Brevet FR2344949A1 — publié le 19771014

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Gérard TERRIER, est relative à un disjoncteur électrique basse tension à chambre d'extinction d'arc formée par un empilage de tôles, encadré par deux électrodes de guidage de l'arc agencées pour capter un arc tiré entre les contacts lors de leur séparation, comportant un déclencheur thermique à bilame et un déclencheur électromagnétique à bobine > lesdits déclencheurs commandant un verrou de déclenchement en cas de surcharge ou de court-circuit pour provoquer l'ouverture automatique desdits contacts. Un disjoncteur électrique du genre mentionné sert à la protection des circuits basse tension de distribution dténergie électrique du secteur tertiaire, voire domestique. Une même installation comporte un nombre élevé de tels disjoncteurs et lten- combrement constitue un élément primordial de ces appareils. De tels disjoncteurs sont fabriqués en grande série et il est important de limiter le nombre d'éléments constitutifs au maximum de manière à réduire le coût de fabrication et de faciliter le montage. Dans un disjoncteur connu, du genre mentionné, le noyau plongeur du déclencheur électromagnétique est sollicité par un ressort de rappel vers sa position de repos, un deuxième ressort indépendant agissant sur le verrou de déclenchement. La présente invention a pour but de simplifier cette disposition et est caractérisée par le fait que le disjoncteur comporte un noyau monté à coulissement à intérieur de ladite bobine, du déclencheur electromagnétique, un organe de transmission du mouvement dudit noyau audit verrou, un ressort de rappel attaquant ledit organe de transmission, les liaisons cinématiques dudit organe de transmission respectivement avec ledit noyau et ledit verrou étant agencées pour transmettre au noyau et au verrou des forces de rappel résultant dudit ressort de rappel. Le verrou d'un tel disjoncteur assure la fonction de verrouillage d'un levier de déclenchement tout en permettant un déverrouillage sous 11 action d'un déclencheur thermique ou électromagnétique. La course d'accrochage du verrou répond aux impératifs contradictoires de verrouillage fiable du levier de déclenchement, évitant tout déclenchement intempestif et d'un déverrouillage rapide consécutif à une excitation prédéterminée du déclencheur thermique ou électromagnétique.Un positionnement précis du verrou en position de verrouillage par rapport au levier de déclenchement permet de réduire les marges de sécurité, et selon un perfectionnement de la présente invention ledit verrou présente un nez d'accrochage de l'extrémité du levier de déclenchement, la course d'engagement dudit nez sur le levier étant définie et limitée par le fond du nez sollicité en appui d'une surface conjuguée du levier. On assure ainsi une course constante de déverrouillage et un engagement précis du verrou sur le levier de déclenchement. Un disjoncteur connu du genre mentionné comporte dans la base du bottier une chambre de coupure à tôles de désionisation encadrées par une paire d'électrodes de guidage de l'arc, s'étendant dans la zone de formation d'arc recevant les contacts fixes et mobiles. Le déclencheur électromagnétique est juxtaposé à cette chambre de coupure, l'axe de la bobine du déclencheur stétendant parallèlement aux tôles de la chambre de coupure. Dans le disjonc- teur connu l'électrode de guidage de l'arc intercalée entre le déclencheur électromagnétique et la chambre de coupure forme un écran entre ces derniers éléments et appartient à un circuit magnétique. Un autre but de la présente invention est la simplification de la structure d'électrode de guidage et de circuit magnétique du déclencheur électromagnétique. Selon un développement de l'invention, l'électrode de guidage de l'arc formant écran entre la chambre de coupure et le déclencheur électromagnétique est isolé électriquement dudit déclencheur électromagnétique qui comporte une bobine entourant un manchon tubulaire isolant à l'intérieur duquel coulisse un noyau plongeur. L'électrode de guidage de ltarc est agencée dans sa partie opposée aux contacts en support de bilame du déclencheur thermique et est reliée électriquement à la borne de sortie du disjonc- teur. Cette disposition permet de shunter les déclencheurs magnéto-thermiques dès l'ancrage de l'arc sur ltélectrode de guidage. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre dtun mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d t exemple non limitatif et représenté au dessin annexé, dans lequel ; la figure 1 est une vue en coupe axiale, partiellement arrachée, d'un disjoncteur selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Sur les figures, un bottier 10 d'un disjoncteur électrique est formé par l'assemblage de deux coquilles 12, 14 et comporte des bornes de connexion 16, 18 d'entrée et de sortie du disjoncteur, ainsi qu'une ouverture de passage d'une manette de manoeuvre 20. A l'intérieur du bottier isolant 10, sont logés un contact mobile 22 et un contact fixe 24, relié électriquement à la borne 18. Le contact mobile 22 est commandé par un mécanisme de commande reliant la manette 26 au contact mobile 22. Dans le bottier 10 sont également logés un déclencheur thermique formé par un bilame 26 et un déclencheur électromagnétique 28, susceptibles de provoquer en cas de surcharge ou de court-circuit une ouverture automatique des contacts 22, 24.Une chambre de coupure 30, constituée par un empilage de tôles 32, est logée dans la partie inférieure du bottier 10, les tôles 32 s'étendant parallèlement à la base 34 du bottier 10, équipé de griffes de fixation 36 sur un support, par exemple du type rail DIN symétrique. Le contact mobile 22 s'étend sensiblement perpendiculairement au plan des tôles 32 et se débat dans une chambre 38 de formation d'arc, de manière à tirer un arc entre les contacts 22, 24 lors de leur séparation dont la direction initiale est paral le le aux tôles 32. Au contact fixe 24 est reliée une électrode ou corne d'arc 40, qui se prolonge le long de la paroi de la chambre de formation d'arc 38 opposée au contact mobile 22 et dans la chambre de coupure 40 qu'elle délimite à sa partie inférieure. Le côté opposé de la chambre de coupure 30 est délimité par une électrode ou corne d'arc 42 électriquement reliée par sa partie postérieure opposée aux contacts 22, 24, à la borne de connexion 16. Le mécanisme de commande fait l'objet d'une demande de brevet, déposée conJointement à la présente demande et ne sera décrit par la suite que sommairement. Le contact mobile 22 est articulé sur un bras de contact 44, monté à pivotement sur un culbuteur 46, attaqué par une genouillère 48, dont une extension 50 de la manette 20 forme l'une des biellettes. Un pivotement de la manette 20 provoque l'extension ou le brisage de la genouillère 48 et par pivotement du culbuteur 46 l'écartement ou le rapprochement du contact mobile 22 du contact fixe 24. Un levier de déclenchement 52, monté à pivotement sur un axe 54, coopère avec ltextrémi- té 56 duras de contact 44, de manière à solidariser ce dernier au culbuteur 46. Un verrou 58 est monté à rotation sur un pivot 60 et présente un nez 62 d'accrochage de l'extrémité 64 du levier de dé clenchement 52.Dans la position de verrouillage, représentée à la figure 1, le levier de déclenchement 52 est retenu par le verrou 58 dans la position active, permettant une transmission du mouvement de pivotement de la manette 20 au contact mobile 22 pour une commande manuelle d'ouverture et de fermeture du disjoncteur. L'ouverture des contacts 22, 24 peut être provoquée par pivotement du verrou 58 dans le sens des aiguilles d'une montre > de manière à libérer l'extrémité 64 du levier de déclenchement 52, qui pivote dans le sens trigonométrique, de manière à libérer l'extrémité 56 du bras de contact 44. Le bras de contact 44 libéré pivote sous l'action d'un ressort, indépendamment du culbuteur 46 vers la position d'ouverture des contacts 22, 24. Le verrou 58 est actionné par l'intermédiaire d'un organe de transmission 66 par le déclencheur électromagnétique 28, qui comprend une bobine 68 entourant un manchon isolant tubulaire 70 > délimité par un flasque isolant 72. A l'intérieur du manchon isolant 70 est monté à coulissement un noyau magnétique plongeur 74, et un noyau magnétique fixe 76. Le noyau mobile 74 porte une tige formant poussoir 78, qui traverse un alésage ménagé dans le noyau fixe 76 et présente à son extrémité une surface de butée 80 coopérant avec l'organe de transmission 66. Un ressort de rappel 82, ancré à un point fixe et à organe de transmission 66 sollicite ce dernier en appui de la surface de butée 80 et par l'intermédiaire du poussoir 78 sollicite le noyau mobile 74 dans la position représentée à la figure 1, d'écartement du noyau fixe 76. L'extrémité opposée 84 de l'organe de transmission 66 est maintenue par le ressort de rappel 82 au contact d'une came 86 solidaire du verrou 58 et concentrique à l'axe 60. Le profil de la came 86 > correspondant dans l'exemple illustré par la figure à un simple méplat, est déterminé pour engendrer un moment de rappel du verrou 58 s'exerçant dans le sens trigonométrique et dG à la force d'appui de l'extrémité 84 sur la came 86. Le point d'ancrage du ressort de rappel 82 est intercalé entre la came 86 et le poussoir 78 et l'on comprend que le même ressort fournisse la force de rappel du noyau plongeur 74 et du verrou 58.L'organe d'actionnement 66, agencé en barre flottante, coopère de plus avec un doigt 88 solidaire du verrou 58, de manière à faire pivoter le verrou 58 dans le sens des aiguilles d'une montre sous l'action d'une poussée, vers la gauche sur la figure 1, du poussoir 78. La corne d'arc 42 est intercalée entre le déclencheur électromagnétique 28 et la chambre de coupure 30 et est agencée en plaque dont les bords latéraux stencastrent dans des rainures 90, 92 ménagées dans les parois internes des coquilles 12, 14. La corne d'arc 42 constitue ainsi une cloison ou écran de séparation de la chambre de coupure 30 et du déclencheur électromagnétique 28. La corne d'arc 42 en matériau ferromagnétique est isolée électriquement du déclencheur électromagnétique 28 et se prolonge dans sa partie postérieure opposée à la chambre de formation d'are 38 par une partie recourbée 94. La partie recourbée 94 est reliée électriquement par un conducteur 96 à la borne 16 et coopère avec une vis de réglage 98.Au voisinage de la partie recourbée 94 est découpée dans la corne d'arc 42 une patte 100 recourbée à 900, de manière à s'étendre sensiblement parallèlement à la partie recourbée 94. La patte 100 constitue le support de la lame bimétallique du déclencheur thermique 26, dont l'une des extrémités est fixée et reliée électriquement à la patte 100 par tout moyen approprié. L'extrémité opposée 102 du bimétal 26 est disposée en regard d'un doigt 104 solidaire du-verrou 58. Cette extrémité opposée 102 est skiée électriquement par une tresse 110 à la bobine 68 du déclencheur électromagnétique 28, dont l'autre extrémité est reliée par une tresse 106 au contact mobile 22. En position de fermeture du disjoncteur, le courant entrant par exemple par la borne 16, passe par le conducteur 96, la patte de connexion 100, le bilame 26, la tresse 110, la bobine 68, la tresse 106; le contact mobile 22, le contact fixe 24, pour sortir par la borne opposée 18. Lors d'un déclenchement du disjoncteur, l'arc tiré entre les contacts 22, 24 migre sur la corne d'arc 40 et est rapidement transféré sur les cornes 40, 42 en pénétrant dans la chambre de coupure 30. Dès le transfert sur les cornes 40, 42 les déclencheurs électromagnétiques 28 et thermiques 26 sont shuntés par le passage direct du courant par la corne d'arc 42, l'arc s'étendant dans la chambre de coupure 30, la corne d'arc 40 > et la borne 18.La fixation directe du bimétal 26 sur la patte 100 de la corne d'arc 42 permet un réglage précis de la position relative de I'extrémité 102 par rapport au doigt 104 et de ce fait de la caractéristique de déclenchement thermique du disjoncteur. Ce réglage est réalisé par la vis 98 exerçant sur la partie recourbée 94 une flexion transmise à la patte 100, la déformation intervenant dans la zone de section retrécie due au découpage de la patte 100 dans la corne d'arc 42. Le disjoncteur selon l'invention fonctionne de la manière suivante En position enclenchée du disjoncteur, représentée à la figure 1, le courant traverse le bilame 26 et la bobine 68 du déclencheur électromagnétique 28. En cas de surcharge persistante, le bilame 26 s'échauffe et l'extrémité 102 se rapproche et engage le doigt 104 en faisant pivoter le verrou 58 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le nez 62 libère le levier de déclenchement 52 autorisant l'ouverture du contact 22. L'arc tiré entre les contacts 22, 24 est transféré sur les cornes 40, 42 mettant hors circuit ou shuntant rapidement les déclencheurs thermique 26 et électromagnétique 28, lesquels sont ainsi protégés contre d'éventuelles destructions dues aux chocs thermiques.Le déclencheur électromagnétique 28 réagit à un courant de défaut par attraction du noyau mobile 74 dont le poussoir 78 déplace l'organe de transmission 66 qui par l'intermédiaire du doigt 88 fait pivoter le verrou 58 dans le sens des aiguilles d'une montre provoquant de la manière décrite ci-dessus la libération du levier de déclenchement 52 et l'ouver- ture des contacts 22, 24. La culasse magnétique du déclencheur électromagnétique 28 se limite à la corne d'arc 42 en matériau ferromagnétique et il est clair que la suppression du bottier entourant le déclencheur électromagnétique participe à la réduction de l'encombrement du disjoncteur. La présence de la corne d'arc 42 formant écran autorise la juxtaposition de la chambre de coupure 30 au déclencheur électromagnétique 28.La corne d'arc 42 assure ainsi une triple fonction, de guidage de l'arc, d'écran et de culasse partielle du déclencheur électromagnétique 28 et de support du bilame 26. Le positionnement précis du verrou 58, par rapport au levier de déclenchement 52, permet d'assurer un verrouillage efficace tout en limitant la course de déverrouillage de libération de l'ex- trémité 64 du levier de déclenchement 52. A cet effet, la position de repos du verrou 58 est définie par la venue en butée du fond 108 du nez 62 sur l'extrémité 64 du levier de déclenchement 52. Le ressort de rappel 82 sollicite le verrou 58 dans cette position d'appui du fond 108 et la course de déclenchement correspondant à la profondeur du nez 62 est parfaitement définie. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté au dessin annexé, mais elle s'détend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur électrique basse tension à chambre dtex- tinction d'arc, formée par un empilage de tôles, encadré par deux électrodes de guidage de l'arc, agencées pour capter un arc tiré entre des contacts lors de leur séparation, comportant un déclencheur thermique à bilame et un déclencheur électromagnétique à bobine, lesdits déclencheurs commandant un verrou de déclenchement en cas de surcharge ou de court-circuit pour provoquer 1 t ouverture automatique desdits contacts, caractérisé par le fait qu'il comporte un noyau monté à coulissement à ltintérieur de ladite bobine du déclencheur électromagnétique, un organe de transmission du mouvement dudit noyau audit verrou, un ressort de rappel attaquant ledit organe de transmission, les liaisons cinématiques dudit organe de transmission respectivement avec ledit noyau et ledit verrou étant agencées pour transmettre au noyau et au verrou des forces de rappel résultant dudit ressort de rappel. 2. Disjoncteur électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit verrou est monté à rotation sur un pivot fixe et présente une surface d'appui excentrée dudit pivot coopérant avec ledit organe de transmission, de telle manière que la force de rappel exercée par ledit organe sur ladite surface d'appui exerce un moment de rappel sur ledit verrou. 3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit verrou porte une butée excentrée dudit pivot et de ladite surface d'appui susceptible de coopérer unidirectionnellement avec ledit organe de transmission. 4. Disjoncteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit verrou, monté à pivotement, présente une nez d'accrochage de l'extrémité d'un levier de déclenchement, la course dlengagement dudit nez sur le levier étant définie et limitée par le fond du nez sollicité en appui d'une surface conjuguée dudit levier, de manière à assurer une course constante de déverrouillage du levier. 5. Disjoncteur électrique à chambre d'extinction d'arc formée par un empilage de tôles, encadré par deux électrodes de guidage de l'arc agencées pour capter un arc tiré entre des contacts se séparant sous ltaction d'un mécanisme de commande, comprenant un déclencheur électromagnétique à bobine d'axe parallèle auxdites tôles juxtaposéesà l'une desdites électrodes, caractérisé par le fait que ledit déclencheur électromagnétique comporte un noyau plongeur monté à coulissement à l'intérieur de ladite bobine et que ladite électrode intercalée entre ladite chambre et ladite bobine est électriquement isolée de cette dernière. 6. Disjoncteur électrique selon la revendication 5, comprenant un déclencheur thermique à bilame, caractérisé par le fait que l'extrémité de ladite électrode opposée auxdits contacts est agencée en support dudit bilame et est électriquement reliée au bilame de manière à shunter le déclencheur thermique lorsque l'arc est ancré sur ladite électrode. 7. Disjoncteur électrique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'une des bornes de ladite bobine est reliée à l'extrémité du bilame opposée audit support et l'autre borne au contact conjugué à ladite électrode, de manière à connecter en série la bobine et le bilame et à shunter la bobine et le bilame lorsque l'arc est ancré sur ladite électrode. 8. Disjoncteur électrique selon la revendication 5, 6 ou 7 > caractérisé par le fait que ladite électrode est en un matériau ferromagnétique. 9. DisJoncteur électrique selon la revendication 8, à boe- tier formé par deux flasques isolants, caractérisé par le fait que les bords latéraux de ladite électrode s'engagent dans des rainures pratiquées dans lesdits flasques qui positionnent ltélec- trode formant un écran entre ladite chambre et ladite bobine.