Brevet FR2124380A1 — publié le 19720922

la présente invention concerne un interrupteur électrique limi-teur d'intensité, convenant particulièrement à des appareils destinés à fonctionner dans le domaine des basses tensions (jusqu'à 1 000 V) et avec des courants à utilisation continue de l'ordre d'une 5 centaine d'ampères, dans lequel l'ouverture en cas de surintensité causée par court-circuit est provoquée automatiquement par les forces électrodynamiques de répulsion produites par le passage de courants forts de sens opposés dans deux branches parallèles et adéquatement rapprochées du circuit qui relie les contacts mobiles et les con-10 tacts fixes de l'interrupteur aux bornes d'alimentation et de charge, lesdites branches parallèles étant normalement constituées par les supports eux-mêmes des contacts mobiles et des contacts fixes. On connaît actuellement deux types d'interrupteurs limiteurs d'intensité à ouverture provoquée par les forces électrodynamiques 15 produites par le courant qui les traverse, savoir des interrupteurs à une ou plusieurs interruptions par pôle, dans lesquels les contacts fixes et mobiles sont reliés aux bornes d'alimentation et de charge à travers un circuit formant une spire ouverte, dont les supports de contacts forment deux branches parallèles parcourues 20 par des courants de sens opposés, et des interrupteurs à deux interruptions par pôle dans lesquels les contacts fixes et mobiles sont reliés aux bornes d'alimentation et de charge à travers un circuit formant une unique spire fermée dont les supports de contacts forment deux branches parallèles narcourues par des courants de sens 25 opposés. le but de l'invention est de réaliser un interrupteur éLectri-que limiteur d'intensité ayant un pouvoir d'interruption plus élevé, c'est-à-dire un interrupteur électrique limiteur d'intensité dans lequel la liaison électrique entre les contacts fixes et mobi-30 les et les bornes d'alimentation et de charge est réalisée de façon à produire des forces de répulsion plus élevées et, par suite, de plus grandes vitesses de séparation des contacts à égalité d'intensité appliquée, ou bien des forces de répulsion égales à intensité appliquée inférieure. 35 le but de l'invention est atteint au moyen d'un interrupteur électrique limiteur d'intensité pourvu d'au moins une interruption par pôle, chaque interruption comprenant deux contacts portés respectivement par des supports, lesdits contacts étant reliés électriquement à une borne d'alimentation et à une borne de charge par 40 l'intermédiaire d'un circuit dont lesdits supports, quand les 72 Ô3441 2 2124380 contacts sont fermés, forment deux branches parallèles parcourues par des courants de sens opposés, de telle sorte qu'une élévation de l'intensité au-delà d'une limite prédéterminée produise dans ces branches des forces électrodynamiques de répulsion capables de 5 vaincre l'antagonisme de moyens élastiques de retenue et de provoquer l'éloignement des supports pour séparer les contacts, ledit interrupteur étant caractérisé en ce que lesdites branches parallèles font partie d'une spire fermée que ledit circuit forme en correspondance de chaque interruption. 10 II apparaît évident que cet agencement introduit des perfec tionnements notables par rapport à la technique connue, aussi bien par rapport au cas d'un interrupteur à interruption unique par pôle (circuit à spire fermée unique), que par rapport au cas d'un interrupteur à deux interruptions par pôle (circuit à deux spires 15 fermées), étant donné qu'à chaque paire de contacts, c'est-à-dire à chaque interruption, est combinée une spire fermée correspondante de circuit, ce qui permet d'obtenir des forces de répulsion plus élevées et, par suite, de plus grandes vitesses d'éloignement des contacts à égalité d'intensité appliquée, ou bien des forces de 20 répulsion égales pour des intensités plus faibles ; il en résulte que des valeurs d'intensité plus petites donnent lieu à la séparation des contacts. En dernière analyse, l'interrupteur suivant l'invention permet de construire des appareils caractérisés, comparativement aux cons-25 tructions connues, par des temps de fonctionnement plus courts, et, par suite, à égalité de moyens d'extinction de l'arc, par une meilleure capacité de limiter la valeur maximale de l'intensité et de l'énergie que l'on laisse établir par l'interrupteur dans des conditions de court-circuit. 30 les caractéristiques de l'invention, ainsi que les avantages qu'elle apporte, seront mieux compris après étude de la description détaillée qui va suivre de quelques-unes de ses formes possibles de réalisation, et donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : 35 les figures 1, 2, 3 et 4 sont des coupes verticales qui montrent, en quatre états différents de fonctionnement, un pôle d'un interrupteur à deux interruptions par pôle conforme à une forme préférée de réalisation de l'invention : La figure 5 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 40 V-V de la figure 1 ; 72 03441 3 2124380 les figures 6, 7 et 8 sont des vues en élévation schématique qui montrent, en trois états différents de fonctionnement, un pôle d'un interrupteur à deux interruptions par pôle, conforme à une autre forme possible de réalisation de l'invention ; 5 Les figures 9, 10 et 11 sont des vues en élévation schématique qui montrent, en trois états différents de fonctionnement, un pôle d'un interrupteur à deux interruptions par pôle, conforme à une troisième forme possible de réalisation de l'invention ; Les figures 12, 13 et 14 sont des vues en élévation schématique 10 qui montrent, en trois états différents de fonctionnement, un pôle d'un interrupteur à deux interruptions par pôle, conforme à une quatrième forme possible de réalisation de l'invention ; et Les figures 15, 16 et 17 sont des élévations schématiques qui montrent,en trois états différents de fonctionnement, un pôle d'un 15 interrupteur à une unique interruption par pôle, conforme à une cinquième forme possible de réalisation de l'invention. L'interrupteur représenté sur les figures 1 à 5 comprend essentiellement un boîtier fixe 1 d'une matière électriquement isolante, portant deux conducteurs rigides 2 et 3 qui peuvent être reliés à 20 des câbles électriques d'alimentation et de charge (non représentés) au moyen de bornes à serrage 4 et 5 pourvues de vis de fixation 6 et 7, et une plaque annulaire conductrice 8 qui sert de support pour deux contacts fixes 9 et 10. A l'intérieur du trou de la plaque conductrice 8 est logée à coulissement une tige profilée 11 d'une 25 matière électriquement isolante, qui est commandée de façon à se déplacer entre la position de la figure 1 et celle de la figure 4j par un levier 12 calé sur un arbre de manoeuvre 13. Sur la tige 11 sont montés pivotants en 14 et 15 deux bras mobiles 16 et 17 d'une matière électriquement conductrice, qui sont reliés électriquement 30 aux conducteurs rigides 2, 3 au moyen de petits câbles flexibles 18, 19 et qui portent respectivement des contacts mobiles 20, 21 coopérant avec les contacts fixes 9, 10. Les deux bras mobiles 16, 17 portent, en outre, respectivement des pivots 22, 23, avec lesquels sont engagées les extrémités correspondantes de deux ressorts à 35 compression 24, 25, dont les autres extrémités sont engagées en 26, 27 avec la tige coulissante 11. 3nfin, les deux bras mobiles 16, 17 portent respectivement des paires d'ergots 28 et 29 (figure 5), dont le rôle apparaîtra plus loin. Au boîtier fixe 1 est ensuite adapté un couvercle 30, lui aussi en matière électriquement isolante, qui 40 délimite avec ledit boîtier deux chambres 31 et 32 d'extinction de 72 03441 4- 2124380 l'arc, à l'intérieur desquelles sont logés respectivement des groupes de plaques ferromagnétiques 33 et 34 de fractionnement de l'arc. En. supposant que la "borne 4 soit reliée à une alimentation et la borne 5 à une charge, on voit que, tant que les contacts mobiles 5 20, 21 sont en position de fermeture et d'appui contre les contacts fixes 9, 10 (figure 1), un circuit électrique à double spire fermée se trouve complété, circuit qui va de la borne 4 à la borne 5 à travers le conducteur rigide 2, le petit câble flexible 18, le bras mobile 16, le contact mobile 20, le contact fixe 9, la plaque con-10 ductrice 8, le contact fixe 10, le contact mobile 21, le bras mobile 17, le petit câble flexible 19 et le conducteur rigide 3. Dans cet état, les ressorts 24, 25 agissent sur les bras mobiles 16, 17 en tendant à les faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens contraire, respectivement, et en maintenant ainsi un 15 étroit contact entre les contacts mobiles 20, 21 et les contacts fixes 9, 10. Quand se présente une situation de court-circuit ou plus généralement de forte surintensité, les forts courants de sens opposés qui parcourent le bras mobile 16 et la plaque fixe 8 (branches paral-20 lèles de la première spire fermée) et ceux, également de sens opposés, qui parcourent la plaque fixe 8 et le bras mobile 17 (branches parallèles de la seconde spire fermée) produisent de fortes forces électrodynamiques de répulsion, qui forcent les bras mobiles 16, 17 à tourner respectivement dans le sens contraire des aiguilles 25 d'une montre et dans le sens des aiguilles d'une montre, de façon à provoquer la séparation des contacts mobiles 20, 21 des contacts fixes 9, 10 (les arcs qui se forment ainsi sont simultanément repoussés par les forces électro dynamiques qui tendent toujours à élargir une spire de courant, et attirés à l'intérieur de la chambre 30 d'arc par les plaques de matière ferromagnétique 33, 34). Pendant la première partie du mouvement de séparation des contacts, les bras mobiles 16-17 sont contrariés par la poussée opposée exercée par les ressorts 24, 25 ; puis, quand l'axe des ressorts a atteint et dépassé la droite joignant les pivots 26-14 ou 27-15, le couple des 35 ressorts s'inverse, et les bras mobiles 16,17 sont poussés rapidement vers la posiiâon de rotation maximale qui est définie par la rencontre entre le dos des bras et une âme centrale 35 de la tige profilée 11 (figure 2). Ensuite, l'intervention d'un élément approprié sensible à la forte intensité de courant (non représenté) logé dans un 40 boîtier 41 provoque 3a rotation dans le sens des aiguilles d'une 72 03441 5 2124380 montre de l'arbre de manoeuvre 13. En variante, lorsque ledit élément sensible n'est pas installé sur l'interrupteur, cette rotation dans le sens des aiguilles d'une montre de l'arbre 13 peut être provoquée à la main au moyen d'un levier 38. Cette rotation 5 provoque le déplacement vers la gauche sur la figure 2 de la tige profilée 11, et le déplacement analogue subséquent des bras mobiles 16, 17, lesquels rencontrent à un certain point des nervures appropriées 36, 37 du couvercle 30 (figure 3), qui provoquent la rotation des bras mobiles 16, 17, respectivement dans le sens des ai-10 guilles d'une montre et dans le sens contraire, jusqu'à ce que les axes des ressorts 24, 25 dépassent de nouveau en sens inverse les droites joignant les pivots 26-14 et 27-15, et que les ergots 28, 29 désiras mobiles 16-17 viennent en appui sur des saillies conformées en consoles appropriées 39, 40 de la tige profilée 11. Quand 15 l'interrupteur atteint la position finale de la figure 4, définie par des butées de fin de course (non représentées) combinées à l'arbre 13, l'interrupteur est prêt pour une nouvelle opération de fermeture du circuit, qui est facile à exécuter en agissant sur l'organe de manoeuvre 38 de façon à faire tourner l'arbre 13 en 20 sens inverse. Dans la réàlisation pratique de l'interrupteur suivant les figures 1 à 5, il faudra naturellement également prévoir des moyens permettant l'ouverture manuelle par l'opérateur, ainsi que l'ouverture en cas de surintensités insuffisamment fortes pour provoquer 25 des forces électrodynamiques capabîés de vaincre la poussée des ressorts 24, 25. Ces moyens ne font pas partie de l'invention, et, par suite, ils ne sont pas décrits ici en détail, ni représentés sur les dessins. D'une façon générale, ces moyens sont destinés à agir sur l'arbre de manoeuvre 13 de façon à en provoquer la rotation 30 de la position de la figure 1 à celle de la figure 4, afin de causer le déplacement de la tige 11 et celui des bras 16, 17 de la position de fermeture de la figure 1 à la position d'ouverture de la figure 4, ces déplacements étant rendus solidaires par la rencontre entre les ergots 28, 29 des bras 16, 17 et les saillies en 35 consoles 39, 40 de la tige 11. Les caractéristiques fondamentales de la présente invention se retrouvent inaltérées dans la forme de réalisation représentée sur les figures 6 à 8, qui montrent schématiquement un pôle d'un interrupteur à deux interruptions par pôle, dans lequel les deux 40 paires de contacts fixes et mobiles des deux interruptions sont 12 03441 6 2124380 reliées aux bornes d'alimentation et de charge (non représentées) au moyen d'un circuit à deux spires fermées (indiqué par les flèches A), qui comprend un premier conducteur rigide 51, un premier petit câble flexible 53, un premier bras mobile 55, un premier 5 contact mobile 57, un premier contact fixe 59, une plaque conductrice 61, un second contact fixe 60, un second contact mobile 58, un second bras mobile 56, un second petit câble flexible 54 et un second conducteur rigide 52. les deux bras mobiles 55, 56 sont articulés respectivement sur des pivots fixes 62, 63 et sont ap-10 puyés dans la position de fermeture de la figure 6 par des ressorts 64, 65 disposés entre des tenons 66, 67 portés par les bras moMles 55, 56 et des tenons 68, 69 portés par des supports mobiles 70, 71 articulés eux aussi sur les pivots mobiles 62, 63 et reliés à articulation par des tirants 72, 73 à une tige coulissante 74 ac-15 tionnée par un levier 75 calé sur un arbre de manoeuvre 76 commandé de la même manière que l'arbre 13 de la forme de réalisation des figures 1 à 5. En fonctionnement, quand il se produit un court-circuit ou plus généralement une forte surintensité, les forces électrodyna-20 miques élevées produites par les courants de sens opposés qui parcourent le bras mobile 55 et la plaque 61 (première spire fermée) et la plaque 61 et le bras mobile 56 (seconde spire fermée) forcent les bras mobiles 55-56 à vaincre l'action des ressorts 64, 65-qui, au début, contrarient et ensuite assistent,- pour tourner 25 respectivement dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre et dans le sens des aiguilles d'une montre, jusqu'à la position extrême définie par des butées fixes 77, 78 (figure 7). Ensuite, l'arbre de manoeuvre 76 est mis en rotation de façon à provoquer le déplacement de la tige 74 vers la position de la figure 30 8, dans laquelle, par suite de la rotation des supports 70, 71, les ressorts 64-65 recommencent à solliciter respectivement les bras mobiles 55, 56 en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens contraire, rotation qui est empêchée par deux butées 79, 80 portées par les supports 70, 71. Dans les condi-35 tions de la figure 8, l'interrupteur est préparé pour une nouvelle manoeuvre de fermeture que l'on opère par déplacement en sens inverse de la tige 74. Conforme encore aux caractéristiques de l'invention est la forme de réalisation des figures 9 à 11, dans laquelle les deux 40 paires de contacts fixes et mobiles des deux interruptions de 72 03441 7 2124380 chaque pôle de l'interrupteur sont reliées aux deux "bornes d'alimentation et de charge (non représentées) par un circuit à deux spires fermées (flèches B) qui comprend un premier conducteur rigide 101, un premier bras fixe 103, un premier contact fixe 105,un premier 5 contact mobile 107,une plaque mobile 109,un second contact mobile 108, un second contact fixe 106,un second bras fixe 104 et un second conducteur rigide 102. lia plaque mobile 109,qui constitue le support pour les contacts mobiles 107,108, est" rattachée à un manchon mobile 110 pourvu de deux entailles périphériques 111, 112, dans lesquelles 10 peuvent s'engager deux galets 113, 114 portés par des bras 115-116, articulés eux-mêmes à une tige en T 117 montée coulissante dans le manchon 110 et commandée par un arbre de manoeuvre 118 au moyen d'un levier 119. Deux ressorts 120, 121 agissent sur les bras 115, 116 de façon à les pousser l'un vers l'autre. 15 En fonctionnement, quand il se produit un court-circuit ou plus généralement une forte surintensité, les forces électrodynamiques élevées produites par les courants de sens opposés qui parcourent le bras fixe 103 et la plaque mobile 109 (première spire fermée) et la plaque mobile 109 et le bras fixe 104 (seconde spire fermée) 20 forcent la plaque 109 à vaincre l'action de retenue exercée par les ressorts 120, 121, par l'intermédiaire de la coopération entre les galets 113, 114 et les entailles 111-112, et à s'éloigner des bras fixes 103, 104 jusqu'à atteindre la position extrême définie par la rencontre avec des butées fixes 122, 123. le déplacement ulté-25 rieur de la tige 117, qui n'intéresse pas la plaque 109 ni le manchon 110, rétablit l'engagement entre les galets 113, 114 et les entailles 111-112 (figure 11) et prépare ainsi l'interrupteur pour une nouvelle manoeuvre de fermeture (que l'on opère par déplacement inverse de la tige 117). 30 Dans -une autre forme de réalisation suivant l'invention, repré sentée sur les figures 12 à 14, les deux paires de contacts fixes et mobiles des deux interruptions de chaque pôle de l'interrupteur sont à leur tour reliées aux bornes d'alimentation et de charge (non représentées) au moyen d'un circuit à deux spires fermées (flèche C) 35 qui comprend un premier conducteur rigide 1 51, un premier petit câble flexible 153, un premier bras mobile 155, un premier contact mobile 157, un deuxième contact mobile 159, une plaque conductrice mobile 161, un troisième contact mobile 160, un quatrième contact mobile 158, un deuxième bras mobile 156, un deuxième petit câble 40 flexible 154 et un deuxième conducteur rigide 152. Les deux bras 12 03441 8 2124380 mobiles 155, 156 sont articulés sur des pivots fixes 162, 163 et, quand ils sont dans la position de fermeture de la figure 12, ils sont maintenus en cette position par des ressorts 164, 165 interposés entre des tenons fixes 166, 167 et des tenons 168, 169 portés 5 par les bras 155, 156. La plaque mobile 161 est à son tour solidaire d'une tige coulissante 170 qui se termine en une tête en coin 171 et est actionnée par un arbre de manoeuvre 172 au moyen d'un levier 173. En fonctionnement, quand il se produit un court-circuit ou 10 plus généralement une forte surintensité, les forces électrodynamiques élevées produites par les courants de sens opposés qui parcourent les deux spires fermées formées par le bras mobile 155 et la plaque 161 (première spire) et par la plaque 161 et le bras mobile 156 (deuxième spireforcent les bras mobiles 155, 156 à 15 vaincre l'action d'abord antagoniste des ressorts 164, 165 et à se porter dans la position extrême définie par la rencontre avec des butées fixes 174, 175 (figure 13). La préparation de l'interrupteur à la manoeuvre ultérieure de fermeture est obtenue ensuite en déplaçant la tige 170 de façon à permettre à la tête en coin 171 20 de pénétrer entre les deux dos opposés des bras 155, 156, de vaincre ainsi l'action d'abord antagoniste des ressorts 164, 165 et de ramener les bras 155, 156 dans l'autre position extrême définie par la rencontre avec des butées fixes 176, 177 (figure 14). La fermeture de 1'interrupteur peut évidemment être effectuée ensuite en 25 déplaçant la tige 170 en sens inverse. Enfin les figures 15 à 17 montrent le cas d'un interrupteur à une seule interruption par pôle, réalisé conformément aux principes de l'invention. La structure de cet interrupteur est pratiquement pareille à une moitié de la structure de l'interrupteur représenté 30 sur les figures 6 à 8 ; c'est pourquoi elle ne sera pas décrite ici en détails, et pour la comprendre on se reportera auxdites figures 6 à 8, dont on a utilisé les chiffres de référence. La seule chose à mettre ici en évidence est que, cette fois,les deux contacts 57 et 59 sont reliés aux bornes d'alimentation et de charge 91, 92 au 35 moyen d'un circuit (flèches D) formé par une spire fermée unique, dont les supports 55 et 61 constituent deux branches parallèles parcourues par des courants de sens opposés. Il est évident que, de même qu'il est possible de réaliser un interrupteur à une seule interruption par pôle correspondant 40 pratiquement à la moitié de l'interrupteur des figures 6 à 8, il 12 Û3441 9 2124380 sera possible également de réaliser des interrupteurs à une seule interruption par pôle correspondant pratiquement à la moitié des interrupteurs des figures 1 à 5, 9 à 11 et 12 à 14. Ces interrupteurs seront évidemment caractérisés par un circuit formant une 5 spire fermée unique, dont les supports des contacts de l'interruption forment deux branches parcourues par des courants de sens opposés. 72 03441 10 2124380 REVENDICATIONS 1.- Interrupteur électrique limiteur d'intensité, pourvu, d'au moins une interruption par pôle, chaque interruption comprenant deux contacts portés respectivement par des supports, lesdits contacts 5 étant reliés électriquement à une borne d'alimentation et à une borne de charge par l'intermédiaire d'un circuit dont lesdits supports, quand les contacts sont fermés, forment deux branches parallèles parcourues par des courants de sens opposés, de telle sorte qu'une élévation de l'intensité au-delà d'une limite prédéterminée 10 produise dans lesdites branches des forces électrodynamiques de répulsion capables de vaincre l'action antagoniste de moyens élastiques de retenue et de provoquer 1'éloignement des supports pour séparer les contacts, ledit interrupteur électrique étant caractérisé en ce que lesdites branches parallèles font partie d'une spire 1 5 fermée que ledit circuit forme en correspondance de chaque interrup tion. 2.- Interrupteur selon la revendication 1, pourvu de deux interruptions par pôle, caractérisé en ce que ledit circuit forme deux spires fermées. 20 3.- Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux interruptions comprennent des premiers contacts respectifs disposés aux extrémités d'un support conducteur commun et des deuxièmes contacts respectifs disposés aux extrémités correspondantes de bras mobiles respectifs disposés et reliés électriquement 2 5 aux bornes d'alimentation et de charge, de telle sorte que les deux circuits reliant électriquement lesdites bornes auxdits deuxièmes contacts forment des spires ouvertes respectives)qui sont fermées quand les contacts sont fermés, et sont aLors reliées entre elles par ledit support conducteur commun. 30 4.- Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes contacts sont portés par des bras pivotants et sont maintenus en position de fermeture par des moyens élastiques, que la rotation des bras pour la séparation des contacts, sous l'action des forces électrodynamiques de répulsion, force à passer 35 brusquement d'une condition d'antagonisme à une condition d'assistance de ladite rotation. 5.- Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux interruptions comprennent des contacts fixes respectifs disposés à une extrémité de bras fixes respectifs disposés et reliés 40 électriquement aux bornes d'alimentation et de charge de façon que 72 03441 n 2124380 les deux circuits reliant électriquement lesdites bornes auxdits contacts fixes forment des spires ouvertes respectives, les deux interruptions comprenant en outre des contacts mobiles respectifs disposés aux extrémités d'un support conducteur mobile commun de fer-5 meture desdites spires. 6.- Interrupteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit support conducteur mobile commun est solidaire d'un support mobile par translation, retenu en position de fermeture des contacts par des moyens élastiques du type à rainure et languette. 10 7.- Interrupteur selon la revendication 1, pourvu d'une in terruption unique par pôle, caractérisé en ce que ledit circuit forme une unique spire fermée. 8.- Interrupteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'interruption comprend un contact mobile porté par un bras 15 pivotant maintenu en position de fermeture par des moyens élastiques, que la rotation du bras pour la séparation des contacts sous l'action des forces électrodynamiques de répulsion, force à passer brusquement d'une condition d'antagonisme à une position d'assistance de ladite rotation. 20 9.- Interrupteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'interruption comprend un contact mobile porté par un bras mobile en translation et retenu dans la position de fermeture des contacts par des moyens élastiques du type à rainure et languette.