Brevet FR2152832A1 — publié le 19730427

La présente invention est relative à un disjoncteur qui comprend un élément thermique, un déclencheur magnétique, un interrupteur qui peut être ouvert sous une forte surintensité par le déclencheur magnétique et sous une faible surintensité par l'élément thermique et qui peut également être actionné manuellement, des moyens pour relier entre eux l'interrupteur, le déclencheur magnétique et l'élément thermique afin de former un parcours de courant principal et au moins une chambre d'extinction des arcs qui est connectée en parallèle au moins avec l'interrupteur. Dans les disjoncteurs connus de ce genre, la chambre d'extinction des arcs est connectée en parallèle uniquement avec l'interrupteur. Lorsque l'interrupteur du parcours de courant principal est ouvert, soit manuellement, soit sous l'influence d'une flexion de l'élément thermique sous l'effet d'une surintensité ou encore surtout dans le cas d'une forte surintensité par le déclencheur magnétique qui est également connecté dans le parcours de courant principal, il apparaît un arc entre les deux contacts se séparant de l'interrupteur. Cet arc est en fait immédiatement déplacé vers la chambre d'extinction des arcs qui est en général constituée par différentes plaquettes qui éteignent l'arc aussi rapidement que possible par leur effet de refroidissement.Pendant le temps de coupure de courant au cours duquel un arc apparat ainsi entre les contacts de l'interrupteur ou dans la chambre d'extinction des arcs, il circule dans une partie au moins du parcours de courant principal et en tout cas dans la partie de l'élément thermique connectée dans ce parcours, un courant d'arc qui, dans les disjoncteurs connus, provoque un endommagement rapide de cet élément thermique. L'invention a pour but d'éliminer cet inconvénient et d'offrir un disjoncteur avec lequel l'ouverture de l'interrupteur même sous une forte surintensité ne peut pas endommager l'élément thermique. Dans ce but, la chambre d'extinction des arcs se trouve en parallèle avec la partie du parcours de courant principal formée par l'interrupteur, l'élément thermique et les moyens reliant entre eux l'interrupteur et l'élément thermique. Dans une forme de réalisation particulière, le disjonc teur comporte un conducteur qui est connecté en série avec la chambre d'extinction des arcs et qui débouche par une extrémité dans la chambre d'extinction des arcs et dont l'autre extrémité se raccorde au parcours de courant principal, sur le côté opposé à l'interrupteur de la partie de ce parcours de courant principal formée par l'élément thermique. De préférence, le disjoncteur comprend deux contacts de connexion auxquels le parcours de courant principal se raccorde par ses extrémités et à l'aide desquels il peut être connecté dans un circuit électrique, tandis que le conducteur se raccorde directement par une extrémité au contact de connexion auquel est connectée l'extrémité du parcours de courant principal située du côté de l'élément thermique par rapport à l'interrupteur. Dans une forme de réalisation préférée, le disjoncteur comprend une bande équipotentielle de matière conductrice qui est connectée à la partie du parcours de courant principal qui est la plus éloignée de l'élément thermique par rapport à l'interrupteur et qui, à une certaine distance de cet interrupteur, se raccorde à l'extrémité de la chambre d'extinction des arcs qui est la plus éloignée de l'élément thermique. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale semblable à la figure 1, mais d'une partie seulement du disjoncteur et concernant une autre forme de réalisation de cet élément. Le disjoncteur suivant la figure 1 comprend un boîtier 1 en matière synthétique, sous la forme d'une boîte plate fermée. Dans ce boîtier 1 est établi un parcours de courant électrique principal. Ce parcours de courant principal comprend aux deux extrémités une douille de connexion 2 qui fait saillie à l'extérieur du boîtier 1 et à l'aide de laquelle le disjoncteur peut être connecté dans un circuit électrique à protéger. Chacune des douilles 2 est munie à une extrémité d'une plaquette 3 qui est immobilisée dans la paroi du boîtier 1. La plaquette 3 de l'une des douilles de connexion 2, à savoir celle située à la partie inférieure à la figure 1, est mise en liaison à l'aide d'un conducteur en cuivre 4 avec la bobine 5 d'un déclencheur électromagnétique placé dans le bottier 1. A l'intérieur de la bobine 5 est agencé un noyau 6 qui est fixé par une extrémité à une enveloppe 7 qui entoure partiellement le noyau 5. Cette enveloppe 7 est serrée dans le boîtier 1. On a fixé à pivotement par rapport à cette enveloppe 7, une armature 8 qui se situe en face de l'extrémité libre du noyau 6. Lors du passage d'un courant dans la bobine 5, cette armature 8 qui est une plaquette de fer galvanisé, est attirée par le noyau 6. Un ressort 9 pénétrant dans un évidementdu noyau 6 écarte de ce dernier l'armature 8. Ce ressort est conçu de telle sorte qu'il surmonte la force d'attraction normale du noyau 6 lors du passage d'un courant normal et maintient ainsi l'armature 8 en position écartée par pivotement du noyau 6. Lorsque cependant une forte surintensité circule dans la bobine 5, l'attraction du noyau 6 devient alors tellement élevée que le ressort 9 ne peut plus retenir l'armature 8, de telle sorte que celle-ci pivote vers le noyau 6. La bobine 5 est en outre reliée par un conducteur 10 au contact mobile Il d'un interrupteur. Ce contact mobile 11 est une lamelle de bronze qui est munie à une extrémité d'une surface de contact et qui est fixée par son autre extrémité à une plaquette métallique 12 qui est à son tour articulée sur l'enveloppe 7. Le contact fixe 13 de l'interrupteur est serré en face du contact mobile, entre les parois longitudinales du boîtier 1. La lamelle du contact mobile 11 traverse un évidement en forme de U qui est pratiqué dans une branche d'une pièce en forme de L 15. L'extrémité de la plaquette 12 penètre dans une encoche des parties adjacentes à l'évidement dans la branche précitée de la pièce 15.Cette dernière peut tourner au voisinage de la jonction de ces deux branches, autour d'un axe 16 qui est dirigé perpendiculairement par rapport aux parois longitudinales mentionnées en dernier lieu du boîtier 1. Cet axe 16 pénètre par ses deux extrémités dans une gorge 17 s'étendant suivant un arc et qui est formée entre deux saillies qui sont situées sur la face interne de chacune des dernières parois précitées du boîtier 1. Sur l'axe 16 se trouve un ressort 18 qui s'ap puie par une extrémité contre la branche s'étendant le long de la lamelle du contact mobile 11 et par son autre extrémité contre le côté dirigé vers la branche précédente de la plaquette 12 reliée à la lamelle. Ce ressort repousse donc de la plaquette 12 la dernière branche précitée de la pièce 15. Sur chacune des extrémités de l'axe 16 est articulé par une extrémité un petit bras 19. L'autre extrémité de chaque petit bras 19 est articulée à un levier 20 qui fait saillie partiellement en dehors du boîtier 1.Le levier 20 peut tourner autour d'un axe 21 qui s'étend perpendiculairement aux parois longitudinales précitées et qui est supporté dans ces parois. La partie du levier 20 faisant saillie en dehors du boîtier 1 est creuse. La partie se trouvant à l'intérieur du boîtier 1 forme une fourche à deux branches. Chaque branche de la fourche est munie sur sa face extérieure d'une petite saillie sur laquelle repose de manière articulée un petit bras 19. Ces saillies se déplacent dans des gorges en arc 22 qui sont pratiquées dans la face interne de chacune des parois longitudinales du boîtier 1. Sur l'axe 21 se trouve encore un ressort 23 qui pénètre par une extrémité dans la partie creuse du levier 20 et qui s'applique par son autre extrémité contre une saillie située sur la paroi du boîtier 1. Le levier 20 aussi bien que la pièce 15 sont faits d'une matière électriquement isolante. Le contact fixe 13 de l'interrupteur est relié par un conducteur 24 à une extrémité d'un élément bimétallique 25. L'autre extrémité de ce dernier est recourbée et vient se placer dans l'état d'ouverture de l'interrupteur en face de l'extrémité d'une branche de la pièce en forme de L 15. Au voisinage de cette dernière extrémité, à l'élément bimétallique 25 est connecté un conducteur 26 qui relie cet élément bimétallique à la plaquette 3 d'une douille de connexion 2, à savoir celle située à la partie supérieure de la figure 1. Lors d'une surintensité, l'élément bimétallique sous l'effet de la chaleur engendrée dans celui-ci, fléchira après un certain temps et fera pivoter la pièce 15 de telle sorte que le contact mobile Il soit écarté du contact fixe 13. Dans le boîtier 1 est également agencée au voisinage des contacts 11 et 13 une chambre d'extinction des arcs 27. Cette dernière est constituée par -quatre plaquettes métalliques 28 dont la surface est dirigée perpendiculairement aux côtés longitudinaux du boîtier 1. Ces plaquettes sont de forme rectangulaire dont un petit côté est doté d'un évidement triangulaire. Les plaquettes 28 sont dirigées avec cet évidement vers les contacts 11 et 13 de l'interrupteur. Ces plaquettes sont dirigées en oblique vers les douilles 2 et pénètrent par leurs bords entre des nervures situées sur la paroi interne du boîtier. Lorsque l'interrupteur se trouve en position ouverte, les deux plaquettes 28 externes viennent se situer immédiatement en face des deux contacts 11 et 13.Grâce à la forme de ces plaquettes,un éventuel arc entre les deux contacts 11 et 13 sera déplacé vers ces plaques. L'arc est éteint très rapidement à cause de leur grande superficie et donc de leur grand pouvoir de refroidissement. La chambre d'extinction des arcs est connectée en série avec un conducteur 29 qui relie la chambre 27 à la plaquette 3 de la douille de connexion 2 la plus proche de l'élément bimétallique 25. Ce conducteur 29 comporte une plaquette qui se trouve en face de la plaque extérieure 28 de la chambre d'extinction des arcs 27 qui est la plus proche du contact 13, de telle sorte que l'arc éventuel qui pénètre dans la chambre d'extinction des arcs s'étendra jusqu'à cette plaquette et non plus jusqu'au contact fixe 13 de l'interrupteur. Le courant d'arc qui circule par l'intermédiaire de cet arc à travers la chambre d'extinction des arcs ne passera plus alois par l'élément bimétallique 25, mais au contraire par le conducteur 29, de telle sorte qu'un endommagement de l'élément bimétallique 25 par le courant d'arc est exclu. Le disjoncteur comprend encore un ruban équipotentiel 30 en métal à effet de ressort. Ce ruban 30 est solidaire par une extrémité de l'extrémité dirigée vers l'enveloppe 7 de la lamelle faisant partie du contact mobile 11, de telle sorte que l'ensemble du ruban 30 a le même potentiel que la partie du circuit principal située entre la bobine 5 et le contact mobile 11. Le ruban 30 s'étend depuis sa dernière extrémité précitée entre les deux branches de la partie du levier 20 située dans le boîtier 1, le long de la saillie formée par le boîtier 1 contre laquelle s'applique le ressort 23 et est fixé par son autre extrémité à la plaquette extérieure 28 la plus éloignée du contact fixe 13, de la chambre d'extinction des arcs 27, à l'extrémité de cette plaquet te la plus éloignée des contacts 1 et 13.Etant donné que cette dernière plaquette précitée possède le même potentiel que la partie du parcours de courant principal située avant l'interrupteur, le déplacement de l'arc entre le contact mobile 11 et le contact fixe 13, lors de l'ouverture de l'interrupteur, à partir de ces contacts est encore facilité. Le ruban équipotentiel 30 agit également avec un effet de ressort sur le contact mobile 1l de l'interrupteur et coopère avec des ressorts 18 et 23. De la sorte, aussi longtemps que les petits bras 19 ne s'étendent pas parallèlement aux douilles 2, le levier 20 est toujours remené à la position dans laquelle il se trouve lorsque l'interrupteur est ouvert, c'est-à-dl- re la position illustrée aux dessins.Lorsque les petits bras 19 s'étendent parallèlement aux douilles 2, les contacts 11 et 13 sont l'un contre l'autre et l'axe 16 de la pièce 15 se trouve dans sa position la plus proche des douilles 2. Dès que les petits bras 19 ont pivoté à partir de cette dernière position2 ce qui peut avoirlieuprsuite du déplacement de la pièce 15, le.levier 20 prendra très rapidement sa position initiale et le contact ll sera écarté très rapidement du contact fixe 13. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant. On place le disjoncteur décrit précédemment dans le circuit électrique à protéger. On fait pivoter le levier 20 à partir de la position illustrée aux dessins, de telle sorte que le contact mobile 11 s'applique contre le contact fixe 13. La pièce 15 et la plaquette 12 qui lui est reliée sont ainsi déplacées vers les douilles 2 dans une mesure telle que le contact mobile 11 de la lamelle qui n'est fixée que par une extrémité à la plaquette 12, est appliqué sous son propre effet de ressort avec une certaine force contre le contact fixe 13. Lorsqu'alors il apparaît dans le circuit électrique à protéger une forte surintensité, un courant très élevé circulera également dans le disjoncteur. Comme déjà mentionné, la bobine 5 est alors excitée de telle sorte que l'armature 8 pivote à l'encontre de l'action du ressort 9.La longueur de cette armature 8 est telle qu'au cours de ce pivotement, elle rencontre par son extrémité d'une branche de la pièce 15 et écarte cette pièce 15 des douilles 2. De ce fait, le contact mobile 11 est écarté du contact mobile 13 et les petits bras 19 pivotent également. Dès que ces petits bras 19 ne s'étendent plus parallèlement aux douilles 2, sous l'effet des ressorts 18, 23 et du ruban 30, l'interrupteur est amené très rapidement à la position d'ouverture illustrée à la figure 1. L'arc qui apparaît entre les contacts Il et 13 est déplacé très rapidement vers la chambre d'extinction des arcs 27. Le courant d'arc passe donc du contact mobile 11 de l'interrupteur vers la chambre d'extinction des arcs et à partir de celle-ci, par le conducteur 29, vers une broche de connexion 2 du disjoncteur. Une grande partie du courant passe même par le ruban équipotentiel 30 et parvient ainsi directement à la chambre d'extinction des arcs 27 sans passer par l'extrémité du contact 11. Pratiquement aucun courant ne passe par l'élément bimétallique 25, de telle sorte que celui-ci ne peut pas être endommagé. Les contacts 11 et 13 ne sont également pratiquement pas endommagés.Pour une faible surintensité dans le circuit à protéger, ce sera la déformation et la flexion de l'élément bimétallique 25 qui provoqueront, après quelque temps, le déplacement de la pièce 15. L'interrupteur est ouvert de la me- me manière que celle décrite précédemment. La durée au bout de laquelle l'élément bimétallique 25 déplace suffisamment la pièce 15 peut être réglée à l'aide d'une vis 31 qui est ajustable de l'extérieur du boîtier 1 et qui permet de modifier la position de l'élément bimétallique'25 par rapport à la pièce 15. Le disjoncteur suivant la figure 2 diffère de celui de la figure 1 décrit précédemment uniquement par le fait que l'élément thermique est un élément à chauffage indirect de l'élément bimétallique, au lieu d'un chauffage direct. La déformation del1élé- ment bimétallique due à son chauffage est ainsi obtenue non pas par un passage direct du courant à travers l'élément bimétallique, mais au contraire par le passage d'un courant dans une couche de résistance électrique 32. Cette couche de résistance 32 est séparée de l'élément bimétallique par une couche 33 de matière électriquement isolante. La couche de résistance 32 est en fait un petit ruban métallique qui est plié autour de L'cément bimétallique 25 et qui est pincé par une extrémité entre le conducteur 24 et l'extrémité reliée à celui-ci de l'élément bimétallique 25, du côté de celuici dirigé vers la chambre d'extinction des arcs 27, tandis que son autre extrémité est fixée sur l'autre côté de l'élément bimétal lique 25 au conducteur 26. La couche de résistance 32 est encore entourée par une couche 34 de matière électriquement isolante. On a uniquement représenté à la figure 2 l'élément thermique constitué par l'élément bimétallique 25, la couche de résistance 32 et les couches 33 et 34 de matière électriquement isolante, une partie de la chambre d'extinction des arcs 27, le contact 13 de l'interrupteur, une douille de connexion 2, les conducteurs 24, 26 et 29 et une partie du boîtier 1.Le courant dans l'élément thermique ne passe donc pas par l'élément bimétallique 25 mais bien par la couche de résistance 32. En cas de surintensité, la chaleur produite dans cette couche déformera l'élément bimétallique 25 et provoquera donc de la même manière que pour la forme de réalisation illustrée à la figure 1 du disjoncteur, la séparation des contacts 11 et 13 de l'interrupteur. Un tel élément thermique est utilisé en général lorsque le disjoncteur est destiné à agir pour de très faibles intensités de courant.A cause du fait que la couche de résistance 32 est plus sensible à une surintensité que l'élé- ment bimétallique 25 lui-même, il existe avec des disjoncteurs possédant un élément thermique tel que décrit précédemment, encore un plus grand danger d'endommagement de cet élément thermique qu'avec les disjoncteurs de la forme de réalisation illustrée à la figure 1. Cet endommagement est également évité dans ce cas grâce au fait que la chambre d'extinction des arcs 27 est reliée directement par un conducteur 29 à l'une des douilles de connexion 2. I1 doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. En particulier, le disjoncteur ne doit pas nécessairement être muni d'un ruban équipotentiel. Danse cas, la totalité du courant de l'arc passe du contact mobile directement à la chambre d'extinction des arcs et l'arc n'est pas écarté aussi rapidement des contacts. Surtout, le contact mobile sera plus fortement endommagé que quand un ruban équipotentiel est présent. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur comportant un élément thermique3 un déclencheur magnétique et un interrupteur qui, lors d'une forte sur intensit,peut être ouvert par le déclencheur magnétique et lors d'une faible surintensité par. l'élément thermique, et qui peut également être actionné manuellement, des moyens pour relier entre eux l'interrupteur, le déclencheur magnétique et l'élément thermique afin de former un parcours de courant principal, et au moins une chambre d'extinction des arcs qui est connectée en parallèle avec au moins l'interrupteur, caractérisé en ce que la chambre d'extinction des arcs se trouve en parallèle avec la partie du parcours de courant principal formée par l'interrupteur, l'élément thermique et les moyens connectant l'interrupteur à l'élément ther moque, 2.Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un conducteur qui est connecté en série avec la chambre d'extinction des arcs et qui est relié par une extrémité à la chambre d'extinction des arcs et se raccorde par son autre extrémité au parcours de courant principal, sur le côté opposé à l'interrupteur de la partie du parcours de courant principal formée par l'élément thermique. 3. Disjoncteur suivant la revendication 2, caractériSe en ce qu'il comprend deux contacts de connexion auxquels le parcours de courant principal est relié par ses extrémités et à l'aide desquels il peut être connecté dans un circuit électrique, tandis que le conducteur se raccorde par une extrémité directement au contact de connexion auquel est connectée l'extrémité du parcours de courant principal qui est située par rapport à l'interrupteur du côté de l'élément thermique. 4. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en cekutil comprend un rubran équipotentiel en matière conductrice qui est connecté à la partie du parcours de courant principal qui,par rapport à l'interrupteur, est la plus éloignée de l'élément thermique et qui, à une certaine distance de l'interrupteur, se raccorde à l'extrémité de la chambre d'extinction des arcs qui est la plus éloignée de l'élément thermique. 5. Disjoncteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le ruban équipotentiel est un élément à effet de ressort qui s'oppose à la fermeture de l'interrupteur; 6. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément thermique est un élément bimétallique qui est connecté directement dans le parcours de courant principal 7. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément thermique comporte un élément bimétallique et une résistance électrique qui entoure au moins partiellement cet élément bimétallique et qui est connectée dans le parcours de courant principal.