Brevet FR2445009A1 — publié le 19800718

La présente invention a pour objet un agencement de contacts fixes et mobiles en particulier pour sectionneurs électriques. I1 est connu que les sectionneurs électriques sont des appareils d'interruption destinés à opérer sous tension, et en général dans les circuits de puissance, monophasés ou triphasés, dans lesquels il n'est pas possible d'utiliser de petits interrupteurs électriques. C'est le cas des circuits fonctionnant avec des charges relativement élevées, des circuits fonctionnant dans des environnements particuliers, par exemple des environnements poussiéreux, où l'on préfère installer de gros appareils d'interruption actionnés manuellement, et éventuellement accouplés avec des fusibles de protection sur chaque phase. L'inconvénient le plus évident de ces appareils est la production d'arc en cours d'ouverture qui sont engendrés à l'air et qui, sous des charges -particulières, tendent à se stabiliser, avec des conséquences également graves. L'effet d'arc provoque, entre autres, une usure rapide des contacts. L'usure des contacts exige en général le remplacement de l'appareil, ce qui très souvent ne peut être fait, par ey.em- ple dans le cas où l'installation se trouve à une distance considérable des points d'approvisionnement. Dans ce cas, il serait assez désirable de pouvoir remplacer l'emplacement des contacts, au moins provisoirement, dans l'attente d'un nouvel appareil. Aux fins de limiter la persistance de l'arc, on a déjà proposé des combinaisons de contacts fixes et mobiles, où le contact fixe présente une forme en fourche avec une branche reliée à la borne d'alimentation et une branche reliée à la borne dirigée vers l'utilisateur, les deux branches étant, en position de fermeture, fermées par un contact mobile en forme d'étrier qui enserre les deux extrémités des bras. L'étrier a un mouvement d'ouverture et de fermeture selon la direction des branches et, bien que cette forme permette de diviser l'arc, elle est limitée en vitesse, de sorte que le résultat global n'est pas du tout satisfaisant. La présente invention a pour objet d'améliorer les conditions d'interruption de l'arc, du fait qu'elle prévoit un contact fixe en forme de fourche où l'une des branches (ou bras) est reliée à la borne d'alimentation et l'autre branche (ou bras) à la borne dirigée vers l'utilisateur et un contact mobile en forme d'étrier installé dans un logement d'un organe isolant monté excentrique par rapport à un arbre pouvant tourner avec déclenchement autour de son propre axe grâce à un dispositif > déclenchement approprié, de façon que l'excentricité du contact mobile par rapport à cet arbre rende soudaine la vitesse d'ouverture et limite donc l'effet d'arc. Selon un mode d'exécution préféré et caractéristique de l'invention; les deux branches du contact fixe et les deux branches de l'étrier, constituant le contact mobile, sont disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre rotatif, de sorte que la séparation entre la branche du contact fixe et la branche de l'étrier les plus éloignées de l'axe de rotation de l'arbre a lieu à une vitesse accrue et alors que les deux autres branches de l'accouplement sont encore en contact. Ainsi, la forte vitesse de séparation facilite l'extinction de l'arc et l'on évite en même temps le risque que l'arc se stabilise entre l'extrémité des branches constituant le contact fixe. Pour isoler en outre mutuellement les deux branches du contact fixe et assurer une plus forte pression de contact avec l'étrier constituant le contact mobile, dans l'intervalle entre lesdites branches est interposée une paroi isolante qui parvient au moins au niveau des extrémités desdites branches et qui comporte deux nervures opposées contre lesquelles s'appuient les branches des bras du contact fixe, pour limiter leur flexibilité élastique et donc augmenter leur résistance à la flexion qui se traduit par une augmentation de pression de contact contre les branches de l'étrier. Pour les circuits fonctionnant à de fortes intensités nominales, par exemple au-dessus de 32 ampères, on prévoit une variante qui préconise sur le bras du contact fixe et sur la branche du contact mobile les plus éloignés de l'axe de rotation de l'arbre rotatif une pastille de contact respective connue en soi et constituée par une matière plus côuteuse susceptible de limiter l'usure, la surchauffe du contact, et de limiter encore les effets d'arc et la formation d'oxydes peu conducteurs. On va décrire à présent un exemple d'exécution non limitatif de l'invention, en regard du dessin annexé dont la figure I est une ooupe d'un sectionneur, suivant un plan passant par l'un des chapeaux des contacts électriques, la figure 2 est une vue en coupe partielle du sectionneur, la figure 3 est une vue de face du dispositif de déclenchement de l'ouverture et de la fermeture du sectionneur, les figures 4, 5 et 6 représentent des phases successives d'ouverture, à partir de la position de fermeture, La figure 7 est une vue axonométrique de l'organe mobile portant les contacts mobiles, la figure 8 est une coupe de l'un des contacts mobiles suivant un plan perpendiculaire au plan de coupe de la figure I et suivant la ligne A-A de la figure 7, la figure 9 est une coupe partielle d'une variante mieux adaptée aux intensités nominales plus élevées. Comme on l'a montré sur les figures I et 2, l'appa- reil d'interruption comprend une enveloppe en forme de boîte ou boîtier I sur le fond 2 duquel est fixé un socle 3 en matière isolante, par exemple en matière plastique, ainsi qu'un siège 4 d'insertion d'un fusible à cartouche type "diazed". Le siège pour fusible peut être non seulement du type représenté, mais également du type à paires de berceaux conducteurs séparés, pour loger des fusibles à cartouche du type américain. Le socle 3 présente, pour chaque phase prévue, des sièges dans lesquels se logent, non seulement les bornes de liaison 5 et 6, mais également deux lames conductrices respectivement 7 et 8, reliées extérieurement aux bornes 5 et 6. Dans la partie centrale du socle, les lames 7 et 8 sont profilées et rehaussées pour former deux bras ou branches, respectivement 9 et I0, d'un contact fixe en forme de fourche. Les extrémités de ces branches sont, dans ce but, profilées pour présenter vers l'extérieur les surfaces 9' et I0' de contact effectif, ainsi que deux surfaces II et I2 d'extrémité, inclinées vers l'intérieur, susceptibles de constituer des facilités respectives pour l'accouplement avec les éléments correspondants du contact mobile Entre les deux branches 9 et 10 se trouve une paroi verticale isolante 13 de laquelle font saillie vers l'extérieur au moins deux nervures I4 et I5 dirigées en sens opposé, contre lesquelles doivent s'appuyer les branches 9 et 10 pendant la fermeture du contact mobile.L'appui fourni par ces saillies a pour rôle de limiter la flexibilité des deux branches, avec une augmentation de résistance de flexion qui se traduit par une augmentation de la pression de contact. La hauteur de la paroi 13 atteint au moins le niveau des extrémités des branches 9 et 10 de façon à constituer une barrière isolante pour lesdites branches. Latéralement par rapport à la rangée des contacts fixes formés par les paires de branches 9 et I0, séparés horizontalement par celles-ci, s'étend un arbre horizontal I6 (figures I et 7) de préférence en matière plastique et d'épaisseur appropriée. L'arbre I6 comporte en porte-à-faux, autant de logements I7 qu'il y a de contacts fixes et arrivant au-dessus de ces derniers, de façon à être distants de l'axe de rotation dudit arbre. Chaque logement I7 présente une cavité ouverte vers le bas et susceptible de contenir un contact fixe respectif I8, profilé en étrier, de façon à présenter une surface de fond adjacente et parallèle à la paroi de fond du logement respectif et deux branches latérales 181 et I8" contactant des parois latérales opposées respectives dudit logement. L'excentricité des logements I7 par rapport à l'axe de l'arbre I6 et la disposition de l'étrier sont telles que, lorsque l'arbre I6 tourne, chaque étrier va se superposer à une paire de branches 9 et 10 correspondante, de sorte que les deux branches de l'étrier embrassent les saillies 9' et I0' en les forçant à se rapprocher, afin d'obtenir la pression de contact nécessaire (figure 4). La branche de l'étrier s'accouplant avec le bras 10 le plus proche présente le bord I9 incliné à l'extérieur dans les buts qui seront expliqués plus loin. Chaque logement I7 (figures 7 et 8) comporte au dos des fenêtres 20 et le contact I8 comporte des fenêtres 21 correspondantes, de façon à former des chemins permettant aux gaz d'arc de s'échapper et à l'air de circuler par convection, ce qui garantit le refroidissement des contacts. Selon un mode d'exécution préféré, les logements I7 sont formés par matriçage d'une seule pièce avec l'arbre I6 et ils sont consolidés par des ailettes 22 reliées entre elles entre lesdits logements, en plus d'une ailette initiale 23 rétrécie vers la fixation de l'arbre au dispositif de déclenchement de l'appareil. L'arbre I6 présente une extrémité 24 pleine de section carrée, susceptible de s'accoupler au dispositif de déclenchement. Ce dispositif (figures 2 et 3) qui peut être considéré comme de type usuel, comporte un levier de manoeuvre 25 pourvu d'un coude central 25' permettant, à travers une fente arquée 26, s'ouvrant dans la paroi du boîtier, pour présenter une extrémité 27, repliée à angle droit, de jouer dans une cavité 28 avec beaucoup de jeu présentée par une plaque 29 comportant une fenêtre carrée 30 dans laquelle pénètre l'extrémité carrée 24 de l'arbre I6. A la plaque 29 s'articule une extrémité d'un ressort 31 à dépassement de point mort dont l'autre extrémité est articulée à un tourillon 32 présenté par la paroi adjacente du bol- tier I. Avec un tel dispositif, le levier 25 passant de la position en traits pleins à la position en tirets, cela provoque le saut brusque de la plaque 29 de la position représentée en traits pleins à la position représentée en tirets. En général, la vitesse de déclenchement est plus grande lors de la manoeuvre d'ouverture, c'est-à-dire lorsque le levier est déplacé de la position en tirets à la position en traits pleins. Le déclenchement provoque un déplacement angulaire instantané de l'arbre I6 et dont une vitesse élevée de détachement du contact fixe I8 du contact mobile. Les phases d'ouverture sont visibles sur les figures 4, 5 et 6, la figure I devant être comprise comme la position d'ouverture finale. Dans la position de la figure 4, l'étrier ou contact mobile I8 est en position de fermeture et, dans cette position, il est serré contre les saillies 9' et 10' des deux bras 9 et 10 qui forment le contact fixe. Lorsqu'on déplace le levier 25, l'arbre I6 commence à tourner, de sorte que l'étrier I8 (figure 5)commence à se détacher des bras 9 et 10 et, en raison de la rotation, la branche I8' la plus éloignée de l'axe de rotation de l'arbre décrira un arc beaucoup plus grand que la branche I8". A ce moment, il se produit un déclenchement avec la branche I8" qui prend une vitesse d'ouverture considérable et, comme le montre la figure 6, cette branche s'éloigne du bras 9 d'une distance consideralle lorsque l'extrémité repliée 19 de la branche I8" est encore en contact avec le bras 10. Cette position intermédiaire qui existe pendant le déclenchement est la plus favorable tant pour limiter l'effet d'arc qui est en général interrompu justement par la vitesse d'ouverture considérable, que parce que, la branche I étant encore en contact avec le bras I0, empêche que l'arc s!é- tablisse entre les extrémités II et I2 des bras 9 et 10. A la fin du déclenchement d'ouverture, le contact mobile I8 parvient dans la position de la figure I. Dans cette position, dans le cas où l'arc électrique subsiste entre les ex trémités II et la branche I8", il ne peut faire pont avec l'ex trémité I2 par la paroi isolante intermédiaire I3. Dans la variant de réalisation de la figure 9,e bras 9 du contact fixe en forme de fourche est replié à l'extrémit libre er. 33 pour porter une pastille de contact 34 en ma- tière susceptible de résister mieux à l'usure d'arc et donc plus indiquée pour des appareils fonctionnant à des intensités ncr; nales plus élevées, par exemple au-dessus de 32A. De même, le contact mobile I8 est dépourvu de la bran che I8' la plus éloignée de l'arbre I6 et, à sa place, la paroi horizontale présente une seconde pastille de contact 35 destine à appuyer sur le contact 314. Dans ce cas, la pression de contact est assurée par U ressort 36 disposé derrière le contact 35 et comprimée entre le contact I8 et un siège 37 formé sur le fond du logement I7. Le bras I8" et l'appendice replié I9 restent inchangé Dans ce cas, la dynamique de la séparation des contac ne varie pas, du fait qu'on aura toujours le contact mobile 35 q se séparera, en cours d'ouverture, de façon brusque, ce qui lrni te le maintien de l'arc, en augmentant en plus la durée des même contacts 34 et 35. I1 ressort de ce qui précède qu'en plus des avantages dus à la limitation des effets d'arc, on a également pour avantage que les contacts mobiles I8 peuvent être facilement retirés de leurs sièges I7, de façon à pouvoir être remplacés en cas d'usure. I1 va de soi que l'on peut apporter à la description précédente et au dessin annexé de nombreuses modifications de détail sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS - - Agencement de contacts fixes et mobiles, en particulier pour sectionneurs électriques, du type dans lequel chaque contact fixe est constitué par un organe en fourche comportant deux bras conducteurs et le contact mobile est constitué par un étrier ou capuchon s'emboîtant au mois au-dessus de l'extrémité desdits bras, caractérisé en ce que ledit contact mobile en forme d'étrier est porté par un arbre pouvant tourner avec un déclenchement dont l'axe de rotation est séparé dudit étrier, de façon que, lors de la rotation accompagnée de déclenchement dudit arbre, ledit étrier se sépare du contact fixe à une vitesse très élevée. 20 - Agencement de contacts selon la revendication I caractérisé en ce que les branches de l'étrier constituant le contact mobile sont disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre et les bras du contact fixe sont également disposés dans ce plan de façon que, lors de la manoeuvre d'ouverture, ce soit d'abord la branche la plus éloignée de l'axe de rotation qui se sépare et décrive un arc extrèmement étendu, avant que la seconde branche se sépare. 30 - Agencement selon la revendication I, caractérisé en ceque les deux bras constituant chacun un contact fixe sont isolés l'un de l'autre par une paroi isolante qui atteint au moins les extrémités desdits bras, cette paroi compcrtant des ailettes faisant saillie vers lesdits bras, susceptibles de constituer un appui pour lesdits bras, pour en diminuer la flexibilité et augmenter la pression de contact avec le contact mobile. 40 - Agencement selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que l'arbre pouvant tourner avec déclenchement est constitué par un corps en matière isolante accouplé à une extrémité à un dispositif de déclenchement pouvant être actionné au moyen d'un levier, des logements faisant saillie transversalement dudit arbre et présentant une cavité ouverte vers des contacts fixes respectifs et susceptibles de recevoir des contacts mobiles respectifs de sorte que l'entrainement de ces deniers au cours de la manoeuvre d'ouverture ou de fermeture est effec- tuée par ledit arbre au moyen desdits logements. 50 - Agencement selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que le bras du contact fixe le plus éloigné de l'axe de rotation de l'arbre est profilé de façon à porter une pastille de contact en matière plus précieuse déjà connue, tandis que le contact mobile ne comporte plus la branche la plus éloignée qui estiemplacée par une pastille de contact, l'ensemble étant dispose de façon qu'en cours de fermeture la pastille de contact mobile vienne. toucher la pastille de contact fixe, le tout pour bénéficier des avantages présentés par ces pastilles, lorsqu'on utilise des intensités nominales supérieures à une limite déterminée. 60 - Agencement selon la revandication 5, caractérisé en ee que le contact mobile est poussé par un ressort disposé derriere la pastille correspondante et susceptible de fournir la pression de contact.