Brevet FR2333337A1 — publié le 19770624

L'inventiorls due à la collaboration de MM. André DUCLUZAUX et Dominique FbRRUCtI, est relative à un interrupteur électrique à coupure rapide, notamment à effet de limitation d'un courant de court-circuit comportant - un circuit principal de passage du courant permanent, pourvu de contacts principaux séparables, - Ü circuit pare-étincelles, muni de contacts pare-étincelles, dont un est mobile, et présentant une résistance électrique préué- terminée supérieure à celle du circuit principal, les deux circuits principaL et pare-étincelles étant connectés en parallèle, - un dispositif d'actionnement à élément de propulsion électrodynamique assujetti audit contact mobile principal et animé d'un mouvement de déplacement linéaire pour 1 t ouverture rapide successive des contacts principaux et pare-étincelles. Dans un interrupteur connu du genre mentionné, ltou- verture retardée des contacts pare-étincelles, quelques instants après celle des contacts principaux, implique un faible retard de ltasparition de la tension d'arc ce qui constitue un handicap pour un appareil limiteur de courant dont les caractéristiques dépendent dtune croissance très rapide de la tension d'arc par étirement longitudinal et allongement de l'arc entre les contacts pareétincelles. Il est possible de compenser ce retard en communiquant au contact care-étincelles mobile une vitesse initiale d'ouverture très élevée.Dans les appareils à propulseur électrodynamique, l'accroissement de cette vitesse initiale est généralement lié à l'augmentation de l'énergie accumulée dans le condensateur connecté à la bobine d'excitation par l'intermédiaire d'un commutateur. Il en résulte une augmentation sensible de l'encombrement et du prix de l'appareil. L'invention a pour objet de remédier à cet inconvénient et de réaliser un interruttaur limiteur économique, simple et à couture ranide. Il est caractérisé par le fait que - ledit dispositif d'actionnement comprend une course morte autorisant dans un premier stade l'ouverture des contacts principaux et la commutation du courant de court-circu t dans ledit circuit pare-étincelles lors du déplacement initial dudit élément de propulsion électrodynamique; et dans un deuxième stade l'ouverture dudit contact mobile pare-étincelles percuté par le contact mobile principal après rattrapage de ladite c-urse morte, - la masse de l'équipage mobile formé par le contact nobile prinei- pal associé audit élément de propulsion électrodynamique est supérieure à celle dudit contact mobile pare-étincelles, - les zones desdites masses venant en contact au bout de ladite eourse morte sont agencées en matériaux à coefficient d'élasticité approprié à un choc élastique pronulsant le contact mobile pare- étincelles à une vitesse supérieure à celle dudit écuipage mobile vers la position d'ouverture dudit interrupteur. Selon uri développement de l'inventien, dite ourse morte est délimitée par un intervalle ménagé entre ledit équipage mobile et le contact mobile pare-étincelles désolidarisés mecani- quement l'un de l'autre durant ledit premier stade. Selon un autre développement de l'invention, les zones desdites masses qui se percutent après rattrapage de la course morte sont réaiisées en matériaux dont le coefficient d'élasticité est de préférence élevé, notamment avoisinant la valeur de 1, représentant la valeur idéale de matériaux narfaitement élastiques. Les lois de la mécanique des chocs entre corDs durs non parfaite- ment élasticues indiquent que lorsqu'une masse M animée d'une vitesse vl percute une masse m de vitesse initiale nulle, la vitesse v2 communiquée à m juste après le choc est ##### v1, étant le coefficient d'élasticité des matériaux en présence compris entre O et 1. Lorsque la masse m est petite par rapport à la masse M, la vitesse v2 acquise par m est zupérieure à la vitesse v de M avant le choc. Cette vitesse élevée de m avorise un fort accroissement de la tension d'are dès sa naissance et l'effet de limitation recherché.Des essais ot montré ou'un bon coefficient d'élasticité est obtenu par une percussion entre ies matériaux suivarts : araldite - acier; acier - acier ; ivoire - ivoire; acier - nylon, mais cette énumération n'est pas exhaustive. D'autres caractéristioues et avantages ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'irvention donné à titre d'exemple @@@ limitatif et re- présenté au dessin annexé, reoresertant une vue schématioue de l'interrupteur électrique sonion l'invention, en position de fermeture. Sur la figure, un pôte de l'interaupteur éiectr coupure rapide et à offet de limitation d'un @@ranf de @ou cuit comprend un eireuit prineipa. @@ de @@assaue de @@@@@ net pourvu d'un contact mobile principal 12 en forme de pont coopérant avec deux contacts fixes 14, 16 solidaires respectivement de conducteurs d'amenée 18 et de sortie 20 du courant.Le contact mobile principal 12 est assujetti à un élément de propulsion élec trodynamique d'un dispositif d'actionnement 22 à effet Thomson et comprenant un disque 24 agencé en une spire secondaire de faible résistanee. La déchire d'un condensateur 26 dans une bobine 28 plate primaire par la fermeture dtun commutateur 30 électronique induit des courants élevés dans le disque 24 propulsé par répulsion électrodynamique à l'encontre d'un ressort 32 de pression de contact dans la direction de la flèche F en ouvrant dans un premier stade les contacts principaux 12, 14, 16. Un circuit pare-étincelles 34, de résistance électrique supérieure à celle du circuit principal 10, est connecté en parallèle aux bornes de ce dernier par des conducteurs de liaison 36, 58. I1 comporte deux contacts pare-étincelles fixes 40, 42 coopérant avec deux contacts pare-étincelles mobiles 44, 46 d'un pont 48, maintenu en position de fermeture par un ressort de compression 50. La zone médiane du pont 48 mobile est pourvue d'une tige 52 de commande dont l'extrémité libre constitue la face 54 disposée en regard de la face 56 du contact mobile principal 12, les deux faces 54, 56 étant separées par un intervalle d prédéterminé. Des butées 58, 60 guident respectivement l'élément de propulsion électrodynamique associé au contact mobile principal 12, et la tige 52 durant leur mouvement de déplacement linéaire. Un dispositif d'auto-accrochage 62 agencé sous la bobine 28 maintient l'équipage mobile en position d'ouverture en verrouillant une tige 64 fixée au disque 24. Une chambre de coupure (non représentée) est associée à chaque paire de contacts pare-étincelles 40, 44; 42, 46. La masse M du contact mobile principal 12 associé au disque 24 de l'élément de propulsion électrodynamique est supérieure à celle m du pont mobile pare-étincelles 48 et de sa tige 52 de commande. Les faces 54, 56 venant en contact l'une avec I'autre après le rattrapage de la course morte definie par l'inter- valle d, sont réalisées en matériaux à coefficient drélasticité approprié à un choc élastique propulsant le pont mobile pare-étincelles 48 de masse m à une vitesse v2 supérieure à celle vl de la masse M vers la position d'ouverture de l'interrupteur. A ti tre d'exemple non limitatif, les matériaux der faces 54, 56 sont en araldite, acier, nylon ou en loir. Le fonctionnement de l'interruoteur limiteur seion l'invention découle de la deseriction précéente, et il suffit de rapeler qu'en position de fermeture (représentée sur la figure), l'intervalle d désolidarise les deux équinages mobiles des eircuits principal 10 et pare-étincelles ,4. Lors de l'apparition d1un courant de court-circuit, la fermeture du commutateur 30 provoque ia décharge du condensateur 26 et la répulsion rapide du disque 24 vers le haut suivant la flèche F. Les contacts principaux 12, 14, 16 s'ouvrent dans ce premier stade de fonctionnement autorisant la commutation du courant de court-circuit dans le circuit pare-éthcelles 34 jusqu'au rattrapage de la course morte délimitée par ltintervalle d. Le deuxième stade de fonctionnement débute ensuite par la percussion des faces 56 et 54 entraenant le choc élastique et l'ouverture très rapide des contacts pare-étincelles entre lesquels sont tirés deux arcs en série. La vitesse v2 élevée de déplacement du pont 48 pare-étincelles favorise un accroissement important de la tension d'arc dès sa naissance oui contribue à lteffet de limitation recherché. L'invention nTest bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté au dessin annexé, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivaiences électriques et mécaniques, notamment celle dans laquelle le dispositif d'actionnement électrodynamique du type à effet Thomson serait remplacé par tout autre propulseur. REVENDICATIONS 1. Interrupteur électrique à coupure rapide, notamment à effet de limitation d'un courant de court-circuit comportant: - un circuit principal de tassage du courant permanent, pourvu de contacts principaux séparables, - un circuit pare-etinceles, muni de contacts pare-étincelles, dont un est mobile, et présentant une résistance électrique supérieure à celle du circuit principal, les deux circuits principal et pare-étincelles étant connectés en parallèle, - un dispositif d'actionnement à élément de propulsion electrodynamicue assujetti audit contact mobile principal et animé d'un mouvement de déplacement linéaire cour l'ouverture rapide successive des contacts principaux et pare-étincelles, caractérisé par le fait que - ledit dispositif d'actionnement comprend une course morte autorisant dans un premier stade l'ouverture des contacts principaux et la commutation du courant de court-circuit dans ledit circuit pare-étincelles, lors du déplacement initial dudit élément de pro Dulsion électrodynamique, et dans un deuxième stade l'ouverture dudit contact mobile pare-étincelles percuté par le contact mobile principal après rattrapage de ladite course morte, - la masse de l'équipage mobile formé par le contact mobile principal associé audit élément de propulsion électrodynamique est notablement supérieure ç celle dudit contact mobile pare-étineelles, - les zones desdites masses venant en contact au bout de ladite course morte sont agencées en matériaux à coefficient d'élasticité approprié à un choc élastique propulsant le contact mobile pareétincelles à une vitesse supérieure à celle dudit équipage mobile vers la position d'ouverture dudit interrupteur. 2. Interrupteur électrique à coupure rapide selon la revendication 1, earactérisé par le fait que ladite course morte est déiimitée tar Uri intervalle ménagé entre ledit équipage mobile et le contact mobile pare-étincelles désolidarisés mécaniquement l'un de l'autre durant ledit premier stade. 3. Interrupteur électrique à coupure rapide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les matériaux desdites zones percutées engendrant le choc élastique sont en acier, araldite, nylon ou autres matériaux à coefficient d'élasti- eité élevé.