Brevet FR2195050A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne un dispositif de contacts interrupteurs électriques ayant une action magnétique sur l arc de coupure, ce système présentant deux contacts dont l:un comporte deux branches dans lesquelles le courant passe dans des directions opposées, l'un des contacts formant, avec l;arc et avec le deuxième contact, une boucle de courant. De tels systèmes de contacts sont connus. L'ouvrage didactique intitulé "Appareils automatiques de commande pour machines électriques" (M-oA Ljubcik, Gosenergoizdat, Leningrad 9 1952), décrit un système de contacts pour interrupteurs basse tension et pour contacteurs dans lequel il y a une pièce de contact mobile- et une pièce de contact fixe, la section de cette dernière, avec deux branches latérales étant en forme de U L'amenée de courant à ce contact fixe forme une boucle de courant, boucle dont le champ magnétique provoque de façon connue le déplacement de l'arc, et par conséquent l'allongement de celui-ci La racine de l'arc se forme sur la première branche de cette boucle de courant, dès que les contacts sont écartés l:un de l'autre.La deuxième branche de la boucle de courant, reliée à un conducteur électrique de raccordement, est pourvue d'appendices . L'arc court en dehors de ces appendices latéraux Les appendices sur la deuxième branche servent à la stabilisation de la racine de l'arc au milieu de la première branche Dans ces dispositifs connus ayant une pièce de contact fixe et une pièce de contact mobile, dispositifs dans lesquels le courant dans le conducteur allant au contact fixe forme une boucle, le courant dans la branche portant le contact est dirigé à l'inverse du courant dans la deuxième branche qui se trouve dans le plan de déplacement de la pièce de contact mobile et dans le plan de déplacement de l'arc en dessous de la première branche, et est dirigé à l'encontre du courant dans la première branche Ces deux branches sont agensées parallèlement l'une à l'autre et ne sont séparées que par un faible intervalle - Les champs magnétiques autour de l'arc et des pièces de contact forment une composante commune de force agissant sur l'arc, déplaçant celui-ci et l'allongeant, cette composante de force l'amenant dans une chambre d'extinction qui est sensiblement située derrière les contacts, en se référant au sens de déplacement de l'arc. I1 eSt apparu que le champ magnétique autour de la deuxième branche de la boucle de courant pouvait exercer une force de freinage sur l'arcs Le champ de la deuxième branche est notamment dirigé en sens inverse de celui de la première branche, et en sens inverse du champ du contact mobile. Cette forme connue de l'amenée de courant au contact fixe a donc une influence défavorable sur le déplacement de l'arc, et par conséquent sur l'effet d'extinction ou de soufflage propre au système de contact0 Par la demande de brevet allemand publiée 1 207 027 on contact un système de contact avec pièce fixe dont l'amenée de courant forme une boucle. Avec cette pièce de contactS la branche supérieure, celle sur laquelle la racine de 1' arc est formée puis se déplace, est pourvue de bords de contact fortement bombés.Ces bords donnent à la section de la branche une forme en C Ils servent de pièces pare-étincelle et de pièces de transmission d'arc et ont pour but de former des forces magnétiques centrant l'arc au milieu de la surface de déplacement Le courant dans ces bords de contact a la mdme direction que dans la partie médiante du contact en dehors des bords de contact qui sont fortement bombés. Ces bords de contact n'ont ainsi aucune influence sur la force magnétique de freinage que le courant dans la deuxième branche exerce sur l1arc Dans une autre forme de réalisation, la branche supérieure est pourvue d'un sabot supplémentaire en tôle ferromagnétique.Cette configuration ne convient toutefois pas pour les fortes intensités, car la matière ferromagnétique peut alors être saturée, ce qui entrasse un affaiblissement notable de son action centrant. En outre, le sabot en tôle constitue une partie supplémentaire du système de contact. Par la demande de brevet allemand publiée 1 765 946 on connue un dispositif extincteur d'arc avec un contact mobile et un contact fixe, dispositif dans lequel amenée de courant au contact fixe forme une boucle. Une branche de la boucle porte le contact fixe, et la deuxième branche est agencée dans le plan de déplacement du contact mobile, et dans le plan de déplacement de l'arc, en dessous de la première branche La force magnétique provoquée par le courant dans la deuxième branche et agissant sur l'arc constitue ainsi,pour le mouvement de l'arcs une force de freinage Dans ce dispositif extincteur d'arc, il est prévu un corps ferromagnétique ayant la forme d'un étrier dont les branches sont disposées parallèlement au plan de déplacement des contacts, des deux cotés des contacts L'arc se déplace alors en venant sur la branche médiane de étrier, et l'une des racines de l'arc peut aussi sauter sur la barrette transversale de l'étrier Dans le cas où l;arc chemine jusqu'aulx surfaces latérales extrêmes des contacts et saute sur l'une des branches de l'étrier, il se forme alors deux arcs partiels, à savoir entre le contact fixe et l'étrier, ainsi qu'entre le contact mobile et l'étrier. Les branches de étrier sont, grâce à une coupe longitudinale, partagées en deux parties de telle façon que le courant dans la branche de étrier forme alors une boucle de courant qui crée une force motrice supplémentaire agissant sur les deux arcs. Cette force motrice ne pet toutefois jamais agir que si l'arc, après un certain temps de persistance sur les contacts et un mouvement initial, a sauté sur une branche de 11 étrier. Par ailleurs cet étrier est prévu en supplément des contacts dans le dispositif d'extinction ou soufflage. La présente invention a pour but d'améliorer les dispositifs connus de contact servant à interrompre un courant entre deux contacts courant qui, avec l'arc, forme une boucle de courant, et qui déplace l'arc par action magnétique La présente invention vise en outre à accélérer le mouvement de l'arc En général, au moins l'un des contacts est mobile. Selon la présente invention, le résultat recherché est atteint par le fait que la deuxième branche se trouve en dehors d'un plan formé par la direction de l'arc et par la direction de la dimension principale de la première branche. La deuxième branche peut avantageusement être située au moins à la meme hauteur que la première branche, à côté de celle-ci Dans cet agencement, le courant dans la deuxième branche n'engendre aucune force susceptible de freiner le déplacement de l'arc. L'agencement de la deuxième branche à coté de l'arc conduit meme à de meilleurs résultats. La force magnétique due au courant dans la deuxième branche est dirigée dans le sens du déplacement de l'arcs Elle forme ainsi une force supplémentaire d'entratnement de l'arc, et contribue ainsi à l'accélération de-celui L'effet d'extinction ou de soufflage dû au mouvement de 1Parc s'en trouve donc accru.En particulier, l'arc est amené à une vitesse accrue entre des tôles d'extinction qui peuvent tertre agencées dans une chambre de soufflage ou d'extinction, derrière les contacts en se référant au sens de déplacement de l'arcs Les caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture des exemples non limitatifs suivants décrits en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un dispositif de contact correspondant à la technique antérieure la figure 2 représente schématiquement une forme de réalisation dans laquelle la deuxième branche se trouve à côté de la première branche les figures 3 et 4 représentent schématiquement une disposition dans laquelle la deuxième branche est audessus de la première, à côté de l'arc la figure 5 représente en coupe longitudinale un dispositif de contact selon l'invention la figure 6 représente une disposition particulière de la deuxième branche . et la figure 7 illustre la fabrication de la pièce ce de contact avec la deuxième branche. Sur la figure 1, l'amenée de courant à un contact fixe est repérée par la référence 1, tandis que la référen ce 3 désigne un contact mobile. L'amenée 2 comporte une branche 4, laquelle porte un organe de contact 6, une deuxième branche 5 et une branche médiane 7 Les contacts doivent entre parcourus par un courant indiqué par les flèches 10 à 14 Si la pièce ce de contact 3 est déplacée vers le haut, il s'établit alors un arc 17 entre une pièce de contact 16 de l'amenée de courant 1 et la pièce de contact 3 De même, il y a formation diun arc 18 entre une pièce de contact 6 et une autre pièce 19 de la pièce de contact 3 Le courant 12 dans la partie extrême de la pièce de contact 3 crée, entre les contacts , un champ magne tique H3 dont la direction est indiquée par une flèche affectée de la référence correspondanteOLe courant 13 dans la première branche 4 de la pièce de raccordement 2 forme, lui aussi, un champ magnétique H4 entre les contacts, ce champ étant figuré par une flèche et ayant en cet endroit la même direction que le champ H30 Par contre, le champ magnétique H5, que le courant 14 dans la deuxième branche 5 de la pièce de raccordement, crée entre les contacts est dirigé en sens inverse des deux champs H3 et H40 La force de Lorentz que les deux champs H3 et H4 exercent sur l'arc 18 est dirigée selon la longueur de la pièce de contact 3 et, par conséquent, aussi dans le sens de la longueur de la première branche 4 de la pièce de raccordement 2 Cette force déplace l'arc de façon connue, sensiblement dans la direction de la flèche précitée 12 figurant le courant dans la partie extrême de la pièce mobile 3.La partie du dispositif de contact non représenté sur la figure est alors réalisée de façon connue avec une configuration telle que l'arc s'allonge au cours de son déplacement et doive absorber une tension accrue Comme le champ magnétique de la deuxième branche 5 est, entre les contacts 6 et 19, dirigé en sens inverse des champs magnétiques H3 et H4, il en résulte que ce champ H5 constitue aussi une composante de force correspondante qui est dirigée en sens inverse, cette composante étant certes plus faible que la composante de force des champs magnétiques H3 et H4 , mais exerçant néanmoins sur le mouvement de l'arc une force notable de freinage C'est pourquoi la pièce de raccordement 2 est, selon l'invention, réalisée sous une forme telle que la deuxième branche 5 et la partie médiane 7 faisant office d'entretoise disparaissent hors du plan du déplacement de la pièce de contact 3 et hors du plan de déplacement de l'arc 18. C'est pourquoi la deuxième branche peut etre disposée à coté de la première branche 4, ou meme encore plus haut, En outre, elle peut aussi être subdivisée en plusieurs conducteurs individuels disposés à côté de la première branche 4 Dans le cas représenté sur la figure 2, elle peut être avantageusement subdivisée en au moins deux conducteurs individuels 22 et 24 placés chacun à côté de la première branche 4, de façon à & re perpendiculaires au plan de déplacement (indiqué en trait mixte) de la pièce de contact 3. Avec un courant du sens admis sur la figure 1, c'est-à-dire tel que, dans la pièce de contact 3, il sorte du plan du dessin et soit de sens inverse dans la pièce de contact 4, on obtient une configuration de champ magnétique qui correspond aux flèches de la figure. Le champ magnétique H3 du conducteur 3 est, ainsi que le champ magnétique H4 de la première branche 4, dirigé de gauche à droite entre les deux contactes, et par conséquent dans la région de l'arc. Le courant qui les engendre étant d'un sens opposé, les champs magnétiques H6 et H7 des eonducteurs 22 et 24 respectivement sont eux aussi dirigés en sens inverse du champ H4 du conducteur 4. Les deux champs H6 et H7 sont, dans la région de l'arc, dirigés en sens opposés et sont de valeurs sensiblement égales.Leurs composantes de force s'annulent donc mutuellement, de sorte qu'aucune force de freinage ntest plus exercée sur l'arc 18. Une action à peu près identique sur l'arbre s'obtient aussi avec une disposition des deux conducteurs individuels 22 et 24 représentés sur la fig. 2, ou respectivement 36 et 37 tels que représentés sur la fig. 3, du même côté, près de la branche 4. Cette forme de réalisation peut par exemple etre appropriée pour des raisons de facilité de fabrication. La branche 4 ou les parties 22 et 24 ou 36 et 37 de la deuxième branche peuvent être avantageusement mobilesjpar rapport au contact 3. Avec cette forme de rdalisation!on on obtient un allongement supplémentaire de l'arc, et par conséquent une extinction améliorée du fait du mouvement des contacts. On peut aussi obtenir un renforcement des forces magnétiques agissant sur l'arc 18, et par conséquent obtenir une force supplémentaire d'accélération du mouvement de l'arc, en disposant les deux conducteurs 36 et 37 de la figure 3 au-dessus de la première branche 4, à côté de l'arc 18 représenté sur la figure. Dès que l'arc s'établit du fait du mouvement relatif de la pièce de contact 3 et de la première branche 4, on obtient, dans la région de l'arc, une distribution des champs dans laquelle les champs H3 et H4 ont la même direction, et dans laquelle les champs H6 et H7 des conducteurs individuels 36 et 37 respectivement présentent des composantes respectives encore notables dans la direction des champs H3 et H4. On obtient ainsi un renforcement correspondant de la force de Lorentz s'exerçant sur l'arc, et par conséquent une accélération accrue de l'arc, avec amélioration correspondante de l'effet d'extinction. Dans certains cas, il pourra être indiqué de réaliser les deux branches 4 et (22, 24) ou encore 4 et (36,37) de façon qu'elles soient mobiles l'une par rapport à l'autre. Les conducteurs individuels 46 et 47 de la deuxième branche peuvent avantageusement, comme le montre la figure 4, être méplats, la dimension principale de leur section siétendant alors de préférence dans le plan du déplacement de la pièce de contact 3 et de la première branche 4. Des plaques 48 et 49 en matière isolante permettent alors avantageusement d'éviter tout saut de contournement de l'arc 18 0 Ces plaques sont disposées chacune entre la première pièce de contact 3 et l:un des deux conducteurs individuels 46 ou 47 respectivement, et sont en mEme temps disposées entre la première branche 4 et l'un des deux conducteurs individuels 46 ou 47 respectivement. Sur la figure, ia liaison électrique entre la première branche 4 et les deux conducteurs individuels 46 et 47 n'a pas été représentée, pas plus qu'une pièce de jonction électrique cons- tituant l'amenée aux différents conducteurs individuels 46 et 47 De mêmes la branche 5 n'a pas été représentée sur la figure. Dans les exemples de réalisation, les conducteurs individuels de la deuxième branche sont représentés parallèles au plan du déplacement de l'arc. L'action avantageuse propre à l'agencement de contacts selon l'invention s'obtient encore si la direction longitudinale de chaque conducteur individuel de la deuxième branche est oblique par rapport au plan formé par l'arc 18 et la direction de la dimension principale des deux contacts 3 et 4 Un agencement selon l'invention est représenté sur la figure 5 dans laquelle, en accord avec les autres fi gares5 la référence 3 désigne une pièce de contact mobile, la référence 4 désigne la première branche de la pièce de contact f-xes les rférences 6 et 19 concernent les contacts proprement dits, tandis que la référence 47 désigne un conducteur individuel, agencé latéralement, que comporte la deuxième branche, la référence 49 désignant un corps en forme de plaque en matière isolante Sur la figure 5, on a également représenté l'arc 18 qui, lors du mouvement de la pièce de contact 3, se forme entre les contacts 6 et 19. L'espace adjacent asx contacts proprement dits 6 et 19 est réalisé sous la forme d'une chambre d'extinc ion qui peut avantageusement comporter des tales d'extinction 52 à 56 qui, dans la forme de réalisation représentée, sont disposées selon la direction du mouvement de l'arcs Toutefois, ces tôles dlextinction peuvent aussi être agencées par exemple dans la direction du mouvement de la pièce de contact 18, c'est-à-dire ici verticalement Leurs bords inférieurs se terminent alors, de façon connue, à peu près au niveau de la position extrême de la pièce de contact mobile 3 La chambre d'extinction est, aux extrémités des tôles de soufflage 52 à 56, terminée par un corps en céramique 58 lequel peut avantageusement etre en un matériau poreux, et en particulier en une céramique dite perforée, comportant des trous très étroits.Un conducteur électrique de raccordement, pour amener le courant à 1 arc 18 par l'intermédiaire du contact 6, est désigné par la référence 590 Une flèche non référencée indique la dire c tion du déplacement de la pièce de contact 3. L'agencement doit etre parcouru par un courant qui, par l'intermédiaire de la pièce de contact 3 et du contact 19, ainsi que par l'interné diaire de 11arc 18, parvient au contact 6 de la pièce de contact fixe pour s'écouler d'abord en sens inverseS dans la première branche 4, et former ainsi une boucle de courant assurant une configuration de champ magnétique apte à provoquer le mou vement de liarc 18. Le courant spécule alors dans une direction parallèle au plan de la figure, vers le conducteur partiel 47 , agencé latéralement, de la deuxième branche de l'amie née de courant puis, de là, en direction opposéeOIl parvient, sur le conducteur partiel 47 de la deuxième branche, à la pièce de raccordement 59 et s'écoule alors vers un conducteur (non représenté sur la figure) qui peut être fixé, par exemple au moyen d'un assemblage à vis, au conducteur de raccordement 59 Sous l'action du champ magnétique, l'arc se déplace en direc- tion de la chambre d'extinction Ses racines se déplacent des contacts 6 et 19 vers les extrémités respectives de la pièce de contact 3 et de la première branche 4. Les parties extr8- mes de ces dernières servent ainsi de voies de déplacement pour l'arcs Sur ia figure, des lignes en traits interrompus montrent différentes positions de l'arc au cours de son dépla- cement, et font apparaltre son allongement correspondantoLes arcs partiels sont éteints de façon connue entre les tôles d'extinction ou éventuellement dans les pores de la céramique perforée 58o Dans certains cas, il peut être indiqué de disposer (comme le montre la figure 6) chacun des conducteurs partiels 66 et 67 à configuration plate dans un plan incliné par rapport au plan du déplacement de la pièce de contact mobile 3. Ces conducteurs partiels 66 et 67 peuvent alors être aussi séparés de la pièce de contact 3 et de la première branche par des plaques appropriées 68 et 69 en matière isolante0 Les plaques 68 et 69 forment alors une chambre dans laquelle se déplace l'arc (non représenté sur la fi guru) La position inclinée des conducteurs 66 et 67 de la deuxième branche permet à ces conducteurs d'être moins larges, tout en ayant sur l'arc la mEme action magnétique qu'avec l'agencement selon la figure 4.Il suffit alors que les conducteurs 66 et 67 atteignent à peu près la hauteur de la position de coupu- re dr contact mobile 3 En outre, on obtient ainsi un renforce- ment sensible du champ sur le contact mobile 3, et par conséquent une action accélératrice correspondante sur l'arc, bien que les conducteurs agencés latéralement ne débordent pas sensiblement au-dessus ou au-delà du contact 3. L'amenée de courant 2 peut, selon l'invention, astre réalisée de façon particulièrement simple par estampage de l'ouverture dans la pièce de raccordement 2, cette ouverture étant repérée par la référence 51 sur la figure 5. Le contour de cette ouverture est représenté par une ligne en trait interrompu puisque, sur la figure, elle est masquée par la plaque isolante 49. Le corps profilé 72 est un peu plus épais dans le milieu pour ce qui est de la première branche 4 et de la partie 59 permettant le raccordement à un conducteur électrique (ces références correspondant à la figure 5), tandis que les parties pour les conducteurs latéraux de la deuxième branche peuvent avantageusement dextre en clinquant ou en tôle mince. Ces conducteurs latéraux peuvent alors, au cours d'une opération de pliage supplémentaire, être pliée soit jusqu'à l'obtention d'une position oblique repérée par les références 74 et 75 sur la figure 7, soit mtme jusqu'à une disposition perpendiculaire correspondant aux références 76 et 77 respectivement. La matière du contact 6 proprement dit peut être avantageusement fixée au corps profilé 72, en particulier par brasage ou soudures avant l'opération de pliage0 Dans les exemples de réalisation précédents, on a représenté différents agencements de contacts qui sont mo- biles les uns par rapport aux autres, et sont susceptibles de servir à couper le courant dans des contacteurs électriques. Toutefois, le dispositif selon l'invention peut tout aussi bien entre utilisé dans des dispositifs à arc guidé avec agencement fixe des contacts entre lesquels l'arc s'établit, de tels dispositifs pouvant etre en même temps réalisés pour dép lacer l'arc De tels dispositifs sont par exemple des fusibles dont laaro est , par de tels agencements déplaçeurs d'arc, déplacé depuis le point de fusion Jusqu a une chambre d'extinction. Dans le dispositif de contacts selon l'inven tion, le deuxième contact peut aussi être constitué d'au moins deux branches dont la deuxième peut , elle aussi, être réalisée sibn l'invention0 REVEND I C AT IONS 1 Dispositif de contacts interrupteurs électriques ayant une action magnétique sur l'arc de coupure, ce système présentant deux contacts dont l'un comporte deux branches dans lesquelles le courant passe dans des directions opposées l'un des contacts formant, avec l'arc et avec le deuxième contact, une boucle de courant, ce système étant caractérisé par le fait que la deuxième branche se trouve en de hors du plan que déterminent la direction du courant de l'arc et la direction de la dimension principale de la première branche 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la deuxième branche est agencée à --8té de la première branche, dans un plan perpendiculaire à formé celui/par la direction du courant de l'arc et par la direction principale de la première branche. 3 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que la deuxième branche est située, à té de l'arc, dans un plan perpendiculaire à celui formé par la direction de l'arc et par la direction principale de la première branche 4. Dispositif selon l'une quelconque des re v'dications 1 à 3, caractérisé par le fait que la deuxième branche est constituée d'au moins deux conducteurs qui sont agencés symétriquement par rapport au plan déterminé par la drection du courant de l'arc et par la direction de la di mension principale de la première branche. 5 Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la deuxième branche est subdivisée e plusieurs conducteurs individuels qui sont agencés à conté de la première branche, et du même coté ce celle-ci. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les deux bran ches sont mobiles l une par rapport à l'autre. 7 Dispositif selon l'une quelconque des re -sendicatlons 1 à 4, caractérisé par le fait que la deuxième branche est de forme plate, et par le fait qu'elle est disposée parallèlement au plan formé par la direction du courant de l'arc et par la direction de la dimension principale de la preux mière branche, 8. Dispositif selon l'une quelconque des re vendications i à 4, caractérisé par le fait que la deuxième branche est de forme plate, et par le fait qu'elle est incli née par rapport au plan formé par la direction du courant d'arc et par la direction de la dimension principale de la première branche. 9. Dispositif selon l'une quelconque des e vendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que la deuxième branche est en un métal en feuille. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 9, caractérisé par le fait qu'un corps en ma trière isolante est disposé entre la première branche et une partie de la deuxième branche ll Procédé de fabrication d'une pièce de contact destinée à un dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que l'on réalise les deux branches par estampage d'une pièce profilée, suivi dun pliage des parties de la deuxième branche.