, les enveloppes isolantes 4 comportent, chacune (plus particulièrement intérieurement) , un cylindre flexible 40, associé à un contact électrique mobile 51 que comportent les moyens de contact 5 d'une telle enveloppe isolante 4, et conçu pour permettre le déplacement de ce contact électrique mobile 51 sous l'effet de l'augmentation de la pression à l'intérieur du coffret 2.
Cette augmentation de la pression est due à une dissipation d'énergie suite à l'apparition d'un défaut, en particulier un arc électrique entre deux ou plusieurs phases du coffret 2.
Tout particulièrement, c'est la différence de pression entre la pression à l'intérieur du coffret 2 et la pression à l'intérieur de l'enveloppe isolante 4 qui va permettre au contact électrique mobile 51 de passer de la position ouverte à la position fermée.
En effet, une fois le contact fermé, l'arc électrique disparaît et se transforme en courant de court-circuit dans le coffret 2 ce qui entraîne une suppression de l'augmentation de la pression et évite l'explosion du coffret 2.
Plus précisément, c'est lorsque la valeur de la pression interne atteint ou dépasse une valeur seuil, dépendante de la pression interne du coffret 2 au repos, que le contact électrique mobile 51 va se fermer. Cette surpression peut aller de l'ordre de quelques centaines de millibars à quelques dizaines de bars suivant la surface du cylindre flexible 40.
A ce propos, on observera qu'un tel cylindre flexible 40 présente, alors, une surface dimensionnée en fonction d'une valeur seuil de la pression à l'intérieur du coffret 2 pour laquelle il convient de permettre le déplacement du contact mobile 51.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut compléter ce dispositif 1 par des moyens de maintien 8 en position de fermeture des moyens de contact 5, plus particulièrement du contact électrique mobile 51. Ces moyens de maintien 8 permettent, alors, de maintenir les moyens de contact 5 fermés si la pression dans le coffret 2 devient insuffisante. Ce maintien s'effectue sous l'effet de la force électrodynamique du courant électrique produite lors de la création de l'arc électrique.
On observera que les moyens de maintien 8 sont constitués par des conducteurs électriques 80 et 81.
En fait, les moyens de maintien 8, associés à une enveloppe isolante 4, sont constitués par des conducteurs électriques (80 ; 81) situées de part et d'autre du contact électrique mobile 51 des moyens de contact 5 que comporte cette enveloppe isolante 4.
Ces conducteurs électriques (80 ; 81) sont conçus pour être traversés par un courant de court- circuit créé suite à l'arc électrique.
A ce propos, on observera que ces conducteurs (80 ; 81) sont, en fait, conçus pour que les courants de court-circuit, traversant les conducteurs électriques (80 ; 81) associés aux moyens de contact (5) d'une même enveloppe isolante (4) , soient de sens contraires.
Ces courants de court-circuit de sens contraires vont, en fait, créer une répulsion au niveau du contact électrique mobile 51, permettant de maintenir celui-ci 51 en position fermée.
Finalement, l'invention concerne un coffret électrique 2, supportant une surpression interne (plus particulièrement un coffret antidéflagrant) , alimenté par un réseau électrique 3, et comportant, intérieurement, un dispositif 1 de suppression d'un arc électrique présentant les caractéristiques décrites ci- dessus .