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5.3.3 Principe de coupure
Dans une ampoule sous vide l'arc électrique commence dès
l'instant de séparation des contacts, se maintient jusqu'au
passage au zéro du courant et il peut être influencé par le
champ magnétique.
Arc diffus ou contracté sous vide
Lors de la séparation des contacts, divers points de fusion se
forment sur la surface de la cathode.
Ceci provoque la formation de vapeurs métalliques qui
soutiennent l'arc lui-même.
L'arc diffus se caractérise par une expansion sur la surface du
contact et par un stress thermique distribué uniformément.
A la valeur de courant assignée de l'ampoule, l'arc électrique
est toujours de type diffus. L'érosion du contact est très faible
et le nombre d'interruptions est très élevé.
Quand la valeur de courant coupé augmente (au-delà de la
valeur assignée) l'arc électrique tend à se transformer de
diffus en contracté par effet Hall.
En partant de l'anode, l'arc se contracte et au fur et à mesure
que le courant augmente, il a tendance à se concentrer.
L'augmentation de la température qui se produit au niveau de
la zone concernée provoque le stress thermique du contact.
Pour éviter la surchauffe et l'érosion des contacts, l'arc
est maintenu en rotation ; grâce à la rotation, l'arc devient
assimilable à un conducteur mobile à travers lequel passe le
courant.
Géométrie du contact à champ ma-
gnétique radial avec un arc rotatif
sous vide.
Tension
du système
Evolution des courbes du courant et de la tension dans une phase pendant l'interruption sous vide.
La géométrie en spirale des contacts des ampoules ABB
La géométrie particulière des contacts en spirale produit un
champ magnétique radial dans chaque zone de la colonne
d'arc concentrée sur les circonférences des contacts.
Une force électromagnétique qui agit tangentiellement
s'autogénère en provoquant la rotation rapide de l'arc autour
de l'axe des contacts.
De cette manière on force l'arc à tourner et à toucher une
surface plus grande par rapport à celle d'un arc contracté
fixe.
Tout ceci, limite non seulement le stress thermique des
contacts, mais rend aussi l'érosion des contacts négligeable
et, surtout, permet de contrôler le processus d'interruption
avec des courants de court-circuit très élevés.
Les ampoules sous vide ABB sont des ampoules à courant
zéro et elles sont exemptes de réamorçages.
La diminution rapide de la densité de courant et la
condensation rapide des vapeurs métalliques simultanément
au passage du courant à zéro, permettent de rétablir la tenue
diélectrique entre les contacts de l'ampoule en moins de
quelques millièmes de seconde.
Arc diffus.
Représentation de la transition d'arc diffus à arc contracté dans une
ampoule sous vide.
Courant de
court-circuit
Tension d'arc
Séparation
du contact
Contraction
Contraction sur l'anode
sur l'anode.
et sur la cathode.
Coupure du courant
de court-circuit
Temps
Tension de retour
(fréquence du système)
Tension transitoire de retour (TRV)
(fréquence élevée)
11
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