Brevet FR2242766A1 — publié le 19750328

L'invention, due à la collaboration de Messieurs André GUILLEMAUD, William BARTOLO et Jean JAILLET, est relative à un dispositif de coupure de courant å deux intervalles de coupure électriquement connectés en série dans un circuit électrique com- prenant deux branches parallèles parcourues par des courants de sens opposés, chacune desdites branches comportant une paire de contacts séparables engendrant en position séparée ledit intervalle de coupure et une chambre d'extinction d'arc associée à chaque intervalle de coupure pour éteindre un arc tiré entre lesdits contacts se séparant Dans un dispositif connu du genre mentionné, le milieu diélectrique entre les deux branches parallèles est constitué par de l'air et la distance importante d'isolement séparant ces branches rend pratiquement négligeable les forces électrodynamiques de répulsion entre les branches et le soufflage d t ares, s'étendant dans lesdits intervalles de coupure, par ces forces de répulsion. Un pouvoir de coupure important nécessite des dispositifs additionnels de soufflage d'arc. Ltinvention a pour but d'éviter cet inconvénient et de réaliser un dispositif à coupure rapide, d'encombrement réduit. Le dispositif de coupure, selon l'invention, est caractérisé par le fait que lesdites deux branches sont juxtaposées en étant séparées et isolées électriquement l'une de l'autre que par une paroi de faible épaisseur, insérée entre lesdites deux branches et en un matériau approprié pour assurer l'isolement et résister à l'action desdits arcs et que chaque chambre d'extinction est disposée latéralement de la branche associée du côté op posé à ladite paroi, de telle manière qu' une force électrodynamique, due à la répulsion des courants de sens opposés parcourant les branches juxtaposées, souffle énergiquement un arc tiré entre lesdits contacts dans la chambre d'extinction associée. Selon un développement de 11 invention, lesdites deux branches sont reliées à l'une de leurs extrémités par une liaison mécanique et électrique pour former un circuit en U agencée en pont de contacts mobiles chevauchant en position fermée des contacts ladite paroi isolante. L'effet de soufflage magnétique des arcs est avantageusement accru par des conducteurs du circuit électrique passant derrière les chambres d'extinction, les branches de conducteurs placées de part et d'autre de chaque chambre d'extinction étant parcourues par un courant de même sens de manière à provoquer une accélération de la montée des arcs en direction des chambres d'extinction et un accroissement rapide de la tension d'arc. Les intervalles de coupure peuvent être disposés à un même niveau de part et d'autre de la paroi isolante, les arcs tirés dans ces intervalles se repoussant dans ce cas mutuellement, ou être décalés, de manière à engendrer la répulsion de l'arc essentiellement par la partie fixe de la branche en regard de l'arc et à l'exercer sur une distance accrue. Les contacts mobiles desdits contacts séparables peuvent être agencés en contacts coulissants dans la direction desdites branches ou en contacts pivotants dont la rotation vers la position d'ouverture s'effectue en direction opposée de ladite paroi, de manière à être déplacés rapidement vers la position d'ouverture sous l'action des forces électrodynamiques de répulsion dus à la branche opposée. Ils peuvent dgalement -être mobiles en translation suivant une direction oblique, de manière à engendrer une séparation des contacts accompagnée d'un écartement des contacts de ladite paroi favorisé par les forces électrodynamiques de répulsion s'exerçant entre lesdites branches. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de coupure de courant, selon l'invention, la demi-vue de gauche représentant la position de fermeture et celle de droite la position d'ouverture; la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe, selon la ligne III III de la figure 1; la figure 4 est une vue schématique analogue à celle de la figure 1, d'une variante de réalisation du dispositif de coupure, selon l'invention; la figure 5 est une vue en coupe, selon la ligne V-V de la figure 4;; la figure 6, analogue à la figure 1, illustre une autre variante de réalisation du dispositif de coupure selon l'invention; la figure 7 représente une autre variante, dans laquelle les contacts mobiles sont animés de mouvements de rotation de sens opposés; la figure 8 montre encore un autre dispositif selon l'invention, dans lequel les contacts sont animés de mouvements linéaires de sens opposés; la figure 9 est une vue schématique d'un autre dispositif selon l'invention, dans lequel les contacts s'écartent latéralement selon des directions obliques. Sur les figures 1 à 3, un dispositif de coupure de courant comporte un bottier 10, en matériau isolant, contenant une paire de contacts fixes 12, 14, susceptibles de coopérer avec un contact mobile 16 agencé en forme de pont, de manière à créer deux intervalles de coupure 24 en série dans un circuit électrique. Deux chambres d'extinction ou de coupure 18, 20, pourvues de tôles 22 métalliques d'extinction encochées sont situées latéralement à l'extérieur des intervalles de coupure 24 définis respectivement par chacun des contacts fixes 12, 14 et le pont mobile 16 en position d'ouverture, représentée sur la demi-vue de droite de la figure 1. Les contacts fixes 12, 14 ont des profils de L dont deux branches respeetives-parallèIes sont juxtaposées et séparées par une paroi en forme de plaque isolante 26 de faible épaisseur faisant partie intégrante du bottier 10.La plaque 26 se prolonge audelà de la surface de séparation 28 des contacts; de telle manière que le pont mobile 16, ayant informe d'un U renversé muni de branches parallèles situées respectivement dans le prolongement des branches des contacts fixes 12, 14, coiffe la partie en saillie de la plaque 26 et se déplace le long de celle ci lors de son mouvement d'ouverture. Le matériau isolant utilisé pour la plaque de séparation est du type commercialement dénommé "Téflon". Tout autre matériau approprié, de préférence gazogène, peut bien entendu être utilisé. La figure 3 montre à la partie inférieure du dispositif la disposition croisée des contacts fixes 12, 14 permettant d'obtenir, en position de fermeture, un circuit constitué par les contacts fixes 12, 14 et mobile 16, en forme de boucle allongée dont la partie creuse intérieure est occupée par la plaque isolante 26. Le dispositif selon les figures 1 à 3 fonctionne de la manière suivante En position de fermeture, le pont mobile 16 est au contact des contacts fixes 12, 14, assurant la continuité d'un circuit en forme de boucle allongée virtuellement fermée à deux branches parallèles, parcourues par des courants de sens opposés. L'ouverture, par exempie, lors de l'apparition d'un défaut, est effectuée par déplacement du pont mobile 16 par tout moyen approprié (non représenté) le long de la paroi isolante 26 selon la direction de la flèche F1 représentée àla figure 1. Un arc est tiré dans chaque intervalle de coupure 24 de part et d'autre de la plaque 26 produisant deux champs magnétiques de même sens, qui tendent à se repousser. L'épaisseur de la plaque isolante 26 étant très petite, la répulsion des arcs respectivement vers les chambres 18, 20 est maximum entratnant un accroissement rapide de la tension d'arc. L'extinction des arcs s'effectue d'une manière bien connue en soi dans les chambres de coupure 18, 20. Les figures 4 et 5 représentent une variante de réalisation du dispositif de coupure, selon l'invention. Les mêmes repères sont employés pour désigner des pièces analogues ou identiques à celles représentées aux figures 1 à 3, et pour des raisons de clarté de l'exposé, ces pièces ne seront plus décrites en détail par la suite. Les contacts fixes 12, 14 sont reliés à des conducteurs d'amenée de courant, respectivement 30, 32, passant derrière les chambres de coupure dans des encoches supplémentaires 34 ménagées dans les tôles d'extinction 22. Les espaces compris entre les encoches 34 et les conducteurs dO, 32 sont remplis par un matériau isolant.Chaque contact fixe a la forme d'un U dont les branches parallèles ont des longueurs différentes, la plus longue 30 ou 32 passant dans les encoches 34 derrière les chambres de coupure, la plus courte 12, 14 passant respectivement derrière la plaque isolante 26. Les conducteurs 12, 32 et 14, 30 sont placés de part et d'autre de la plaque isolante 26 et sont respectivement parcourus par des courants de même direction produisant des champs magnétiques de sens opposés dans les espaces occupés par les deux chambres de coupure 18, 20. Ces champs magnétiques ont tendance à s'attirer et accélèrent la montée des arcs dans les chambres de coupure. La figure 6 montre une autre variante de réalisation du dispositif de coupure, selon l'invention, dans laquelle les deux chambres de coupure 18, 20 sont décalées dans le sens de déplacement du pont mobile 16, indiqué par la flèche F1. Le pont 16 a la forme d'un U renversé dont les branches parallèles ont des longueurs différentes, la différence des longueurs correspondant au décalage des chambres. Les branches parallèles des contacts 12, 14 en forme de L sont dans le prolongement des branches parallèles du pont mobile et ont des longueurs différentes complémentaires, de telle manière que le pont mobile 16 repose sur les plots des contacts fixes 12, 14 dans la position fermée, représentée sur la figure. Lors de l'apparition d'un défaut, le pont mobile s'ouvre tirant deux arcs.Le champ magnétique produit par chacun de ces deux arcs dans chaque intervalle de coupure 24, a meme sens que le champ magnétique engendré par le courant-circulant dans la branche en regard du contact- mobile 16 et du contact fixe 14. Dans le dispositif selon les figures 1 à 3, l'effet de répulsion mutuelle des deux arcs est fonction de la distance des deux arcs et s'affaiblit au fur et à mesure que la distance, séparant les deux arcs chassés selon des directions transversales opposées, devient grande.Selon la figure 6, 11 effet de répulsion est fonction de la distance séparant à un instant déterminé l'arc de la branche fixe en regard et diminue de ce fait moins rapidement lors du déplacement de l'arc La figure 7 montre encore une autre variante du dispositif selon l'invention, dans laquelle les branches parallèles du circuit de part et d'autre de la paroi 26, comportent deux paires de contacts allongés 36, 36'; 38, 38', montés à pivotement, respectivement autour d'axes 40, 40 r 42, 42'. Chaque contact 36 à 38 est mécaniquement et électriquément relie à une branche auxiliaire respectivement 48, 48'; 50, 50' perpendiculaire à la branche principale accolée à la paroi 26 en position de fermeture.Les branches 48 et 50 d'une part, et 48', 50' d'autre part, sont respectivement situées de part et d'autre de la paroi isolante 26. Les branches 50 et 501 sont connectées entre elles par un conducteur fixe 52 juxtaposé aux deux branches précitées et deux tresses 54, 54' en cuivre. D'une manière analogue, la branche 48' est reliée électriquement par une tresse 56 à un conducteur fixe 58 juxtaposé aux branches 48' et 48, le conducteur 58 et la branche 48 étant connectés à la ligne réseau à protéger. Les branches adjacentes 50, 52; 58, 48; 58', 48', 52' 50', sont parcourues par des courants de sens contraires, et Se repoussent lors d'un défaut. L'ensemble des branches 50, 52 et 52, 50' constitue un dispositif 46 permettant d'accélérer le mouvement d'ouverture des contacts 38, 38' respectivement, et les branches 48, 58 forment le dispositif 44 assurant la même fonction en ce qui concerne les contacts 36, 36'. Les dispositifs 44, 46 sont d'un type connu. Le dispositif selon la figure 7 fonctionne de la manière suivante En position de fermeture (représentée en traits pleins) les contacts principaux 36, 38 d'une part et 36', 38' d'autre part sont situés de part et d'autre de la paroi isolante 26 et sont pa rallèles à celle-ci. Le sens du courant est tel que des forces électrodynamiques de répulsion s'exerçant entre les contacts 36, 36'; 38, 38' sollicitent ces derniers en rotation dans le sens indiqué par les flèches F2 en direction d'ouverture, ces forces étant accrues par les forces électrodynamiques de répulsion engendrées entre les branches parallèles adjacentes 58, 48; 48', 58; 50, 52; 52, 50' des dispositifs 44 et 46. En position d'ouverture (représentée en traits pointillés) les contacts 38 et 36' ont pivoté selon un angle donné dans le sens trigonométrique, et les contacts 36, )8' ont effectué un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles de montre, l'angle de rotation étant identique. Ce dispositif permet ainsi une ouverture rapide des contacts et une double répulsion des arcs tirés lors de la double coupure. La figure 8 illustre une variante du dispositif, selon la figure 7, les mêmes repères étant employés pour désigner des pièces identiques à celles représentées à la figure 7, un indice a étant affecté aux repères de pièces analogues. Les paires de contacts principaux 36a, 36a'; 38a, 38a', associées aux dispositifs 44, 46 provoquant une ouverture rapide des contacts, sont animés d'un mouvement coulissant linéaire, de sens contraire, parallèle à la paroi isolante 26. Dans chaque dispositif 44 ou 46 les branches auxiliaires, perpendiculaires aux contacts principaux, sont insérées entre deux conducteurs fixes, le sens du courant étant tel que des forces électrodynamiques d'attraction et de ré- pulsion sont engendrées entre les branches auxiliaires et les conducteurs adjacents provoquant une ouverture rapide des contacts. Il est inutile de décrire le fonctionnement du dispositif de la figure 8, qui découle de la description précédente. La figure 9 représente une autre variante du dispositif à double répulsion des arcs, selon l'invention. Des contacts 86, 86'; 88, 88', disposés de part et d'autre de la paroi 26 de la manière décrite ci-dessus, comportent chacun deux doigts 62, 64 guidés dans deux glissières 66, 68 disposées obliquement par rap port à la paroi isolante 26 imposant au contact un mouvement de translation oblique d'écartement de la paroi 26 et de séparation du contact conjugué et inversement. Le fonctionnement du dispositif selon la figure 9 est le suivant En position fermée (représentée en traits pleins), les doigts 62, 64 des contacts 86, 86'; 88, 88' sont au fond des glissières 66, 68 de telle manière que les contacts 86, 88; 86', 88', respectivement -dans le prolongement lrun de autre, soient juxtaposés et séparés par la paroi isolante 26-, Les forces électrodynamiques de répulsion, notamment engendrées lors d'un défaut, entre les contacts 88, 88' d'une part, et 86, 86' d'autre part, déplacent les contacts guidés par les glissières 66, 68, de manière à écarter les contacts latéralement de leur position initiale tout en restant parallèles à l'axe longitudinal et à les séparer. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques. REVENDICATIONS 1. Dispositif de coupure de courant à deux intervalles de coupure électriquement connectés en série dans un oir- cuit électrique comprenant deux branches parallèles parcourues par des courants de sens opposés, chacune desdites branches comportant une paire de contacts séparables engendrant en position séparée ledit intervalle de coupure et une chambre d'extinction d'arc associée à chaque intervalle de coupure pour éteindre un arc tiré entre lesdits contacts se séparant, caractérisé par le fait que lesdites deux branches sont juxtaposées en étant séparées et isolées électriquement l'une de l'autre que par une paroi de faible épaisseur, insérée entre lesdites deux branches et en un matériau approprié pour assurer l'isolement et résister à l'action desdits arcs et que chaque chambre d'extinction est disposée latéralement de la branche associée du cEté opposé à ladite paroi, de telle manière qu'une force électrodynamique, due à la répulsion des courants de sens opposés parcourant les branches juxtaposées, souffle énergiquement un arc tiré entre lesdits contacts dans la chambred'extinction associée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites deux branches sont reliées à l'une de leurs extrémités par une liaison mécanique et électrique pour former un circuit en U agencé en pont de contacts mobiles chevauchant en position fermée des contacts ladite paroi isolante. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que. les extrémités opposées à ladite liaison desdites branches sont reliées à des conducteurs d'amenée de courant conformés de manière à constituer un circuit en boucle allongée fermée entourant en position fermée des contacts ladite paroi isolante et accroissant l'action de soufflage desdits arcs. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits intervalles de coupure disposés de part et d'autre de ladite paroi isolante sont sensiblement à un même niveau. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits intervalles de coupure disposés de part et d'autre de ladite paroi isolante sont décalés l'un par rapport à l'autre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit matériau iso-. lant de ladite paroi est å base de polytétrafluoréthylène. 7; Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit circuit électrique comporte, associé à chacune desdites branches, un tronçon parallèle à ladite branche associée, parcouru par un courant de même sens, et disposé du côté opposé de la chambre d'extinction, de manière à engendrer une force d'attraction de l'arc vers l'in- térieur de ladite chambre. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les contacts mobiles desdits contacts séparables sont agencés en contacts coulissants dans la direction desdites branches. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les contacts mobiles desdits contacts séparables sont agencés en contacts pivotants dont la rotation vers la position d'ouverture steffectue en direction opposée de ladite paroi, de manière à être déplacés rapidement vers la position d'ouverture sous l'action des forces électrodynamiques de répulsion dues à la branche opposée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les contacts mobiles desdits contacts séparables sont mobiles en translation suivant une direction oblique, de manière à engendrer une séparation des contacts accompagnée d'un écartement des contacts de ladite paroi favorisé par les forces électrodynamiques de répulsion s'exerçant entre lesdites branches.