COUPE-CIRCUITS

Les coupe-circuits ont pour objet de protéger les circuits sur lesquels ils sont montés contre un courant d’intensité excessive. On les emploie sous forme de fusibles ou de disjoncteurs à maxima pour les courants très intenses.

Fusibles. — Les disposi lions données aux fusibles dépendent de la tension de la source qui les alimente et de l’intensité normale des circuits à protéger.

Ces fusibles sont constitués par des fils de plomb ou d’alliage fondanl à basse température, montés tantôt directement sur les bornes de l’appareil, tantôt sur de la fibre ou du mica et pris entre des œillets [fig. 70). Ils sont enfermés dans une enveloppe entièrement

Fig. 70. — Fusibles à fils et à œillets.

Fig. 71. — Fusibles dans des tubes en verre.

Faible intensité.

Fig. 72. ■

Grande intensité.

Fusibles à lames.

fermée, alin d'éviter les projections de métal fondu et en matière incombustible, généralement

de la porcelaine ou du verre ( fig . 71).

Pour les courants intenses, les fils sont remplacés par des lames ( fig . 72) ou des grilles fondues portant deux encoches disposées à angle droit qui permettent leur installation facile.

Coupe-circuits fusibles à 220 volts. — La distance des points de serrage doit être assez grande pour empêcher l’étincelle de persister à la rupture. Cette distance dépend de l'intensité. Il faut au moins :

2,a cm pour 2 ampères

3,o - — Ci —

Les vapeurs métalliques produites par la fusion du plomb peuvent amorcer un arc. On l’évite en rendant étanches les deux chambres contenant chacune un des pôles du coupe-circuit. A cet effet, le fond et les petits côtés du couvercle portent une rainure permettant d’emboîter la cloison qui sépare les pôles.

Les deux chambres sont ainsi rendues étanches, et, pour permettre l’évacuation des vapeurs provenant de la fusion du plomb, on a ménagé des trous percés dans le couvercle en face les points d'altachc des plombs.

La Compagnie française d' Appareillage électrique monte les fusibles sur barrettes amovibles [fig. 73) pour en rendre le remplacement plus facile et plus rapide.

Fig. 73. — Coupe-circuits à barrettes pour 220 volts de la Compagnie française d'Appareillage électrique.

A PPAIiEILLAGE

Coupe-circuits fusibles amovibles. — La Compagnie française d' Appareillage électrique présente une série complète de coupe-circuits à barrettes amovibles ( fig . 74), montés sur ardoise

Type unipolaire. Type bipolaire.

Coupe-circuit disposé sur sa monture.

Fig. 7t. — Coupe-circuits à barrettes de la Compagnie française d’Appareillage électrique.

ou sur porcelaine, avec barrettes en bois, en fibre, en amhroine ou en porcelaine. Ce système, qui se comprend à l'inspection des figures, a l'avantage de permettre le remplacement rapide

des fusibles ayant fonctionné, et l’emploi de l’appareil comme interrupteur en cas d'urgence.

La figure 75 montre un autre type de coupe-circuit interrupteur, établi par la Compagnie française de Constructions électriques, qui a l’avantage de fonctionner également comme interrupteur à levier, mais présente l’inconvénient de ne pas être aussi facilement amovible et remplaçable en cas de fusion du plomb.

Fig. Tô. — Coupe-circuit interrupteur de la Compagnie française de Constructions électriques.

Coupe-circuits pour haute tension. — La Compagnie française d' Appareillage électrique expose des coupe-circuits à barrettes [fig. 70) pour tensions de 2 400 à 5 000 volts. Les coupe-circuits

pour 5 000 volts portent des tubes à boules de verre à étranglement et renflement permettant le soufllage de l'étincelle; des coupe-circuits (4 500 volts), adoptés par la Compagnie électrique

A PP.VUEll.LACE

r/u secteur de la rive gauche de Paris , formés d'une boite en porcelaine munie de pinces-rossorls destinées à recevoir un tube porte-plomb en verre. Dans ce tube, se trouvent deux rondelles en ébonite percées d’un trou pour le passage du plomb et permettant le soufflage de l'étincelle. Ce coupe-circuit est peu encombrant, étant donnée la tension élevée pour laquelle il est établi.

Coupe-circuit pour haute tension, système Steele.

d'un courant alimenté par une source à liante tension, on a intérêt à disposer l’appareil pour que la rupture se produise dans l'huile. C'est ce que réalise l'appareil Steele, construit par la Compagnie générale de Constructions électriques ( fi g . 77).

À l'intérieur d'un tube en U rempli d’huile passe un fil de plomb qui le tient suspendu. Lorsque le courant atteint une intensité suffisante pour produire la fusion du plomb, le tube en U, qui n’est plus retenu, tombe; par suite une des extrémités du til de plomb est entraînée dans l’intérieur de l'huile, et l'arc se trouve rompu d'une manière très simple. La vitesse d’entraînement del’extrémité du (il de plomb dans I huile est double de celle de la chute du tube en U. La course du tube en U est limitée.

Fig. 77. — Coupe-circuit pour haute tension, système Steele.

Coupe-circuits à cornes pour hautes tensions. Pour éteindre facilement et rapidement l'arc formé au moment de la fusion d’un coupe-circuit, la Compagnie g< liera le de Constructions

1-iG. 78. — Coupe-circuit pour tableau de distribution. Fig. 79. — Coupe-circuit pour installations extérieures. Coupe-circuits à cornes de la Compagnie générale de Constructions électriques.

clectriques dispose le fil fusible entre les cornes ;/?//. 78), ou au-dessous de cornes 1 fi.y. 7b) en /.inc sur lesquelles, au moment de la fusion, l'arc formé vient s amorcer et s’éteindre par convection, comme dans les paral’oudres à cornes de Siemens.

Coupe-circuits à tube pour hautes tensions. — La maison Brown , Boveri et C'% de Baden,

Fig. 80. — 4Coupe-circuit à tube pour haute tension, de la maison Brown, Boveri et C;'.

dispose le fil fusible dans un tube de porcelaine qui sert de poignée pour sa pose, son enlèvement et son replacement faciles, et qui constitue en même temps une chambre isolante dans laquelle la fusion du fil se produit sans projections. Ces coupe-circuits se fixent sur des tableamx en marbre ou en fer, à l’aide de deux boulons et de deux écrous [fig. 80).

Coupe-circuits pour très hautes tensions.

— Pour des tensions très élevées, afin de séparer nettementlescoupe-circuitsdelaligneJ’ylWi/ememe Elektricitàts Gesellscliaft dispose les coupe-circuits sur un chariot (/?</. 81), disposé dans un châssis métallique en fer profilé, et que l’on manœuvre à l’aide d’un levier isolant.

En fin de course, le chariot s’enclenche et se trouve immobilisé par un petit ergot monté sur un levier analogue à une clef de Morse, et sur

Fermé, Ouvert.

Fig. 81. — Coupe-circuits tripolaires pour haute tension de l'Allgemeine Elektricitàts Gf sellschaft.

lequel il est nécessaire d’appuyer pour libérer le mouvement du chariot après remplacement des fusibles.

Coupe-circuits de haute tension pour installations extérieures. — Pour les installations à très haute tension, il peut être utile de disposer les coupe-circuits extérieurement aux locaux dans lesquels pénètrent les conducteurs. La figure 82 représente les dispositifs employés dans ce but par la maison Siemens et Halske, ainsi que les accessoires, pinces et perche, permettant

APPAREILLAGE

d'enlever ces coupe-circuits et de les replacer sans toucher aux appareils en communication avec les tensions élevées.

DISJONCTEURS A MAXIMA

Les disjoncteurs s’emploient pour rompre les circuits automatiquement et permettre de les rétablir facilement et rapidement après que la cause de leur fonctionnement a disparu.

Le disjoncteur est constitué par un électro-aimant Coupe-circuit à haute tension (10 000 volts).

traversé par le courant total, devant lequel est une armature maintenue éloignée par un ressort ou un poids antagoniste. Lorsque l’intensité atteint le maximum pour lequel l’appareil a été prévu, l’armature est attirée, elle déclenche un levier qui, sollicité luimême à son tour par un poids ou un ressort, rompt le circuit en agissant sur un interrupteur approprié.

On utilise quelquefois le déplacement du levier pour fermer le circuit d’une sonnerie d’avertissement. Nous reproduisons quelques modèles de ces disjoncteurs à titre d’exemple.

Disjoncteur de sécurité à maxima. —

Lorsqu’un disjoncteur a fonctionné, si l’on vient à fermer le circuit avant que le court-circuit ait occasionné le déclenchement du disjoncteur automatique, il peut en résulter des inconvénients pour les dynamos ou pour l’électricien chargé de la manœuvre. La Compagnie française de Constructions électriques a combiné un appareil [fig. 83) avec* lequel cet inconvénient ne se produit pas. En voici le principe :

Dans la manœuvre à la main, avant que l’enclenchement du disjoncteur se produise, un interrupteur coupe automatiquement le courant, de sorte que l’enclenchement du disjoncteur se fait sans aucun danger pour l'électricien.

Perche pour enlever et placer les coupe-circuits à haute tension.

Pinces pour coupe-circuits.

Fig. 82. — Coupe-circuits pour installations extérieures de la maison Siemens et llalske.

Fig. 83. — Disjoncteur à maxima de la Compagnie française de Constructions électriques.

Le disjoncteur enclenché, l'interrupteur se referme automatiquement, et si le court-circuit avait subsisté sur la ligne, le disjoncteur fonctionnerait de nouveau automatiquement au moment où l’interrupteur se referme.

Cet appareil, étudié plus spécialement pour la traction électrique, peut couper jusqu'à 600 volts. Il est muni d'un pare-étincelles à cornes amovibles en zinc.

Disjoncteur à maxima pour hautes tensions. — Ce dispositif, construit par la Compagnie generale de Constructions électriques , est établi pour couper automatiquement des circuits dont les tensions varient entre 3 000 et 10 000 volts. Le disjoncteur, dont le fonctionnement se comprend au simple examen de la figure 84 qui le représente, rompt d'abord, sous l'action de

Fie. 81. — Disjoncteur automatique pour haute tension de la Compagnie générale de Constructions électriques.

l’enroulement disposé sur 1 isolateur de gauche de la figure 84, les contacts permanents et, un peu plus tard, le contact du pare-étincelles formé par des cornes en zinc et des plaques de même métal qui les réunissent à la partie inférieure. L’arc amorcé sur le$ cornes s'éteint en se soufflant automatiquement.

L'appareil peut fonctionner également comme interrupteur provoquant à la main, en liront un levier par une chaîne, le déclenchement qui, d’ordinaire, est actionné par le courant.

Disjoncteur automatique à maxima de la maison Schukert. — Cet appareil [fig. 85) est

essentiellement caractérisé par un accouplement mécanique soumis à l'influence du courant, et disposé entre la poignée de l’appareil et les pièces mobiles de contact. Cet accouplement se déclenche automatiquement dès que le courant traversant l'interrupteur a dépassé l'intensité

APPAREILLAGE

maxima prévue. Les pièces de contact de l'interrupteur redeviennent libres et sont rappelées violemment dans leur position de repos par un ressort. La figure 86 montre la disposition schématique de l’appareil. Le tube métallique m, avec son prolongement cylindrique t, forme le support mobile des pièces de contact c et d de l’interrupteur; sous l’influence d’un ressort e, ce support, guidé en q et en r, tend à remonter et à interrompre ainsi le circuit. Dans le tube est logé librement le noyau de fer doux k , qui est muni, à sa partie inférieure, d’un épaulement x. Sur la figure 86 le levier se trouve enclenché, position dans laquelle il est retenu, lorsque l’intensité est normale par le cliquet i. L’intensité dépasse-t-elle un maximum déterminé, le noyau k est attiré vers le haut par le solénoïde que traverse le courant principal; l’épaulement x vient frapper contre la saillie y du cliquet, et celui-ci dégage le tube, qui remonte alors rapidement et interrompt ainsi le circuit, d'abord par le contact. principal c et ensuite par le contact auxiliaire d , lequel se trouve dans le champ d’un puissant souffleur magnétique. La figure 86 montre

Fig. 83. — Vue d’ensemble. Fig. 86. — Schéma.

Disjoncteur automatique à maximum de la maison Schuckert.

la position relative de la manette du cliquet et de la pièce intermédiaire après que l’interrupteur automatique a joué. Pour renclencher l’appareil, on ramène d'abord le levier à main dans la position d’ouverture, ce qui remet le cliquet en prise, puis on le retire vers le bas ; dans ce mouvement, le cliquet entraîne avec lui le support /, qui referme le circuit, d’abord en c/, puis en c, et arme en même temps les ressorts e et f. Si l’on referme l'interrupteur à la main avant que la cause qui l’a fait fonctionner ne soit supprimée, le circuit s’interrompt aussitôt par le jeu du noyau de fer doux, qui dégage de nouveau le cliquet.

Cette dernière propriété donne à l’interrupteur un sérieux avantage sur les appareils dans lesquels le levier à main est solidaiie des pièces de contact, de sorte qu’en enclenchant l’interrupteur à main on rétablit le circuit aussi longtemps que l’on maintient le levier dans sa

position de fermeture. Il est évident que cela suffit pour que des détériorations aient le temps de se produire.

DISJONCTEURS A MINIMA

Le but de ces appareils est de couper un circuit lorsque l’intensité du courant qui le traverse devient trop faible et qu’il y a lieu de craindre une inversion de courant, pour la charge des

Fig. 87. — Disjoncteur à minitna (le la Compagnie française Fig. 88. — Disjoncteurs déclenchement et rupde Constructions .électriques. ^ * ture brusque, de M. Fabius Henrion.

accumulateurs en particulier. Le disjoncteur à minima est constitué, en principe, par un électroaimant dont le fil est assez gros pour supporter sans chauffer le courant normal. Cet appareil,

enclenché à la main, maintient son armature attirée; mais, si le courant descend au-dessous d’une certaine valeur, l’armature, sollicitée par un ressort ou un poids réglable, s’éloigne de

Fio. 89. — Disjoncteur de M. J. -A. Genteur, pour grandes intensités.

Fig. 90. — Disjoncteur de ta Compagnie française d’Appareillage électrique.

l’électro-aimant et rompt le circuit. La rupture se fait directement dans un godet de mercure pour les courants de faible intensité, par un interrupteur à déclenchement pour les courants intenses.

APPAREILLAGE

La figure 87 représente le disjoncteur à minima de M. J. -A. Genteur pour courants de 1 à lo ampères, réglable par un contrepoids. La figure 90 représente le disjoncteur de la Compaynie française d' Appareillage électrique.

La figure 88 représente le disjoncteur à déclenchement et rupture brusque de M. Fabius Henrion, de Nancy, avec réglage à ressort.

La figure 89 représente un autre modèle de M. Genteur pour courants très intenses. En modifiant certains détails de construction, l’enroulement de l’électro-aiinant et les couplages, l'appareil peut fonctionner à volonté comme disjoncteur à minima , disjoncteur à maxima , et même comme disjoncteur « minima et à maxima.

Les disjoncteurs à minima servent également à couper le circuit de dynamos fonctionnant en dérivation sur un réseau. Ils suppriment du circuit toute dynamo dont, pour une cause quelconque, le courant tendrait à s’inverser.

Disjoncteur à minima de 2 000 ampères. — Pour les très grandes intensités, la Compaynie française de Constructions électriques présente l'appareil représenté figure 91 établi pour un courant de 2 000 ampères et une tension de 150 volts. L’électro-aimant qui doit produire le déclenchement est formé d’une barre de cuivre rectangulaire, et l’interrupteur est manœuvré par un

Fig. 91. — Disjoncteur à minima.

Fig. 92. — Disjoncteur monté sur colonne de commande.

Disjoncteur pour 2 000 ampères de la Compagnie française de Constructions électriques.

poids, qui, en basculant, dégage brusquement le plot en cuivre des balais de contact entre lesquels il établit la communication. L’interruption se fait en quatre points à la fois, et l’étincelle de rupture se produit sur un pare-étincelles facilement renouvelable.

La figure 92 représente un disjoncteur à minima de 2 000 ampères disposée en une colonne de commande portant un voltmètre et un ampèremètre montés sur un pupitre destiné à recevoir les feuilles de service. Le disjoncteur est complété par un interrupteur d’excitation solida-

l ise avec le disjoncteur, de telle façon que l’on ne puisse fermer le disjoncteur, si le circuit d'excitation n’est pas lui-même préalablement fermé, et qu'une fois le disjoncteur fermé, il soit impossible d'ouvrir le circuit d’excitation, afin d’éviter une fausse manœuvre.

CONJONCTEURS-DISJONCTEURS

Les dispositions de ces appareils remplissant alternativement les deux fonctions varient avec les problèmes à résoudre.

Le conjonctem -disjoncteur automatique de M. Fabius Henrion de Nancy (fi g. 9.3) est étudié

pour l’éclairage électrique des usines employant des accumulateurs sans machine spéciale pour la charge.

Lorsque la dynamo fonctionne, le conjoncteur-disjoncteur divise la batterie en deux moitiés et la monte en dérivation sur la dynamo pour la charge. Lorsque la machine s’arrête, l'appareil couple les deux batteries en tension, les sépare de la dynamo et les met sur le circuit d’éclairage. Il n’y a ainsi aucune interruption. Ce résultat est obtenu à l'aide d'un basculeur soumis, d’un côté, à l’action d’un solenoïde à fil lin monté en dérivation sur les bornes de la dynamo, et, de l’autre côté, à un contrepoids réglable par de la grenaille de plomb.

Les commutations se font par des tiges de

cuivre plongeant dans des godets de mercure.

Dans la charge en quantité, on intercale deux rhéostats de réglage dans chacune des deux batteries, afin de régler et d’égaliser la charge.

Le conjoncteur-disjoncteur de M. Féry (fig. 94), construit par M. Ducretel , met la batterie eu circuit sur la dynamo, lorsque la tension de celle-ci est suffisante pour la charge, et rompt le circuit automatiquement, lorsque le courant devient trop faible pour changer utilement la batterie. Cet appareil est constitué, en principe, par deux bobines convenablement intercalées dans le circuit et agissant sur une armature qui commande un interrupteur à mercure.

La bobine A se place généralement dans le circuit d’excitation; on peut aussi la placer en dérivation aux bornes de la dynamo ou bien encore, lorsque la machine est loin du tableau de distribution et reliée à celui-ci par des câbles conducteurs, on peut prendre la dérivation aux bornes d'attache de ces câbles sur le tableau de distribution ; cette bobine A constitue la partie conjonctive de l'appareil; quel que soit le mode de liaison employé; elle polarise les pièces polaires C, C et attire par conséquent la palette de fer doux M, mobile à l’intérieur de la bobine B, avec une force proportionnelle à la force électromotrice de la dynamo. Par suite de celte attraction, le circuit de charge se ferme en N par le godet à mercure D ; à ce moment la tension de la machine baisse et l’attraction de A diminue; mais la bobine B, entrant en action, maintient l’attraction en polarisant dans le sens convenable la palette de fer doux. M.

Supposons que, pour une cause quelconque, la force électromotrice de la dynamo aille en diminuant; il arrivera un moment où elle sera sensiblement égale à celle de la batterie; à ce moment il ne passera rien ou à peu près dans la bobine B; son action sur la palette sera donc sensiblement nulle. D'autre part, l’action attractive de A diminuera et, par suite, deviendra insuffisante pour maintenir attirée la palette de fer doux; le ressort R, qui équilibre l’action de A, produira la disjonction. Comme il ne passe alors dans la bobine B qu'un courant différentiel de faible intensité, la rupture aura lieu avec une faible étincelle.

La mise en charge et la rupture se produisent donc automatiquement au moment voulu.

Fig. 93. — Conjoncteur-disjoncteur de M. Fabius Henrion.

APPAREILLAGE

Supposons môme que le ressort R ne produise pas la disjonction à l’instant voulu, le courant se renversera dans la bobine B; par suite, les pôles de la palette changeant de signe, l'attraction se change en une répulsion qui, s’ajoutant à l’action du ressort R, assure la rupture du courant. Le commutateur de charge peut être fermé soit avant, soit après la mise en marche de la dynamo, la charge de la batterie se produira toujours sans crainte de renversement, de courant.

Fin. 94. — Conjoncteur-disjoncteur de M. Féry.

Dans certaines installations, la partie disjonctive automatique est seule indispensable ; même dans ce cas particulier, l’appareil spécialement construit pour cette application présente les mêmes avantages que le conjoncteur-disjoncteur ordinaire : 1° Rupture du courant quand sa valeur est très faible ; 2° Sécurité absolue, le courant ne pou vaut jamais se renverser sur la dynamo. .On le dispose alors en conservant seulement la partie disjonctive, et le contact sur la butée V peut être employé à allumer une lampe de couleur ou à mettre en action une sonnerie électrique servant d’avertisseur.