Brevet FR2438904A1 — publié le 19800509

La présente invention concerne la construction des appareils électriques et a notamment pour objet un appareil de commutation de circuit électrique. L'invention peut être appliquée notamment dans les circuits de puissance à courant continu en tant que système de commutation à contacts à extinction forcée de l'arc, actionné par une commande extérieure mécanique, électromagnétique, pneumatique ou tout autre commande. On connait des appareils de commutation comprenant des contacts fixes et un contact mobile de forme plate ou en forme de coin. Les surfaces actives font saillie par rapport aux corps des contacts fixes et du contact mobil, dans certains cas, ou bien à ceux des contacts fixes ou du contact mobile, dans d'autres cas. Ces surfaces actives présentent un bord net à 11 endroit où elles font saillie sur le corps du contact. De ce fait, ltarc électrique se déplaçant sur la surface active est retenu sur le bord de la surface activé en provoquant la fusion de celle-ci et la pulvérisation du matériau du contact, et en augmentant ainsi l'usure des contacts par le courant électrique. Dans le cas où les surfaces actives font saillie seulement sur les contacts fixes ou sur le contact mobile, le temps pendant lequel l'arc électrique se maintient sur le bord de la surface active diminue, ce qui entrain une diminution de l'usure des contacts. Cependant, cela empêche l'utilisation complète du matériau du contact etdzmnue par c X équmt la résistance générale à l'usure de l'appareil de commutation. On connait des appareils de commutation à contacts fixe et mobile, dans lesquels les surfaces actives des contacts sont soit toutes deux cylindriques, soit l'une cylindrique et l'autre plane. Dans les deux cas les surfaces actives sont disposées de façon que lors de la fermeture des éléments de contact elles forment un contact linéaire. L'arc se forme alors essentiellement à la limite du contact linéaire. I1 en résulte une augmentation du temps d'immobilisation des points d'appui ou d'allumage de l'arc, celui-ci se déplaçant suivant l'arête latérale des surfaces actives, ce qui entraine une usure électrique accrue des contacts0 On contact aussi des appareils de commutation à double rupture du circuit électrique au moyen d'un contact mobile à pont. Le corps d'un tel appareil de commutation est constitué par deux parois plates et parallèles en matériau dièlectrique résistant à l'arc et à l'usure. A la partie inférieure de l'appareil de commutation, entre lesdites parois, sont fixés des contacts fixes en forme de demi-spire à extrémité allongée constituant en même temps une prise de courant ou borne et un élément de raccordement. Les contacts fixes comportent des pièces de contact de forme cylindrique. A la partie supérieure de del'tWayilentelesp3nxs précitées , est fixée une butée en matière plastique pour un ressort de contact hélicoidal cylindrique, dont l'autre extrémité bute contre le contact mobile. Cette butée fait aussi fonction d'entretoise, élément d'écartement des parois. Sous l'action du ressort de contact, une traverse en matière plastique se déplaçant dans des rainures ménagées dans les parois maintient le contact mobile et sert en même temps de guidage à ce dernier. La surface active du contact mobile est unie, sans saillies ni évidements. La traverse est démontable et constituée par deux pièces symétriques. La partie supérieure de la traverse enveloppe le ressort de contact, sa partie médiane, le contact mobile, et sa partie inférieure, un galet de commande de l'appareil de commutation. Dans la demi-spire formée par le contact fixe est disposé un aimant permanent composite en forme de cylindre, dont les pôles passent par des orifices pratiqués dans les parois. Aux faces en bout de l'aimant sont rivetées, suivant l'axe de l'aimant, des pièces polaires engendrant le champ magnétique extérieur d'extinction d'arc. L'appareil de commutation, réalisé à partir d'une matière amagnétique et assemblé au moyen de quatre rivets, constitue une structure non démontable. Entant donné que dans chacune des deux paires de contacts (mobile et fixe) il y a une surface active cylindrique entrant en contact avec une surface rectiligne, l'une desdites paires forme un contact linéaire tandis que l'autre paire forme un contact ponctuel de bord, ou bien les deux paires forment des contacts ponctuels de bord. Pour cette raison, sur au moins l'une des paires de contacts, l'arc qui se forme lors de la rupture du circuit électrique se déplace suivant l'autre latérale des contacts, ce qui provoque une usure accrue des contacts. Le fait que le ressort soit disposé directement sur le contact mobile conduit à une augmentation de la dimension longitudinale et de la masse du contact mobile. En outre, la traverse enveloppe le ressort de contact et présente sur sa partie extérieure des saillies de guidage s'engageant dans les rainures pratiquées dans les parois du corps, ce qui augmente davantage l'encombrement de l'appareil de commutation. Pendant l'utilisation de l'appareil de commutation, les endroits des contacts mobile et fixe sur lesquels agit l'arc électrique s'usent. Dans le cas considéré, où la configuration des surfaces en contact est telle que seul le contact fixe comporte une partie en saillie, le matériau du contact mobile n'est utilisé que partiellement. D'autre part, la butée fixée dans le corps rend difficile l'entretien de l'appareil de commutation au cours de son exploitation. On s'est donc proposé de mettre au point un appareil de commutation dans lequel des modifications apportées à la construction du contact mobile et de la traverse permettraiént d'augmenter la résistance à l'usure, de réduire l'encombrement et de simplifier la constitution de l'appareil de commutation. Ce problème est résolu du fait que l'appareil de commutation, du type comportant un corps dans lequel sont disposés des contacts fixe et mobile de commutation de circuit électrique, un système de soufflage de l'arc, assurant le sens désiré de déplacement de l'arc, une traverse pour le guidage du contact mobile, une butée et un ressort de contact associé au contact mobile et placé entre la traverse et la butée, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que la surface active du contact mobile fait saillie sur le corps du contact, du côté opposé au sens de déplacement de l'arc. Avantageusement, la zone où les contacts fixe et mobile se touchent est décalée vers ladite saillie formée par la surface active du contact mobile. Il est avantageux de donner aux surfaces actives des contacts fixe et mobile une forme cylindrique et de les disposer de sorte que leurs axes s'entrecroisent. Il est rationnel qu'une partie de la traverse du contact mobile soit située à l'intérieur du ressort de contact. Il est en outre avantageux que la traverse soit réalisée sous forme d'un coin avec un évidement à son sommet, et que le contact mobile comporte une saillie s'engageant dans l'évidement de la traverse. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble de l'appareil de commutation conforme à l'invention - la figure 2 représente les contacts fixe et mobile de l'appareil de commutation conforme à l'invention - la figure 3 représente schématiquement les surfaces actives des contacts fixe et mobile , réalisées conformément à l'invention. Le corps de l'appareil de commutation est constitué par deux parois plates 1 en matériau diélectrique résistant à l'arc (figure 1). Entre les parois 1 sont logés dans des rainures des contacts fixes 2 en forme de demi-boucle à extrémité allongée, faisant en même temps fonction de borne ou collecteur de courant et d'élément de raccordement de l'appareil de commutation. Les surfaces actives des contacts fixes 2 sont en forme de segment de cylindre. Ils sont immobilisés au moyen d'aimants permanents 3 logés dans la cavité formée par la partie en boucle du contact fixe 2. Les pôles des aimants 3 débouchent à l'extérieur des parois 1 à travers des orifices pratiqués dans celles-ci. Des pièces polaires 4 sont jointes aux pâles des aimants 3. Le contact mobile 5 du type à pont a une forme en V. Sa partie médiane présente une saillie 6 engagée dans un évidement approprié d'une traverse 7 qui comporte une partie inférieure en forme de coin pour former un joint articulé entre ladite traverse et le contact mobile 5. Le contact mobile 5 est soumis au point C à l'action d'un élément de commande (non représenté). La partie supérieure de la traverse 7 est introduite dans un ressort de contact 8, une extrémité duquel bute contre un épaulement ou collet de la traverse 7, tandis que l'autre bute contre la paroi d'un évidement circulaire de la butée 9, ce qui assure la pression du contact voulu. La butée 9 sert à la fois d'élément d'écartement des parois 1, de guidage pour la traverse 7 et d'appui pour le ressort de contact 8. Elle est fixée dans une cavité entre les parois 1 à l'aide de supports élastiques 10. A proximité des bords de soufflage d'arc des contacts fixe 2 et mobile 5 sont montées des lames de soufflage 11. Le système de soufflage d'arc comprenant les lames 11, les aimants permanents 3 et les pièces polaires 4, assure la progression de l'arc dans le sens indiqué par la flèche 12. La surface active 13 (figure 2) du contact mobile 5 fait saillie, sur le corps du contact 5, du côté opposé au sens de progression 3 13 delbr-12. La zone 14 où se touchent les surfaces actives 13 et 15 des contacts fixe 2 et mobile 5, respectivement, est décalée dans le sens opposé à celui (12) de progression de l'arc. Les surfaces actives 13 et 15 (figure 3) des contacts mobiles 5 et fixe 2 sont de forme cylindrique et disposées de façon que leurs axes 16 et 17 se croisent. L'appareil de commutation conforme à l'invention fonctionne comme suit. L'appareil peut prendre l'une des deux positions "fermé" ou "ouvert". Lorsqu'il est en position "fermé" (voir figure 1) le contact mobile 5 est serré contre les contacts fixes 2 sous l'action de la traverse 7 soumise à l'action du ressort de contact 8. Dans cette position le circuit électrique est fermé. Pour faire passer l'appareil de commutation à la position "ouvert", on se sert de l'élément de commande pour appliquer au point C du contact mobile 5 un effort extérieur suffisant pour comprimer le ressort de contact 8 et pour écarter le contact mobile 5 jusqu'à une certaine distance des contacts fixes 2. Il se forme alors un arc électrique entre les surfaces actives 13 et 15 des contacts 5 et 2 (figure 2). Le champ magnétique de l'arc et le champ magnétiquecmes par l'aimant permanent 3 et les pièces polaires 4 du système de soufflage d'arc (figure 1) créent une force qui dirige l'arc vers l'extérieur 4tslestsindiqué par la flèche 12. Aux bords des contacts 5 et 2 l'arc s'étire et, en atteignant les lames de soufflage, s'éteint. Lorsque l'effort extérieur n'est plus appliqué au point "C" du contact mobile 5, le ressort de contact 8 pousse le bras 7 et le contact mobile 5 vers les contacts fixes 2. A la fin de la course du contact mobile 5 les surfaces actives 13 et 15 (figure 2) se touchent et établissent le circuit électrique. Etant donné que la surface active 13 du contact mobile 5 ne fait saillie, sur le corps de ce contact, que du côté opposé au sens de progression 12 de l'arc, l'usure électrique du matériau de contact 5 diminue sensiblement du fait que l'arc se déplace sur le contact 5 sans rencontrer d'arêtes vives freinant son mouvement. Le décalage de la zone 14 (figure 2) où les contacts mobile 5 et fixe 2 se touchent permet d'augmenter la durée de service du contact mobile 5, car c'est dans cette zone qu'a lieu la plus forte usure électrique du matériau des contacts 2 et 5 : dans la zone 14, la section du contact mobile 5 est augmentée du fait que la surface active 13 fait saillie en cet endroit du corps du contact. La forme cylindrique des surfaces actives 13 et 15 (figure 3) des contacts fixe 2 et mobile 5 permet d'obtenir une zone de contact 14 (figure 2) équidistante des bords des contacts 2 et 5. De ce fait, l'arc électrique se forme, brûle et se déplace aux centres et non pas aux bords des contacts 2 et 5. En outre, grâce à la forme donnée aux surfaces actives 13 et 15 (figure 3) et à la saillie du contact mobile 5, les contacts mobile 5 et fixe 2 divergent d'un certain angle dans le sens de progression de l'arc. Pendant l'ouverture des contacts 2 et 5 et l'extinction de l'arc, cela contribue à réduire le temps d'immobilisation des points d'amorçage ou d'appui de l'arc, ce qui contribue à la diminution de l'usure électrique des contacts 2 et 5. Grâce au fait que la traverse 7 (figure 1) est logée à l'intérieur du ressort de contact 8 et réalisée sous forme d'un coin à évidement, il est possible d'assurer l'articulation de la traverse 7 et du contact mobile 5, le décalage voulu de la zone de contact 14 et la réduction de l'encombrement de l'appareil de commutation. En outre, l'utilisation du contact mobile à pont garantit l'ouverture et la fermeture simultanées des contacts 2 et 5. L'immobilisation de la butée à l'aide des supports élastiques 10 permet d'amortir l'action du contact mobile 5 au moment de l'ouverture de l'appareil de commutation et facilite l'entretien de cet appareil au cours de son utilisation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Appareil de commutation du type comprenant un corps dans lequel sont montés un contact fixe et un contact mobile destinés à commuter un circuit électrique, un système de soufflage d'arc assurant le sens voulu de progression de l'arc, une traverse de guidage du contact mobile, une butée, et un ressort de contact agissant sur le contact mobile et disposé entre la traverse et la butée, caractérisé en ce que la surface active du contact mobile fait saillie, sur le corps de ce contact, du côté opposé au sens de progression de l'arc. 2. Appareil de commutation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la zone où se touchent les contacts fixe et mobile est décalée vers la saillie formée par la surface active du contact mobile. 3. Appareil de commutation conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces actives des contacts mobile et fixe sont cylindriques et disposées de sorte que leurs axes se croisent. 4. Appareil de commutation conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la traverse est logée partiellement à l'intérieur du ressort de contact afin d'assurer le décalage de la zone de contact vers la surface active saillante du contact mobile. 5. Appareil de commutation conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la traverse comporte une extrémité en forme de coin comportant un évidement à son sommet et que le contact mobile présente une saillie engagée dans ledit évidement, afin d'assurer le décalage de la zone de contact vers la surface active saillante du contact mobile.