Brevet FR2383513A1 — publié le 19781006

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Claude TERRACOL, Pierre SCHUELLER et Emile TOURNIER, est relative à un dispositif de contacts pour un appareil électrique de fort calibre, comprenant une paire de contacts fixes présentant des plages de contacts allongées, séparées par un intervalle susceptible d'être ponté par un contact mobile en forme de pont coopérant en position de fermeture de 1 t appareil avec lesdites plages de contacts fixes. Dans les appareils électriques du genre disjoncteurs, in~ terrupteurs ou sectionneurs, le problème des contacts prend une importance particulière lorsque les courants à véhiculer arrivent à l'ordre de grandeur du millier dtAmpères ou plus. Dans les solutions traditionnelles, on est conduit à multiplier le nombre de points de contact en parallèle, ce qui se traduit généralement par plusieurs contacts mobiles, chacun dteux étant porté par un doigt ou un galet. Ces différents doigts ou galets ont une certaine latitude de débattement les uns par rapport aux autres, chacun dteux étant muni de son propre ressort assurant sa pression de contact. On est ainsi conduit à des dispositifs mobiles présentant une certaine complexité et une certaine lourdeur. Cette lourdeur est particulièrement un handicap dans le cas des disjoncteurs basse tension rapides limiteurs, pour lesquels une légèreté maximale de ltéquipage est recherchée. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un dispositif de contacts simplifié pour des courants de forte intensité. Le dispositif de contacts selon l'invention est caractérisé par le fait que le contact mobile comporte une barrette, allongée s'étendant perpendiculairement à la direction d'écoulement du courant et présentant une flexibilité longitudinale lui permettant de se déformer et d'épouser la forme des plages fixes en position de fermeture des contacts sousl'action de forces de contact réparties le long de ladite barrette. La flexibilité de la barrette de contact et l'application des forces de contact en différents points de la longueur de la barrette permettent de pallier les imperfections des surfaces de contact et de multiplier les points de contact assurant une bonne conduction-du courant. La forme allongée de la barrette favorable à une flexibilité longitudinale, permet de plus de disposer d'une section de passage de courant importante, les filets de courant s'étendant transversalement à la barrette. Un tel dispositif de contacts peut par exemple etre ap. pliqué à un disjoncteur du type décrit dans le brevet français NO 75 26466, déposé le 26/8/1975, dans lequel le contact principal mobile nta pas à développer d'efforts électrodynamiques assurant son délestage et dont la dimension dans le sens de parcours du courant peut de ce fait être réduite. Les plages de contacts fixes sont disposées dans les demi-plans d'un dièdre d'arête parallèle à la barrette et d'un angle inférieur ou à la limite égal à 1800. La section transversale de la barrette peut être semi-circulaire ou de préférence trapézot- dale; les faces obliques de contact s'étendant dans ce dernier cas parallèlement aux plages de contacts fixes. Dans un disjoncteur les contacts précités font office de contacts principaux s'ouvrant préalablement à des contacts pare-étincelles associés, d'une manière bien connue. La commande d'ouverture est transmise à la barrette par une pièce lamellaire susceptible de pénétrer entre les plages de contacts fixes et d'engager par sa tranche la base de la barrette sensiblement sur toute la longueur.La pièce lamellaire en matériau isolant assure également l'isolement entre les contacts fixes. La flexibilité selon l'invention de la barrette est avantageusement mise à contribution pour définir une zone de commutation se séparant la dernière des contacts fixes, et soumise aux arcs de commutation. Cette séparation différenciée peut être provoquée par un organe de commande imposant en une première phase une flexion de la barrette, et une séparation des zones de conduction et en une deuxième phase une translation de la barrette flé- chie avec séparation de la zone de commutation. Selon un mode de mise en oeuvre, l'organe de commande comporte une plaque isolante, qui pénètre dans l'intervalle de séparation des plages de contacts fixes et dont la tranche vient buter contre la barrette pour une commande d'ouverture.Un profil incurvé de cette tranche impose une flexion de la barrette et la formation d'une zone de commutation lors d'un mouvement d'ouverture des contacts. La présence de la plaque isolante entre les contacts fixes contribue à leur isolement. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limi tatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale suivant la ligne I-I de la figure 2, d'un dispositif de contacts selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 illustre en perspective un détail de la figure 2; la figure 4 est une coupe transversale d'une variante de réalisation d'une barrette de contact; la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant une variante de réalisation à écran de répartition de champ; la figure 6 est une vue en perspective de l'écran selon la figure 5;; la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 2, illustrant un autre mode de guidage; la figure 8 est une vue partielle de la figure 2, à organe de commande incurvé; la figure 9 est une vue partielle de la figure 1, montrant des contacts fixes entaillés pour modifier le trajet du courant. Sur les figures, deux contacts fixes 10, 12 présentent des plages de contact rectangulaires 14, 16 formant un dièdre à arête perpendiculaire à la direction d'écoulement du courant. Un faible intervalle 18 sépare les plages 14, 16 qui se font face et des pastilles de contact 20 en un matériau approprié, argent ou alliage d'argent, sont encastrées-dans les plages 14, 16. Une barrette 22 en forme de pont de contact est susceptible de se déplacer dans le plan bissecteur du dièdre précité et de venir au contact des plages 14, 16 par ses faces latérales 24, 26. Dans l'exemple illustré par les figures, la section transversale de la barrette 22 est un trapèze isocèle, dont les faces inclinées s'étendent parallèlement aux plages 14, 16 avec lesquelles elles coopèrent. Cette section peut être différente, notamment un demi-cercle, auquel cas les surfaces de contact entre la barrette 22 et les plages 14,- 16 se limitent à deux droites. Les extrémités frontales 27 de la barrette 22 présentent chacune une rainure 28 engagée dans une nervure de guidage 30, portée par un coulisseau de commande 32 (figures 2 et 3), en forme de plaque susceptible de pénétrer-dans l'intervalle 18 ménagé entre les contacts fixes 10, 12 et de coopérer par sa tranche supérieure 34 avec la base de la barrette 22. La barrette 22 est sollicitée au contact des plages 14, 16, en position de fermeture des contacts, par une série de ressorts de compression 36, échelonnés le long de la barrette 22 et intercalés entre une pièce d'appui 38 et des poussoirs 40, appuyés sur la partie supérieure de la barrette 22, à laquelle ils transmettent la pression de contact. Chaque poussoir 40 présente d'un cté un téton de positionnement 42 engagé dans un alvéole de la barrette 22 et du côté opposé un goujon de guidage 44 pénétrant à l'intérieur du ressort 36. Les poussoirs 40 assurent ainsi le guidage'des ressorts 36 et par leur surface restreinte d'appui sur la barrette 22 une concentration des efforts en des points ou zones échelonnés le long de la barrette. Dans la position de fermeture des contacts, illustrée par les figures 1 et 2, les contacts fixes 10, 12 sont pontés par la barrette 22 et les filets de courant s'étendent perpendiculairement à la longueur de la barrette 22. Cette disposition permet de disposer d'une forte section de passage de courant pour des appareils de fort calibre malgré les dimensions restreintes de la barrette 22. La longueur importante de la barrette 22 par rapport à sa section lui confère une certaine flexibilité et sous l'action des ressorts 36 la barrette 22-s'applique sur les plages 14, 16 en se déformant pour compenser les imperfections géométriques des surfaces de contact. On est ainsi assuré d'une pluralité de zones de contacts entre les plages fixes 14, 16 et la barrette 22, qui, alliées à la forte section de passage de courant, favorisent la conduction du courant. Le coulisseau 32 est en position de fermeture des contacts en léger retrait de manière à ne pas entraver la fermeture des contacts 10, 12, 22. L'ouverture des contacts résulte d'un déplacement vers le haut sur les figures 1 et 2, du coulisseau 32, dont la tranche 34 percute après une course morte 46 la barrette 22 qu'elle entrasse dans son déplacement à l'encontre de la force des ressorts 36 vers la position d t ouverture. La course morte 46 est accessoire et le coulisseau 32 peut être sollicité au contact de la barrette 22 par une force notablement inférieure à celle des ressorts 36.Le déplacement du coulisseau 32 peut être engendré par un électro-moteur (non représenté) à effet électromagnétique ou électrodynamique, bien connu en soi, et la barrette 22 peut être maintenue en position d'ouverture par tout moyen approprié, notamment-du type décrit dans le brevet précité. Le coulisseau 32 en matériau isolant constitue un écran isolant inséré entre les plages 14, 16 en position d'ouverture des contacts et autorisant de ce fait un faible intervalle entre ces plages. I1 contribue éventuellement au guidage du coulisseau 32 lequel guide à son tour par les nervures 30 la barrette 22. La pièce 38 d'appui des ressorts 36 peut être fixe, le mouvement d'ouverture s1 effectuant par compression des ressorts 36, ou au contraire être solidaire du coulis seau 32 et accompagner ce dernier dans ses déplacements. Sur le plan diélectrique la section trapézoîdale de la barrette 22 présente l'inconvénient de comporter des angles aigus ou droits, qui sont une source d'accroissement des contraintes. La figure 4 illustre une section polygonale renforcée de la barrette 22 comportant un nombre supérieur de faces qui forment entre elles des angles obtus. Cette section renforcée nécessite un volume supérieur de métal et accroît la masse et la rigidité de la barrette 22. Une autre solution consiste à accoler à la face supérieure de la barrette trapézoidale 22 une pièce en forme de U 48 dont les ailes latérales 50, 52 débordent légèrement des bords de la barrette 22 et encadrent les poussoirs 40 (figures 5 et 6). L'âme de la pièce en U 48, plaquée sur la face supérieure de la barrette 22 présente des trous 54 de passage des totons 42, qui positionnent ainsi la pièce en U 48 pincée entre les poussoirs 40 et la barrette 22. La pièce en U 48 peut être une simple tôle pliée, dont les ailes 50, 52 sont entaillées en 56 pour lui conférer une certaine flexibilité. La flexibilité de la barrette 22, qui permet une multiplication des points de contacts, se prête selon un développement important de l'invention en une subdivision des surfaces de contact en des zones de conduction et de commutation, cette dernière zone se séparant la dernière des plages fixes 14, 16. Cette subdivision est réalisée par une simple flexion de la barrette 22 au début de la manoeuvre d'ouverture des contacts pour écarter la zone de conduction, tandis que la zone de commutation reste encore au contact des plages 14, 16. Dans le mode de mise en oeuvre illustré par la figure 8, le profil de la tranche supérieure 34 du coulisseau 32 est légèrement concave, et il est facile de voir que lors d'une manoeuvre d'ouverture le coulisseau 32 percute en pre mier les extrémités de la barrette 22, laquelle fléchit pour se conformer au profil de la tranche 34.La zone de conduction, formée par les extrémités de la barrette 22, déleste en premier, tandis que la zone centrale de commutation se sépare des plages 14, 16 en dernier après flexion de la barrette 22. Les arcs de commutation se produisent toujours dans la zone centrale, qui est ainsi "sacrifiée", et les parties extrêmes de la barrette 22 reStent saines pour assurer la conduction du courant. La zone de commutation peut bien entendu être réalisée en un matériau plus réfractaire, par exemple, en un alliage argent-tungstène. L'agencement de l'équipage mobile peut être différent et la figure 7 montre une variante de réalisation d'une barrette mobile 22 flanquée d'une pièce en U 58, analogue à la pièce 48 de la figure 5, formant écran de répartition de champ. Les extre- mités 60, 62 de la pièce 58 sont encochées et engagées dans les rainures 30 du coulisseau 32 pour être guidées de la même manière que la barrette 22. Les goujons 44 de guidage des ressorts 36 peuvent Etre remplacés par des parties repoussées 45 de la pièce 58 et on économise ainsi les poussoirs 40. Le dispositif de contacts selon l'invention permet par une bonne répartition des zones de contact de maîtriser les efforts électrodynamiques et en particulier de limiter les effets de répulsion. Une certaine compensation peut être réalisée en imposant une trajectoire prédéterminée aux lignes de courant. Sur la figure 9, les conducteurs 64, 66 dtamenée de courant aux contacts fixes 10, 12 sont entaillés en 68 dans la partie inférieure pour dévier les lignes de courant, représentées par des flèches, dans la partie supérieure des conducteurs 64, 66. De plus, la barrette 22 vient se loger en position de fermeture vers le fond du dièdre, de manière à accentuer lteffet de boucle engendrant une force F de compensation tendant à plaquer la barrette 22 sur les contacts fixes 10, 12. Cet effet peut être accru par la forme recourbée vers le haut des conducteurs 64, 66. Par des dispositions inverses, il est possible d'inverser le sens de la force F et d'engendrer une force de répulsion des contacts, avantageux dans certains appareils. 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, notamment à celle dans laquelle la barrette de contact serait en un matériau composite ou aurait une configuration différente. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contacts pour un appareil électrique de fort calibre, comprenant une paire de contacts fixes présentant des plages de contact allongées, séparées par un intervalle susceptible d'être ponté par un contact mobile en forme de pont coopérant en position de fermeture de Appareil avec lesdites plages de contacts fixes, caractérisé par le fait que le contact mobile comporte une barrette allongée s'étendant perpendiculairement à la direction d'écoulement du courant et présentant une flexibilité longitudinale lui permettant de se déformer et d'épouser la forme desdites plages en position de fermeture des contacts sous l'action de forces de contact réparties le long de ladite barrette. 2. Dispositif de contacts selon la revendication 1, caractérisé par le fait quTil comporte une pluralité de ressorts échelonnés le long de ladite barrette et sollicitant cette dernière en position de fermeture des contacts. 3. Dispositif de contacts selon la revendication 2, caractérisé par le fait qutil comporte des organes de guidage intercalés entre lesdits ressorts et ladite barrette pour transmettre à cette dernière les forces de contact et guider lesdits ressorts. 4. Dispositif de contacts selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites plages de contacts fixes forment un dièdre, ladite barrette s'étendant parallèlement à l'arête du dièdre et étant mobile dans le plan bissecteur du dièdre. 5. Dispositif de contacts selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite barrette présente une section trapézoidale dont les faces obliques constituent les faces de contact s'étendant parallèlement à la plage de contact conjuguée. 6. Dispositif de contacts selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un écran de répartition de champ électrique accolé à ladite barrette. 7. Dispositif de contacts selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe de commande en forme de coulisseau de ladite barrette mobile, susceptible de pénétrer dans ledit intervalle et de repousser la barrette en position d'ouverture. 8. Dispositif de contacts selon la revendication 7, ca ractérisé par le fait que ledit coulisseau en forme de plaque isolante s'étend entre lesdits contacts fixes en position d'ouverture de l'appareil, et assure l'isolation entre lesdits contacts. 9. Dispositif de contacts selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que la tranche dudit coulisseau coopérant avec ladite barrette est incurvée pour imposer une déformation de la barrette lors d'une commande d'ouverture et une séparation progressive de la barrette desdits contacts fixes. 10. Dispositif de contacts selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits contacts comportent des moyens de guidage des filets de courant pour engendrer des efforts électrodynamiques agissant sur ladite barrette.