Brevet FR2133596A1 — publié le 19721201

~1" 2133596 la présente invention se rapporte en général aux interrupteurs et disjoncteurs, et concerne plus particulièrement les dispositifs de chute d'arc pour ces appareils. L'invention concerne plus particulièrement les interrup-5 teurs de tableaux de commande destinés, par exemple aux applications de 250 volts courant continu et 600 volts courant alternatif. Des interrupteurs principaux et des interrupteurs de dérivation peuvent être utilisés conjointement, les interrupteurs principaux transmettant naturellement un courant de charge plus fort. 10 L'application particulière d'interrupteurs faisant l'objet de la présente demande, est destinée aux caractéristiques d'intensité de 800 ou 1 200 ampères sous une tension, par exemple de 600 volts courant alternatif. Il est désirable, selon la technique connue, de pourvoir ces appareils de chutes d'arc utilisant des plaques métalliques espacées et aimantables destinées à refroidir efficacement et à désioniser les arcs tirés entre les contacts au cours de leur ouverture et d'assurer ainsi une interruption rapide du circuit. L'invention a principalement pour objet d'offrir une chute 20 d'arc perfectionnée pour interrupteurs ou disjoncteurs, ayant une capacité de transmission de courant relativement élevée, et utilisant à la fois des contacts principaux et d'arc, l'interruption de fortes intensités dans ces interrupteurs ou disjoncteurs pouvant produire un arc aux contacts principaux aussi bien 25 qu'aux contacts d'arc. L'invention réside donc, d'une façon générale, dans une chute d'arc comprenant un certain nombre de plaques parallèlement espacées de métal aimantable, caractérisée par le fait que chaque plaque présente une fente principale s'adaptant aux con-30 tacts principaux aussi bien qu'aux contacts d'arc, et qui est délimitée par les bords de la plaque s'étendant à proximité immédiate des contacts séparables principaux et d'arc de l'interrupteur ou disjoncteur dans lequel la chuté d'arc est utilisée. Avec cette chute d1 arc perfectionnée, le même ensemble 35 grille-plaque a pour fonction d'éteindre 1'arc à la fois aux contacts d'arc et aux contacts principaux. On a observé que dans certaines applications et avec certaines valeurs de courant, les arcs amorcés entre les contacts 72 11254 2133596 principaux au moment de leur séparation peuvent avoir tendance à séjourner dans les angles des fentes principales des plaques de chute d'arc, au lieu de se déplacer dans celles-ci. Afin de supprimer cette condition indésirable, l'invention propose en 5 outre de pourvoir chaque plaque de chute d'arc de fentes secondaires à extrémités fermées, s'étendant intérieurement dans la plaque correspondante à partir des angles de sa fente principale, et présentant une configuration empêchant les arcs de séjourner à ces angles, et les forçant à se mouvoir dans la plaque 10 sous l'action des forces magnétiques établies par l'amorçage de l'arc. Les fentes secondaires dans chaque plaque s'étendent de préférence obliquement en direction de la ligne médiane longitudinale de la plaque, et sont incurvées dans une forme particulièrement préférée de réalisation de l'invention. 15 L'invention sera maintenant décrite plus en détail à titre d'exemple seulement, en référence aux dessins annexés illustrant des formes préférées de .réalisation, et sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, en élévation de face, d'un tableau de co'mmande utilisant des interrupteurs réa- 20 lisés selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de l'intérieur d'une boîte d'interrupteur du tableau de commande, montrant, en plan de dessus, un interrupteur multipolaire utilisant les chutes d'arc perfectionnées selon l'invention ; 25 - la figure 3 est une vue agrandie, en plan de dessus, de l'une des chutes d'arcs représentées à la figure 2 ; - la figure 4- est une élévation de côté, partie en coupe, montrant 1'interrupteur dans sa position d'ouverture complète du circuit ; 30 - la figure 5 est une vue similaire à la figure 4 mais mon trant l'interrupteur dans sa position de fermeture ; - la figure 6 est une élévation de côté fragmentaire, partie en coupe, d'une construction perfectionnée de chute d'arc et des contacts fermés ; 35 - la figure 7 est une vue en perspective du support de con tacts fixes ou plaque de borne de la chute d'arc portant une cor ne d'arc fixe et les contacts principaux fixes de l'interrupteur - la figure 8 illustre, en perspective, une enceii^veouppe 72 11254 -3- 2133596 isolante pour les plaques d'arc métalliques espacées de la construction perfectionnée de chute d'arc ; - la figure 9 illustre une forme de plaque d'arc métallique telle que celle utilisée dans la construction perfectionnée 5 de chute d'arc ; - la figure 10 illustre un autre type de plaque d'arc métallique ; - la figure 11 illustre, en plan, la plaque de dessus ou couvercle de la chute d'arc; et 10 - la figure 12 illustre une autre forme encore de plaque d ' arc. En référence aux dessins, et en particulier à la figure 1, le tableau de commande représenté, portant la référence générale 1, peut comprendre un interrupteur principal en 2, et plu-15 sieurs interrupteurs de lignes de dérivation, de 3 à 9. Bien que non représenté, on peut supposer que les connexions de ligne commune des contacts principaux de l'interrupteur sont connectées au moyen de connexions de distribution aux interrupteurs de dérivation 3 à 9» eux-mêmes destinés à commander divers cir-20 cuits secondaires, selon la technique classique. L'invention ne se rapporte pas aux interrupteurs de lignes de dérivation qui peuvent être de tout type convenable, tel qy.e celui décrit dans le Brevet Etats-Unis 3 525 835; par exemple. L'invention se rapporte à un interrupteur .tel que l'inter-25 rupteur principal de la section 2 du tableau de commande, selon la description plus détaillée qui va suivçe . En référence à nouveau à la figure 1, les sections 2 à 9 du tableau de commande abritant les divers interruptetu?s sont fermées par/portes pourvues chacune de mécanisme de manette per-30 mettant le fonctionnement manuel de l'interrupteur associé. Ainsi, l'enceinte 12 de la section 2 de l'interrupteur principal est fermée d'un couvercle 13 monté à charnière en 14 et auquel est associé un loquet 15 pour le cadenasser, lequel couvercle 13 porte un mécanisme de commande manuelle de l'interrupteur eom-35 prenant une manette extérieure 11 montée sur ia porte 13 au moyen d'une tige 11a_ (voir figures 4 et 5). A cette tige 11a_ est fixée, pour mouvement de pivotement simultané, une plaque rotative 16 disposée sur l'intérieur du couvercle 13 et portant un axe 17 excentrique par rapport à l'axe de pivotement de la 40 72 11254 -4_ 2133596 manette 11. Sur cet axe 17 est montée pivotante une biellette d'accouplement 18 dont l'autre extrémité est articulée sur une glissière 19 montée à coulisse sur l'intérieur du couvercle 13 au moyen d'un dispositif convenable, tel que des doigts de gui-^ dage 20, et est accouplée au mécanisme de manoeuvre 22 de l'interrupteur, quand la porte 13 occupe sa position de fermeture, de manière à actionner l'interrupteur selon le mouvement manuel de la manette 11 à ses positions "en circuit" et "hors circuit". Ainsi qu'il ressort des figures 4 et 5, le mécanisme 22 x|q de manoeuvre d'interrupteur, lequel est du type à genouillère à basculement, a pour fonction d'ouvrir et de fermer, les contacts 24 et 25 . Les contacte mobiles 25 de l'interrupteur comprennent un contact d'arc 25ç_ (voir également figures 2 et 3) et deux paires de contacts principaux 27, 28, dont chaque jeu 27 ou 28 /jt, comprend deux doigts de contact 27a. ou 28ja„ La totalité des contacts sont percés de trous latéraux 30 (figure 4) destinés à recevoir une tige de pivotement 31 tourillonnée dans les rebords descendants 33a, d'un support 33 de contacts fixé à une barre d'entre toisement* 34- qui s'étend latéralement dans les 2o trois pôles A, B, 0 de l'interrupteur 10, selon l'illustration plus détaillée de la figure Le contact mobile d'arc'25c de chaque bloc polaire est rappelé par ressort en sens inverse des aiguilles d'une montre (figures 4, 5) sur sa tige de pivotement 31 par un ressort de 2^ compression 35, de sorte que lorsque l'interrupteur 10 se ferme, ainsi qu'illustré à la figure 5, le ressort 35 se trouve comprimé afin d'accroître la pression de contact. Les contacts principaux 27, 28, sont pourvus de leurs propres ressorts individuels de compression 36 dont les extrémités supérieures repo-jq sent dans des supports cupulaires 36a fixés au support 33 de contacts mobiles. Le mécanisme 22 de genouillère du type à basculement comprend une paire de biellettes de genouillère articulée 37, 38, composées chacune en fait de deux éléments de biellettes paral--zfo lèlement espacés. La biellette 37"est articulée au moyen d'un axe de pivotement 42 à une paire de supports de manoeuvres espacés 40 fixés à la barre d'entretoisement isolante 34 au moyen de vis 41. Les deux biellettes ou branches 37) 33 de la genouillère sont articulées mutuellement au moyen d'une rotule 44 à 72 11254 -5- 2133596 laquelle sont également reliés deux ressorts 46 de traction de genouillère, dont les autres extrémités sont fixées à une tige 48 s'engageant dans les fentes 49 des extrémités des branches 50b des renvois 50 qui sont montés pivotant sur des axes fixes-^ 51. Chaque pivot-fixe 51 consiste en fait en un rivet qui passe à travers la paroi latérale correspondante 53a d'un bâti de support 53» Du précédent exposé, il ressort que la rotation de la manette 11 de commande à partir de la position représentée à la -jO figure 5, fera mouvoir, par l'intermédiaire de l'accouplement 16-18, la glissière 19 dans un sens (vers la droite selon la figure 5) produisant un mouvement du sens des aiguilles d'une montre des renvois 50, en raison de l'engagement d'une tige 56, portée par ceux-ci, dans les fentes de la glissière 19. Le mou-vement dans le sens des aiguilles d'une montre des renvois 50 à partir de la position représentée à la figure 4, amène la -ligne médiane d'action des ressorts 46 au-dessous de l'axe de genouillère 58, et par suite replie la genouillère 3?» 38, afin d'ouvrir les-contacts 24, 25 de l'interrupteur. 20 De même, le mouvement de la manette de commande 11 à sa position "en circuit " fait mouvoir la glissière 19 dans le sens opposé, c'est-à-dire vers la gauche selon la figure 4, afin de faire osciller les renvois §0 en sens inverse des aiguilles d'une montre et déplacer la ligne de force des ressorts 46 de 2^ genouillère vers le haut au-dessus à nouveau de l'axe 58 de pivo tement de la genouillère de sorte que les biellettes 37, 38 se déploient et que les contacts 24, 25 se ferment, ainsi que représenté à la figure 5. ' La figure 2 illustre, plus en détail, le bâti de support 3j0 60 du mécanisme 22 de commande du type à genouillère. Il comprend deux plaques latérales 53» 54, un rouleau d'arrêt 61 présentant des parties d'extrémités réduites 61î3 au moyen desquelles il est monté dans des orifices des plaques latérales 53» 54. Le rouleau 61 sert de butée aux contacts 24, 25 de l'interrup-teur dans la position d'ouverture complète, représentée à la figure 4. L'appareil est pourvu d'un support de pivotement de genouillère rotatif libérable, ou déclenchement, 65. Une tige 66 passe 72 11254 -s- 2133596 dans le manchon tubulaire 67 fixé dans le corps central principal du support ou déclenchement 65. I>a tige de pivotement 66 passe à travers des orifices des parois latérales des plaques 53» 54. Ainsi que représenté à la figure 2, la rotule 44 de 5 l'accouplement 39 de genouillère présente des prolongements 44£ qui ont pour fonction de supporter les ressorts 46 de traction de genouillère. Dans la position de fermeture des contacts 24, 25, à laquelle les branches 37» 38 de la genouillère sont déployées, 10 une partie 65b du corps du support rotatif 65 sert de butée de basculement.-Cette position est représentée plus clairement à la figure 5. Une autre partie 65c. du support rotatif 65 effectue une fonction de rétablissement. Ainsi, pour le déclenchement électrique à distance l'agencement est pourvu d'un levier 15 de déclenchement 70 profilé en U, à commande électrique,•pourvu d'un galet 72 passant à travers une de ses extrémités. Le levier 70 de déclenchement est articulé sur une tige 69 supportée dans des orifices du bâti 60. Le galet 72 maintient normalement le support 65 de 'genouillère dans une position fixe ver-20 rouillée, représentée aux figures 4 et 5. A la suite de l'excitation d'un solénoïde 73» le levier d'enclenchement 70 est libéré pour permettre aux ressorts 46 de la genouillère de communiquer une rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre au support 65 pour replier la genouillère et ouvrir les 25 contacts 24, 25 de l'interrupteur. Afin de rétablir le mécanisme pour une fermeture ultérieure des contacts 24, 25» on manoeuvre la manette de commande 11 en direction de la position d'ouverture complète, représentée à la figure 4. Cette manoeuvre pousse la tige 48 contre la partie 65ç de rétablissement 30 du corps du support rotatif 65 de genouillère, et entraîne 1'axe rotatif 58 de pivotement de genouillère autour du point fixe 66, ainsi-que représenté à la figure 5, jusqu'à sa position de rétablissement, représentée aux figures 4 et 5. A la suite du rétablissement de l'axe rotatif 58 'de la 35 genouillère, l'opérateur peut amener la manette de commande à sa position "en circuit", afin de fermer les contacts 24, 25 de l'interrupteur de la manière précédemment décrite. La figure 2 montre qu'à chacun des blocs polaires "A", "B" 72 11254 -7- 2133596 et "C" est associé un fusible 82A, 82B et 82G, respectivement qui peut avoir une caractéristique de 1 200 ampères, 600 volts, courant alternatif, par exemple, et assure la protection de l'interrupteur contre les perturbations et surcharges . 5 Dans la position de fermeture de l'interrupteur, le cou rant passe des bornes de lignes L1, L2 et L3 par les plaques de contacts correspondantes 84, 85 et 86, par. les contacts principaux fermés fixes et mobiles 24_a, 24b, 25a., 25b, les shunts 88, les plaques 90, 91 et 92 de support-de contacts mo-10 biles comprenant les bornes 90a_, 91a. et 92a, de leurs fusibles (qui sont fixées par des boulons 94 aux lames 96 des fusibles 82A, 82B et 820,) passe ensuite par les fusibles, puis par les autres lames de fusibles (qui sont boulonnées aux bases ou bornes de contact de fusibles 100A, 100B, 1000) aux connecteurs 15 de bornes de charge F1, 3?2 et ]?3. Les figures 3 et 6 illustrent plus en détail l'une des constructions de chute d'arc 102 associées aux contacts 24, 25, des blocs polaires représentés à la figure 2. Ainsi qu'il a déjà été dit, chaque dispositif de contacts fixes comprend des 20 plaques 24ja, 24b (voir également figure 7) cLe contacts principaux fixes, et un contact d'arc fixe 24c_ dépassant vers le haut, qui recouvre la plaque 24d de corne d'arc. Au cours du fonctionnement d'ouverture de l'interrupteur, l'arc s'amorce aussi bien aux contacts principaux 24_a, 24b, qu'au contact d'arc 24c_. 25 Le dispositif de chute d'arc 102 qui est destiné à s'adapter à cet amorçage d'arc à tous les contacts comprend une pile de plaques parallèles métalliques aimantables de deux types 104 et 105 illustrées respectivement aux figures,.9 et 11, et différant entre elles en ce qui concerne la dimension et la forme des 30 parties fendues qui y sont formées. Le sommet 106 de la partie fendue de chaque plaque magnétique 104 entoure intimement la pointe dépassante 25ç_ du contact d'arc mobile 25ç (figure 6). L'arc amorcé se trouve donc pris à la fois aux contacts principaux et aux contacts d'arc. Il est un fait établi par les essais 35 qu'un certain nombre d'arcs de shuntage 107, 108 (figure 7) peuvent s'établir aussi bien aux contacts principaux qu'aux contacts d'arc. L'utilisation de parties de corps, portant les références numériques 104^, 104b à la figure 9 assurent l'entrée 72 11254 -8- 2133596 des arcs 107, 109 établis aux contacts principaux 24-^, 24-b. Ces arcs 107, 109 sont divisés en un certain nombre d'arcs en série entre les plaques 104-, et sont refroidis et désionisés jusqu'à leur extinction. 5 Les plaques d'arc 111, 112, de forme un peu différente il lustrée aux figures 10 et 12, peuvent remplacer les plaques d'arc 104 de la figure 9 dans la partie inférieure de la pile de chute d'arc 102„ Cet agencement facilitera le transfert et l'én-trée des arcs 107, 109 des contacts principaux 24-a_, 24-by dans 10 le dispositif de plaques . De façon plus précise, la plaque 104- fut développée en raison des arcs amorcés sur les contacts principaux et s'est montrée satisfaisante pour l'usage normal de l'interrupteur, mais non pour l'application générale avec un déclenchement en shunt. 15 II existe une gamme de valeurs de courant pour lesquelles l'arc se développe aux angles 104c_, 104-d, et en cas d'utilisation de la plaque 104-, il séjourne à ces angles. Afin de supprimer cette difficulté, la plaque métallique 111 illustrée à la figure 10 a été construite et s'est montrée très efficace pour faire mou-20 -çoir les arcs hors des angles en raison des forces magnétiques établies. Grâce à cet agencement, l'arc en déplacement se refroidit mieux, et, par suite, le pouvoir de coupure de l'interrupteur s'en trouve renforcé. Des essais ont permis de constater que les chutes d'arc 102 utilisant des plaques telles que la 25 plaque 111 donnaient satisfaction dans les conditions auxquelles les plaques du type 104- n'arrivaient pas à décrocher les arcs des angles des plaques.. De la précédente description, il ressort que l'invention a réalisé des constructions de chute d'arc perfectionnées, s'adap-30 tant aux arcs amorcés aux contacts principaux aussi bien qu'aux contacts d'arc, et qui, grâce à des fentes secondaires 111_a, 111b, 112cï, 112b, formées dans les plaques de la chute, favorisent un transfert rapide des arcs des contacts principaux séparables dans la chute d'arc. 35 72 11254 2133596 BEVEHDICATIONS 1.- Dans ou pour un interrupteur pourvu d'une paire de contacts d'arc séparables et au moins d'une paire de contacts principaux séparables adjacents aux contacts d'arc : une chute 5 d'arc comprenant un certain nombre de plaques parallèles espacées d'un métal magnétique, dans chacune de ces plaques étant formée une fente principale s'adaptant aux contacts principaux aussi bien qu'aux contacts d'arc, et délimitée par les bords de la plaque s'étendant à. proximité immédiate des contacts 10 séparables principaux et d'arc. 2.- Chute d'arc selon la revendication 1, caractérisée par le fait que certaines au moins de ces plaques présentent des fentes secondaires s'étendant intérieurement dans la plaque à partir des angles de la fente principale de celle-ci, ces 15 fentes secondaires ayant une forme empêchant les arcs électri-qies de séjourner à ces angles et les forçant à se déplacer dans les plaques. 3.- Chute d'arc selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les fentes secondaires s'étendent en direction 20 des lignes médianes longitudinales des plaques respectives. 4.- Chute d'arc selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que les fentes secondaires sont incurvées .