Brevet FR2458887A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne un appareil de coupure de courant électrique, du type limiteur d'intensité. On connaît déjà des appareils de coupure de ce type, comportant, d'une part, au moins une paire de contacts fixes qui sont suscepti- bles d'être reliés par un pont de contact mobile entre une posi- tion d'ouverture et une position de fermeture et vice-versa et qui sont conformés de façon à exercer sur ledit pont des forces de répulsion électrodynamiques tendant à repousser ledit pont vers sa position d'ouverture lorsque lesdits contacts fixes et le pont mobile sont parcourus par un courant dont l'intensité est supérieure à un seuil déterminé et, d'autre part, un mécanisme à accumulation d'énergie susceptible d'actionner ledit pont entre ses positions d'ouverture et de fermeture et d'être commandé par un déclencheur de protection. Ces appareils de coupure connus comportent de plus un dispositif mécanique à échappement destiné à réaliser une liai- son mécanique partiellement indépendante entre ledit pont de contact mobile et le mécanisme d'actionnement. Dans ces appareils connus, le déclencheur est prévu pour protéger contre les surcharges thermiques et magnétiques et son seuil de déclenchement est de l'ordre de 1,25 fois le courant nominal. Ainsi, pour des surintensités relativement faibles (entre 1,25 et envi- ron 20 fois l'intensité nomnale) le déclencheur agit seul pour ouvrir le circuit. En revanche, en cas de surintensités très importantes (courtcircuit par exemple), l'ouverture du circuit s'effectue d'abord brusquement sous l'action de forces de répulsion électro- dynamiques, et ensuite l'action d'ouverture est parachevée par le déclencheur, dont le fonctionnement est plus lent que l'action desdites forces de répulsion. La présente invention a pour objet une structure particulièrement avantageuse du dispositif mécanique à échappement, permettant une ouverture pratiquement instantanée du circuit dans le cas de forces de répulsion électrodynamiques dues à de fortes surin- tensités. A cette fin, selon l'invention, le dispositif mécanique à échappe- ment comporte un coulisseau mobile sous l'action du mécanisme d'actionnement, entre deux positions extrêmes correspondant respectivement aux positions d'ouverture et de fermeture du pont de contact mobile, ledit coulisseau étant creux et enfermant un système d'accrochage à expansion transversale élastique suscepti- ble de s'accrocher spontanément derrière au muins un élément d'accrochage solidaire dudit fourreau, la rétraction transversale dudit système d'accrochage étant commandée par un organe solidaire dudit pont de contact mobile, lorsque celui-ci est repoussé par les forces électrodynamiques. Ainsi, en position de passage du courant, le coulisseau est dans sa position extrême correspondant à la fermeture du circuit élec- trique et la pression de contact du pont mobile sur les contacts fixes est transmise par la coopération du système d'accrochage, alors en expansion radiale, avec ledit élément d'accrochage solidaire du fourreau. Si une surintensité importante apparaît, le pont est repoussé par les forces électrodynamique et l'organe solidaire du pont de contact est repoussé en comprimant transver- salement le système d'accrochage. Celui-ci échappe donc brusquement à l'élément d'accrochage et le pont de contact mobile s'éloigne brusquement des contacts fixes, produisant une ouverture quasiment instantanée du circuit, car ledit organe solidaire du pont de contact mobile coulisse dans le fourreau, qui reste pendant ce temps dans sa position extrême correspondant à la fermeture du circuit. De préférence, 1' élément d'accrochage solidaire du fourreau est disposé dans une partie intermédiaire de celui-ci et le coulis- seau se déplace dans un puits, de sorte que, lorsque le déclencheur déplace le fourreau de sa position extrême de fermeture à sa position extrême d'ouverture après répulsion du pont de contact mobile,ledit fourreau coulisse par rapport au système d'accrochage qui est retenu en position par la coopéra- tion du pont de contact mobile avec le bord des puits et qui, à un moment, peut se dilater transversalement pour recoopérer avec ledit élément d'accrochage. Ainsi, le dispositif à échappe- ment est réarmé automatiquement et l'on peut réarmer l'appareil de coupure par simple action volontaire sur le mécanisme d'action- nement. Avantageusement, afin de favoriser l'action de répulsion des forces électrodynamiques, on prévoit des moyens magnétisables traversés par le courant à couper et susceptibles d'attirer, en cas de surintensité importante, un corps libre de se déplacer parallèlement au coulisseau qui vient alors au contact du pont de -contact mobile pour agir sur celui-ci dans le même sens que les- dites forces des répulsions. De préférence, le système d'accrochage est constitué de deux biel- lettes croisées, articulées entre elles et en appui sur un ressort qui est logé dans une tige creuse solidaire du pont de contact mobi- le et dont l'action tend à écarter l'une de l'autre les extrémités desdites biellettes opposées audit ressort. Ainsi, suivant la posi- tion de ladite tige creuse par rapport aux biellettes,celles-ci peu- vent se dilater transversalement ou au contraire être refermées par ladite tige creuse à l'intérieur de laquelle elles pénètrent. Dans le cas o l'appareil selon l'invention comporte plusieurs paires de contacts fixes et autant de ponts de contact mobiles, les différents coulisseaux sont rendus solidaires les uns des autres par un attelage. Chaque paire de contacts fixes, le pont de contact mobile et le coulisseau correspondant sont disposés dans un compar- timent indépendant du bottier de l'appareil, ce compartiment étant subdivisé en une chambre de coupure o se trouvent les contacts fixes et le pont de contact mobile, un puits dans lequel coulisse le coulisseau et une chambre de détente séparée de la chambre de coupure par une ou plusieurs grilles s'étendant entre les parois extérieures du puits et les parois intérieures du compartiment. Afin de préserver le mécanisme d'actionnement des projections d'arc au moment des coupures, celui-ci est disposé dans un compar- timent du bottier isolé des compartiments dans lesquels se trou- vent les contacts fixes et les ponts de contact mobiles. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée. La figure 1 -est une vue en coupe longitudinale partielle d'un disjoncteur-limiteur de courant conforme à l'invention, les con- tacts étant en position de fermeture. La figure 2 montre le disjoncteur-limiteur de courant de la figure 1, en vue semblable, en position d'ouverture effectuée au moyen de déclencheurs ampèremétriques. La figure 3 montre le disjoncteur-limiteur de courant des figures 1 et 2, en position d'ouverture effectuée manuellement par la poi- gnée de commande. Les figures 4 à 7 illustrent, à différents stades d'ouverture, le dispositif mécanique à échappement et autoréarmement, réalisant la liaison mécanique partiellement indépendante entre les ponts de contacts mobiles du disjoncteur-limiteur de courant des figures 1 à 3 et le mécanisme d'actionnement normal desdits ponts de contacts mobiles Le disjoncteur-limiteur de courant montré par les figures 1 à 7, comporte un boîtier 1, dans lequel sont prévus plusieurs compar- timents 2, séparés les uns des autres par des parois, ces compar- timents étant disposés les uns derrière les autres sur les figures 1 à 3, de sorte qu'un seul d'entre eux est visible sur ces figures. Dans chaque compartiment 2, au voisinage de son fond, est prévue une paire de contacts fixes 3 et 4, agencés sur des amenées de courant 5 et 6, formant des boucles symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan orthogonal au plan des figures 1 à 3, et susceptibles de coopérer avec une paire de contacts mobiles 7 et 8 portés aux extrémités d'un pont rigide 9. Les formes des amenées de courant 5 et 6 etdupont rigide 9 sont choisies pour que, de façon connue, des forces de répulsion importantes y prennent nais- sance, lorsque des courants de très grande intensité passent entre les contacts 3 et 7, d'une part, et 4 et 8, d'autre part. Les contacts 3 à 8 sont disposés dans la partie inférieure 2a de chaque compartiment 2, formant chambre de coupure et aménagée en conséquence, de façon connue. Dans la partie supérieure médiane de chaque compartiment 2 est prévu un puits 10, dans lequel un coulisseau 11 peut coulisser parallèlement aux sens d'ouverture et de fermeture du pont de contact rigide 9 auquel il est relié de la façon décrite ci-après. La partie supérieure périphérique 2b de chaque compartiment 2- est séparée de l'intérieur du puits 10 par les parois de celui-ci et de la chambre de coupure 2a par des grilles 12. Cette partie 2b forme chambre de détente. Les différentes amenées de courant 5 sont reliées à des bornes de connexion correspondantes 13, disposées dans des compartiments 14 du boîtier 1. Les différentes amenées de courant 6 sont reliées à un déclencheur 15 à seuil de courant destiné à protéger, de façon connue, le circuit électrique contre les surchages thermi- ques et magnétiques. Ce déclencheur est logé dans un compartiment isolé du boîtier 1 et il actionne une tige coulissante 16 pénétrant dans un autre compartiment isolé 17 du bottier 1, dans lequel est logé le mécanisme d'actionnement normal 18 du disjoncteur- limiteur de courant. Le mécanisme d'actionnement 18 est du type tumbler à biellettes et ressort et dont la serrure 19 est suscepti- ble d'être commandée par le déclencheur 15 au moyen de la tige coulis- sante 16. Le mécanisme d'actionnement 18 est susceptible d'être actionné par un levier de manoeuvre 20, accessible de l'extérieur. Par ailleurs, les coulisseaux 11 sont rendus solidaires les uns des autres par des axes transversaux 35 et l'ensemble desdits coulisseaux 11 est atteléau mécanisme d'actionnement 18 par un levier basculant 21. En outre, sur les amenées de courant 5 et 6 sont prévues des pièces magnétisables 22 et 23, fixées sur celles-ci, et en regard desquelles sont disposées des armatures magnétiques 24 et 25,solidaires d'un barreau 26,libre de se déplacer parallèlement au sens d'ouverture et de fermeturedu pont de contacts 9. Celui-ci comporte une saillie 27, passant entre les amenées de courant 5 et 6 et suscepti- ble de coopérer avec le barreau 26. Sur la figure 1, le disjoncteur-limiteur de courant selon l'in- vention est en position de fermeture de circuit: dans ce cas, le levier de manoeuvre est dans sa position extrême droite, tandis que les coulisseaux 11 sont dans leur position basse extrême et que la tige 16 reste éloignée de la serrure 19. Pour ouvrir le circuit, il suffit d'actionner manuellement le levier de manoeuvre 20 en le faisant pivoter vers la gauche de la figure 1 (Flèche F1). Le mécanisme tumbler 18 fait alors basculer brusquement le levier 21, qui tire l'ensemble des coulis- seaux 11 vers le hautde sorte que les contacts mobiles 7 et 8 sont séparés des contacts fixes 3 et 4 correspondants. Le dis- joncteur-limiteur de courant prend alors l'état montré par la la figure 3. L'ouverture des contacts peut également se faire sous l'action du déclencheur 15. Dans le cas d'une surcharge thermique et magné- tique, la tige 16 agit sur la serrure 19 (voir la figure 2) de sorte que le mécanisme 18 bascule partiellement dans le sens de la flèche F1. Lorsque le disjoncteur-limiteur de courant est dans l'état de la figure 2, il suffit, pour réaccrocherla serrure 19, d'actionner le levier 30 dans le sens de la flèche F1, puis d'actionner ledit levier dans le sens de la flèche F2 pour effectuer la refermeture des pôles. De même, lorqu'il est dans l'état de la figure 3, c'est-a-dire après manoeuvre manuelle d'ouverture, l'actionnement du levier directe- ment dans le sens de la flèche F2 provoque comme précédemment la refermeture des contacts. Ainsi, le disjoncteur-limiteur de courant peut être actionné soit manuellement, soit par le déclencheur 15. Grâce à la liaison entre les ponts de contact 9 et les coulisseaux 11, décrite ci- après, le déclenchement automatique par le déclencheur 15 est accéléré en cas de passage d'une trop grande intensité. Comme le montrent les figures 4 à 7, chaque coulisseau 11 comporte un fourreau 28, à l'intérieur duquel peut coulisser une tige creuse 29 solidaire du pont de contact 9, le coulissement se faisant parallèlement à l'ouverture et à la fermeture de celui-ci. A l'intérieur de la tige creuse 29 est prévu un ressort 30, pressant,dans le sens de leur écartement, deux biellettes croisées 31 et 32, qui sont articulées autour d'un axe 33 et dont les extrémités 36 et 37 en regard sont arrondies et sont en appui sur l'extrémité libre du ressort 30 par l'intermédiaire d'un disque 38. Les extrémités libres 39 et 40 des biellettes 31 et 32, opposées au ressort 30, sont susceptibles de prendre appui sur les rebords dirigés vers elles, d'un étrier 34 disposé au fond du fourreau 28. Lorsque le circuit est fermé (voir les figures 1 à 4), les coulisseaux Il sont dans leur position extrême basse et la pres- sion de contact est transmise par la coopération des biellettes 31 et 32, de l'étrier 34 et du ressort 30. Dans cette position, les extrémités 39 et 40 des biellettes 31 et 32 sont écartées l'une de l'autre sous l'action du ressort 30 et sont ancrées sous les rebords de l'étrier 34. Si une surintensité importante se produit, des forces de répulsion prennent naissance dans la boucle formée par les contacts fixes 3,4 et mobiles 7,8 de sorte que le pont de contact 9 a tendance à s'écarter des contacts fixes 3 et 4. Ce mouvement de séparation est favorisé par la poussée du barreau 26 sur le prolongement 27, due à l'attraction des armatures magnétiques 24 et 25 par les pièces magnétiques 22 et 23. Dans ces conditions, le fourreau 11 restant en position extrême basse, puisque chargé par le mécanisme 18, la tige creuse 29 remonte dans le fourreau 28, ce qui oblige les biellettes 31 et 32 à se refermer (voir la figure 5). La tige creuse 29 continuant sa remontée, les extrémités 39 et 40 des biel- lettes 31 et 32 échappent aux rebords de l'étrier 34, ce qui provo- que la montée brusque de la tige 29 et du pont de contact 9 et donc l'ouverture tout aussi brusque du circuit électrique (voir la figure 6). A ce moment, les coulisseaux 11 sont toujours en posi- tion basse extrême. A partir de la position de la figure 6, le déclencheur 15 qui a un fonctionnement très lent par rapport au processus expliqué ci- dessus, actionne la serrure 19 du mécanisme 18, pour que celui-ci bascule pour prendre la position de la figure 2. Par suite les coulisseaux 11 remontent dans les puits 10. Les bords de ceux-ci bloquant la remontée du pont de contact 9, les coulisseaux 11 et les tiges 29 correspondantes peuvent reprendre les mêmes posi- tions relatives que montrées sur la figure 4, de sorte que les extrémités 39 et 40 des biellettes 31 et 32 peuvent de nouveau venir s'ancrer derrière le rebord de l'étrier 34. Le dispositif intermédiaire selon l'invention est donc réarmé et est prêt à être ramené dans l'état des figures 1 et 4, par simple commande volontaire du levier manuel 20 dans le sens de la flèche F1, puis dans celui de la flèche F2 (voir la figure 7). R E V E N D I C A T I O N S 1.- Appareil de coupure de courant électrique, du type limiteur d'intensité, comportant, d'une part, au moins une paire de contacts fixes qui sont susceptibles d'être reliés par un pont de contact mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture et vice-versa et qui sont conformés de façon à exercer sur ledit pont des forces de répulsion électrodynamiques tendant à repousser ledit pont vers sa position d'ouverture lorsque lesdits contacts fixes et lepont mobile sont parcours par un courant dont l'intensité est supérieure à un seuil déterminé, et, d'autre part, un mécanisme à accumulation d'énergie susceptible d'actionner ledit pont entre ses positions d'ouverture et de fermeture et d'être commandé par un déclencheur de protection, tandis qu'un dispositif mécanique à échappement destiné à réaliser une liaison mécanique partielle- ment indépendante, est prévu entre ledit pont de contact mobile et le mécanisme d'actionnement, caractérisé en ce que le dispositif mécanique à échappement comporte un coulisseau mobile sous l'action du mécanisme d'actionnement, entre deux positions extrêmes cor- respondant respectivement aux positions d'ouverture et de fermeture du pont de contact mobile, ledit coulisseau étant creux et enfer- mant un système d'accrochage à expansion transversale élastique susceptible de s'accrocher spontanément derrière au moins un élément d'ac- crochage solidaire dudit fourreau, la rétraction transversale dudit système d'accrochage étant commandée par un organe solidaire dudit pont de contact mobile, lorsque celui-ci est repoussé par les forces électrodynamiques. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'accrochage solidaire du fourreau est disposé dans une partie intermédiaire de celui-ci et le coulisseau se déplace dans un puits, de sorte que, lorsque le déclencheur déplace le fourreau de sa position extrême de fermeture à sa position extrême d'ouverture après répulsion du pont mibile, ledit fourreau coulisse par rapport au système d'accrochage qui est retenu en position par la coopération du pont de contact mobile avec le bord des puits et qui, à un moment, peut se dilater transversalement pour recoopérer avec ledit élément d'accrochage. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on prévoit des moyens magnétisables traversés par le courant à couper et susceptibles d'attirer,en cas de surintensité importante, un corps libre de se déplacer parallèlement au coulisseau qui vient alors au contact du pont de contact mobile pour agir sur celui-ci dans le même sens que lesdites forces de répulsion. 4.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système d'accrochage est constitué de deux biellettes cro. sées,articulées entre elles et en appui sur un ressort qui est logé dans une tige creuse solidaire du pont de contact mobile et dont l'action tend à écarter l'une de l'autre les extrémités desdites biellettes opposées audit ressort. 5.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, comportant plusieurs paires de contacts fixes et autant de ponts de contact mobiles, caractérisé en ce que les différents coulisseaux sont rendus solidaires les uns des autres par un attelage. 6.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque paire de contacts fixes, le pont de contact mobile et le coulisseau correspondants sont disposés dans un compartiment indépendant du bottier de l'appareil. 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le compartiment indépendant est subdivisé en une chambre de coupure o se trouvent les contacts fixes et le pont de contact mobile, un puits dans lequel coulisse le coulisseau et une chambre de détente séparée de la chambre de coupure par une ou plusieurs grilles s'étendant entre les parois extérieures du puits et les parois intérieures du compartiment. 8.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, 'caractérisé en ce le mécanisme d'actionnement est disposé dans un compartiment du boîtier isolé des compartiments dans lesquels se trouvent les contacts fixes et les ponts de contact mobiles.