CA1256918A - Interrupteur electrique a ecran - Google Patents

Interrupteur electrique a ecran

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CA1256918A
CA1256918A CA000496137A CA496137A CA1256918A CA 1256918 A CA1256918 A CA 1256918A CA 000496137 A CA000496137 A CA 000496137A CA 496137 A CA496137 A CA 496137A CA 1256918 A CA1256918 A CA 1256918A
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CA000496137A
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Andre Haury
Christian Blanchard
Elie Belbel
Michel Lauraire
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Telemecanique SA
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Telemecanique Electrique SA
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    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/32Insulating body insertable between contacts

Abstract

DE DIVULGATION Interrupteur dans lequel un écran passant entre les contacts effectue un cisaillement de l'arc d'ouverture. L'écran est associé à un étui entourant un support de contacts et glisse sur celui-ci lorsque la pression des gaz qu'il reçoit le déplace avec une vitesse qui est fonction de l'énergie de l'arc. Cet interrupteur est en particulier applicable aux appareils de protection devant limiter des courants accidentels ou à des appareils de coupure traversés par des courants établis relativement importants.

Description

~L;25~

L'invention se rapporte à un interrupteur électrique contenant dans un boltier un écran isolant qui est déplacé rapidement entre les deux contacts pour déstabiliser l'arc apparaissant à
leur ouverture par cisaillement contre une paroi isolante voisine.

De tels interrupteurs qui opèrent une coupure extrêmement rapi-de des courants peuvent être avantageusem~ent utilisés soit dans des appareils où associations d'appareils, destinés notamment à
10 protéger les lignes contre les courants de court-circuit, soit dans des appareils de coupure ayant à interrompre des courants établis importants.

On connait dé~à des interrupteurs à écran présentant la consti-tution mentionnée ci-dessus et dans lesquels l'écran est propulsé soit par des moyens électromagnétiques placés en série, soit par des moyens élastiques.

Dans tous les cas, il n'est pas aisé d'établir un synchronisme 20 et/ou une relation entre la vitesse de déplacement de l'écran et la croissance ou le niveau du courant à interrompre ; le but que se propose l'invention est donc de fournir des moyens susceptibles de conférer à un interrupteur à écran la propriété
de couper les courants d'une manière telle que cette vitesse de coupure soit d'autant plus élevée que ceux-ci seront plus importants, et grâce à une exploitation de l'énergie de l'arc apparaissant à la coupure.

~.

~2~i6~

Selon l'invention, le but recherché est atteint grâce au fait que les deux contacts de l'interrupteur sont portés par une pièce de support isolante fixe, autour de laquelle coulisse la jupe d'un etui isolant mobile dont le volume interne/ qui est compris entre un fond de cet étui servant: de volet d'entraine-ment lorsqu'il est exposé à la pression des gaz et cette pièce de support, contient les deux contacts, l'écran étant déplacé
par le mouvement de cet étui au moins au moment où s'opère le cisaillement de l'arc.

Divers modes de mise en oeuvre de l'interrupteur, qui permettent notamment et non limitativement de faciliter l'incorporation de l'interrupteur dans des boîtiers de forme générale cylindrique comparables à ceux utilisés pour les fusibles ou les petits disjoncteurs d'installation, ne doivent nullement être consi-dérés comme une volonté de limiter le champ d'application de l'invention à de tels domaines techniques.

L'invention ainsi que des variantes de réalisation seront mieux 20 comprises à la lecture de la description ci-dessous et à l'exa-men des figures annexées qui l'accompagnent et parmi lesquel-les :

Les figures 1 et 2 ~eprésentent, dans une vue en éléva-tion avec coupe axiale par le plan RR' et dans une vue de côté en coupe transversale par le plan QQI, un mode de réalisation dans lequel l'écran est poussé par ~ci69~

l'étui, l'interrupteur ayant une fonction de limiteur de courant ;

Les figures 3 et ~ représentent de fa~on schématique une application possible de l'interrupteur à un appareil du type disjoncteur ;

La figure 5 montre dans une vue en coupe simplifiée un interrupteur qui répond à la constitution générale de la figure 1, mais qui met en ~uvre un contact fixe et un contact mobile ;

La figure 6 représente dans une vue en coupe simplifiée un dispositif de contact, pour un interrupteur conforme à l'invention, dans lequel l'écran presente une pastille de contact qui est comprise entre deux contacts mobi-les ; et Les figures 7 et 8 illustrent, en coupe axiale, deux interrupteurs selon l'invention dans lesquels l'écran est tiré par l'étui.

Dans le mode de réalisation réprésenté à la figure 1, l'inter-rupteur comprend deux contacts 1, 2 qui sont ici mobiles tous les deux. Ces contacts sont, par exemple, portés par deux leviers symétriques et parallèles 3, 4 qui sont pivotés en 5, 6 dans une chambre 8 appartenant à une pièce de support isolante . . ~ ~

fixe 7 et qui sont soumis à llaction de ressorts représentés schématiquement par 9, 10 pour que s'établisse la pression de contact Les moyens d'ouverture de ces contacts peuvent être de diffé-rentes natures selon le but recherché pour cette ouverture ; si l'interrupteur joue le rale d'un dispositif de protection contre des surintensités de courant importantes dans son cir-cuit, ces leviers pourront être actionnés chacun par une tige 10 de transmission se trouvant reliée à une palette ou un noyau magnetisable ~ui est elle-même attirée par une bobine placée en série avec les contacts ; si les intensités de courant que llon veut interrompre atteignent les valeurs limites que l'on ren-contre dans les court-circuits francs, ces leviers pourront être actionnés par les forces électrodynamiques développées dans ces leviers, d'une part, grâce à l'effet de boucle et, d'autre part, grâce à l'utilisation connue de pièces magnétisa-bles ~'attraction en forme de U.

20 Une pièce isolante de support 7 comporte une base 15 qui est par exemple solidaire d'un bo1tier 16 de l'appareil, et un fond transversal 17 qui est maintenu par des cloisons 18, 19 ; une première fente traversante 20 de la base est alignée avec une seconde fente 21 du fond dans un plan PP' qui est sensiblement un plan de symétrie. La surface extérieure 33 de la pièce iso-lante est, par exemple, cylindrique, voir figure 1 et reçoit avec un jeu fonctionnel permettant un coulissement, un étui 22 ~.256~

isolant de préférence cylindrique dont un fond 23 est placé au repos au voisinage du fond 17 et dont une jupe 24 porte au voisinage de SOIl extrémité 24a une goupille transversale 25 apte à se déplacer dans un dégagement oblong 26 de la pièce isolante parallèle au plan RR' ; ce dégagement s'étend jusqu'à
la première fente 20 dans laquelle se t.rouve et coulisse un écran isolant mince 27 qui est accouplé par une extrémité 28 extérieure à la chambre 8, à la goupille 25 elle-même reliée à
la jupe 24. Une seconde extrémité opposée 29 de cet écran se 10 trouve en position de repos illustrée de l'interrupteur au voisinage des contacts de celui-ci.

On constate que dans ce dispositif l'écran se déplace en meme temps que l'étui et que pour une position particulière de celui-ci l'extrémité 29 passe entre les contacts lorsque ceux-ci sont ouverts puis vient s'introduire sans jeu appréciable dans la fente 21 en divisant la chambre 3 en deux demi-chambres 8a, 8b qui sont alors isolées l'une de l'autre grâce à des recouvrements en chicane (30, 31) qu'établissent les bords 20 longitudinaux de l'écran 27 avec la pièce isolante 7, voir figure 2. Les contacts sont placés dans le volume interne 40a de l'étui.

Pour cette position particulière de l'étui et de l'écran ou au cours du déplacement vers celle-ci, des premiers évents 32, 37 de la jupe quittent la surface cylindrique 33 de la pièce isolante devant laquelle ils se trouvaient en regard, tandis ~i6~

que des deuxièmes évents 34, 35 de cette jupe viennent en re~ard d'ouvertures telles que 36a, 36b aboutissant respective-ment aux chambres 8a, 8b.

Dans le mode de réalisation illustré ici, l'amplitude des forces de répulsion, qui séparent par effet électrodynamique les leviers de contact lors du passa~e d'un courant excessif, arrivant par exemple par les conducteurs 38a, 38b reliés à la ligne, est améliorée par la présence autour des leviers de ln structures magnétisables en U, 39a, 39b. Des moyens d'amortis-sement sont prévus entre le boîtier et l'étui pour é~iter les rebondissements de celui-ci en fin de course, ains.i que des organes de réarmement qui redonnent à l'étui la position repré-sentée en sens inverse de F.

L'interrupteur fonctionne ici lors de l'apparition d'une surin-tensité dans le circuit, car celle-ci provoque d'abord la sépa-ration des contacts ; dès que celle-ci s'établit l'arc qui apparait entre eux crée dans la chambre 8 une pression qui est 20 communiquée par la seconde fente 21 à l'espace 43 situé entre les fonds 17, 23 et chasse l'étui dans le sens de la flèche F.
Ce mouvement extrêmement rapide fait effectuer au bord 41 de l'écran un cisaillement de l'arc contre la cloison 17 et établit simultanément un isolement électrique total entre les demi-chambres 8a et 8b.

, .

,9~

Les gaz dégagés par l'apparition de l'arc s'échappent alors par les évents de acon à ramener l'espace et les demi-chambres à
la pression atmosphérique.

Après une telle ouverture les contacts peuvent soit revenir en position de repos et s'appuyer ainsi sur les faces opposées de l'écran, soit encore être maintenus en position ouverte par des verrous non représentés ou par des moyens actionnés par un mécanisme lié à une palette ou noyau magnétisable associé à une 10 bobine 42 placée en série.

Dans llinterrupteur qui vient d'être décrit, les deux contacts~
qui sont placés dans un volume circonscrit par l'étui, s'ouvrent avant que s'effectue le déplacement de l'écran.

Dans un exemple d'application visible à la figure 3 l'écran 44 ou l'étui 45 si celui-ci lui est lié sans jeu, sont déplacés brusquement soit par un mécanisme élastique 4~' préalablement armé et libéré par un noyau ou palette d'une bobine magnétique 20 43', soit directement par des moyens 43", 46" ; dans ce cas, l'extrémité 47 de l'écran est biseautée pour séparer les deux contacts 48, 49, et l'arc qui apparalt alors provoque ~omme précédemment un mouvement de l'étui qui ajoute ici ses effets à
ceux du mécanisme ou du noyau mais après la séparation des contacts.

6~ ~

De même que dans l'exemple de la flgure 1, où l'ouverture des contacts précède le mouvement de l'écran, on peut associer llécran ~4 et. l'etui 45 avec un certain jeu axial X~' pour que l'ecran lorsqu'il est déplacé par les mo~ens 46 produise d'abord une ouverture initiale des contacts, le mouvement rapi-de pour le cisaillement de l'arc étant ensuite provoqué par l'entra;nement de l'écran par l'étui A la figure 4, l'étui lln et l'écran 111 sont liés axialement 10 et les leviers de contact mobiles 112, 113 sont déplacés avant eux soit simultanément par un mécanisme accumulateur d'énergie tel que 115 qui est déclenché comme précédemment par l'action d'une bobine 114, soit simultanément par des moyens de trans-mission mécaniques 117 associés à cette bobine. Il est égale-ment possible de prévoir une combinaison de ces moyens.

Dans les modes de réalisation qui viennent d'etre décrits, les deux contacts sont mobiles ; des dispositions comparables peuvent etre également utilisées si l'un des contacts est fixe, 20 tel que le contact 50 représenté à la figure 5 ; dans ce cas ce dernier ne se trouve pas sur le trajet suivi par l'écran 51.

Enfin, on peut s'arranger pour que les deux contacts mobiles 53, 52 utilisés comme précédemment s'appuyent en position de repos sur un contact intermédiaire commun 55, voir figure 6, qui est porté par l'écran 54 et qui pénètre en totalité dans ~ 25~

une fente 57 pour effectuer un cisaillement de l'arc, de préfé-rence contre un talon 56 de l'écran.

Un tel contact intermédiaire présente l'avantage de mettre en série deux tensions d'arc.

Dans les dispositions qui viennent d'être décrites, l'écran reçoit une poussée venant de la droite des figures ; dans la disposition représentée à la figure 7, l'écran 85 est soumis à
10 une traction exercée du côté gauche de la figure, grâce au fait que l'extrémité 86 de cet écran est solidaire du fond 87 de l'étui 88. La pièce de support 89 des contacts 90, 91 présente ici également un fond 92, mais celui-ci possède deux ouvertures 93, 94 qui permettent, d'une part, la transmission de la pres-sion régnant dans chacune des chambres 95a, 95b vers les espa-ces 96a, 96b placés entre ce premier fond et le fond 87 de l'étui 88 pour en provoquer le déplacement et, d'autre part, la vidange des gaz contenus dans ces chambres à travers les orifi-ces 97, 98 de l'étui. Afin d'effectuer un cisaillement de 20 l'arc, l'écran présente une ouverture lOQ à travers laquelle passent le ou les contacts mobiles, et pénètre avec un jeu fonctionnel dans une fente 101 du fond 92 a~ant même section ;
grâce à des guidages et chicanes latéraux comparables à ceux utilisés à la figure 2, l'écran établit un isolement électrique efficace entre les chambres 95a, 95b, 96a, 96b lorsque l'ouver-ture 100 est arrêtée dans la fente 101.

~L2~16~

Une variante de llappareil qui vient d'être décrit et qui est illus~rée à la figure 8 utilise une liaison de l'écran et de l'étui comparable à celle illustrée précédemment~

La pièce isolante 62 ~ui reçoit ici deux leviers de contact 63, 64 ne présente pas de fond, mais possède dans le plan PP' une nervure centrale 65 qui présente une ouve.rture 66 à l'intérieur de laquelle pénètrent les deux contacts 67, 68. Un étui 69 ayant un fond 70 possède également un jupe cylindrique 71 qui lO coulisse sur la surface 62s de la pièce isolante ; cet étui qui comporte au moins un écran plat, parallèle au plan longitudinal PP' tel que 72 qui s'applique sur la nervure 65 et possède une ouverture 65g, peut aussi en comporter un second 73. Cet écran, ou ces deux écrans, se prolongent latéralement jusqu'à la jupe en limitant deux demi-chambres 7~a, 74b qui communiquent uni-quement pour la position de repos de l'étui, voir figure 8 ;
comme précédemment des évents 75a, 75b établissent une mise à
l'atmosphère pour une certaine position de travail de l'étui ;
un orifice 77 peut être disposé entre l'extrémité 78 de la 20 nervure et le fond de l'étui pour faciliter ou controler la pénétration de l'air dans l'espace 80 lorsque l'étui est chassé
par les gaz dans le sens de la flèche F.

Toutes les dispositions mentionnées ci-dessus pour actionner les contacts et respectivement pour disposer un contact inter-médiaire sont ici également applicables à condition que ce dernier soit placé dans l'ouverture 66.

Bien que ni des moyens de limitation de position ou d'amortis-sement du mouvement des écrans et des étuis, ni des moyens de réarmement aptes à leur redonner une position de repos après un Eonctionnement n'aient été explicitement décrits, il convient de mentionner leur présence et leur fonction dans toutes les variantes.

Dans l'ens~mble des variantes de réalisation et modes de mise en ~uvre de l'interrupteur selon l'invention, le fond de 10 l'étui, qui peut le cas échéant comporter des orifices calibrés reliés ou non à l'atmosphère pour réduire la press.ion, sert de volet d'entralnement pour l'ensemble de l'étui et l'écran qui lui est relié avec ou sans jeu axial. La section de cet étui, qui pour des raisons de facilités techniques a été illustrée par une forme circulaire, peut également prendre un autre contour dans la mesure où cet étui ainsi que la pièce de support des contacts peuvent être réalisés par moulage de matières plastiques appropriées.

20 Bien que pour une simplification des dessins, les ressorts de pression de contact et des conducteurs souples pour l'amenée du courant aux leviers de contact n'aient pas été systématiquement représentes, on doit comprendre que ces éléments bien connus en soi sont en fait disposés dans l'interrupteur ou associés à
lui, ainsi que des moyens de réduction des manifestations e~té
rieures (bruits, fumées) qui sont provoquées par les arcs.

~L~5Ç;g~i3 Si l'interrupteur est appliqué à un appareil de coupure traver-sé en permanence par des courants établis ayant une intensité
nominale relativement importante, des moyens mécaniques manuels ou à électro-aimant seront naturellement mis en ~uvre pour opérer les ouvertures et fermetures de circuit correspon-dant à leur fonction ; dans ce cas également, des moyens de réarmement aptes à replacer l'étui dans sa position de repos seront associés à ces divers moyens de commande.

Claims (12)

Revendications de brevet
1. Dispositif interrupteur électrique contenant dans un boîtier un écran isolant qui est déplacé rapidement entre les deux contacts pour déstabiliser l'arc apparaissant à leur ouverture par cisaillement contre une paroi isolante voisine, caractérisé en ce que les deux contacts (1, 2) de l'interrup-teur sont portés par une pièce de support isolante fixe (7) autour de laquelle coulisse la jupe (24) d'un étui isolant mobile (22), dont le volume interne (40a) qui est compris entre un fond (23) de cet étui lui servant de volet d'entraînement lorsqu'il est exposé à la pression des gaz et cette pièce de support (7), contient les deux contacts, l'écran (27) étant déplacé par le mouvement de cet étui au moins au moment où
s'opère le cisaillement de l'arc.
2. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (27, 85) traverse une paroi (15) du support de contact (22, 89) et pénètre dans une fente (21, 101) d'une seconde paroi (17, 92), une chambre (B, 95a, 95b) étant comprise entre ces deux parois.
3. Dispositif interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre (8) est reliée à l'atmosphère par des ouvertures (36a, 36b, 34) d'une jupe (24) de cet étui (22) qui viennent en regard pour une position particulière de l'étui (22).
4. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (27) est associé axialement à
l'étui (22) par des moyens (25) disposés du côté de l'extrémité
(24a) de la jupe (24) de cet étui.
5. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (85, 72, 73) est associé axiale-ment à l'étui (88, 69) dans une région (86) voisine du fond (87, 70) de cet étui.
6. Dispositif interrupteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un seul écran (86) présentant une ouvertu-re (100) pour les contacts (90, 91), traverse une fente (101) portée par une paroi ou cloison (92) qui est pourvue d'ouvertu-res de transfert de fluide (93, 94).
7. Dispositif interrupteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins un écran (72) présentant une ouverture (65g) coopère avec une cloison voisine parallèle (65) ayant une ouverture (66) placée en regard de la précédente pour laisser passer des contacts (67, 68).
8. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un (50) des contacts de l'interrupteur est fixe et ne se trouve pas placé dans le trajet de l'écran (51).
9. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pièce magnétisable en forme de U (39a) entoure un levier (4) de contact mobile (2) pour développer dans ce levier des forces électromagnétiques qui s'ajoutent à
des forces de répulsion électrodynamiques auxquelles il est soumis.
10. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens électromagnétiques à bobine (43") respectivement (43') placés en série avec les contacts (48, 49) provoquent directement (46") ou indirectement (46') un déplacement initial de l'étui (45) respectivement de l'écran (44).
11. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens électromagnétiques à bobine (114) provoquent directement (117) ou indirectement (116) un mouvement initial d'ouverture des contacts (112, 113) placés en série avec ces moyens.
12. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étui (22) présente une forme cylindri-que de révolution et est associé à des moyens d'amortissement et de réarmement.
CA000496137A 1984-11-26 1985-11-25 Interrupteur electrique a ecran Expired CA1256918A (fr)

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