Brevet FR2493591A1 — publié le 19820507

l la présente invention concerne un interrupteur électri- que actionné-électromagnétiquement, comportant au moins une unité de coupure qui comprend deux contacts montés électriquement en série, dont l'un est raccordé à l'induit d'un aimant d'actionne- ment et est mobile entre une position de fermeture et une posi- tion d'ouverture. Dans les équipements interrupteurs pour basse tension, plusieurs dispositifs montés en série sont ordinairement utilisés dans un seul et même circuit d'alimentation en courant. Le cir- *cuit d'alimentation pour un moteur peut contenir par exemple un interrupteur de charge, des fusibles, un contacteur, un relais de surintensité et un interrupteur de sécurité. Dans un tel circuit, il est difficile de coordonner les multiples dispositifs interrup- teurs avec les organes de protection contre les courts-circuits de manière fonctionnelle. En outre, les dispositifs exigent une surface de montage relativement grande dans les armoires de dis- tribution et ils comportent un grand nombre de points de conne- xion, avec des pertes de puissance relativement grandes. Pour éliminer les inconvénients évoqués ci-dessus, des tentatives ont été faites visant à combiner différentes fonc- tions dans un seul et même dispositif, par exemple en construi- sant un contacteur de telle manière qu'il exerce aussi la fonc- tion de disjoncteur de circuit limiteur de courant (voir par exem- ple la demande de brevet allemand publiée après examen nu l.194.956 et la demande de brevet suédois publiée nu 7714933-4). Avec les moyens de contact qui ont été proposés pour ces disposi- tifs, il est toutefois difficile de parvenir en même temps à un pouvoir de coupure élevé et à une durée utile prolongée. La présente invention a pour but un interrupteur élec- trique qui combine les fonctions d'un contacteur et d'un disjonc- teur de circuit et qui ait une longue durée électrique et mécani- que et soit capable d'opérer des interruptions de court-circuit -(par limitation de courant). A cet effet l'interrupteur électrique suivant la pré- sente invention est caractérisé en ce que le second contact de - l'unité de coupure est également mobile-et en ce qu'un contact fixe est disposé entre les deux contacts mobiles de telle manière que ces contacts forment ensemble deux unités de contact ouvrables, montées électriquement en série, le second contact mobile étant agencé de manière à n'être ouvert que quand le courant passant à travers l'interrupteur électrique dépasse dans une mesure consi- dérable le courant nominal de celui-ci. En réalisant les moyens de contact des deux systèmes de contact fonctionnellement différents avec des matériaux de con- tact différents, il est possible de répondre aux différentes exi- gences énoncées ci-dessus. L'invention est ci-après décrite de façon plus détail- lée, en référence au mode de réalisation montré dans les dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe latérale d'un interrup- teur électrique suivant l'invention, en position d'ouverture. La figure 2 représente la chambre de coupure de l'intèr- rupteur électrique avec un dispositif de contact, pendant la pré- mière partie d'une interruption de court-circuit. La figure 3 représente les mêmes éléments pendant la dernière partie de l'interruption de court-circuit. Le modèle représenté au dessin est conçu pour des va- leurs nominales jusqu'à 1000 A et 1000 V environ. L'interrupteur électrique est du type tripolaire, mais un seul pôle a été repré- senté au dessin pour des raisons de simplicité. Le dispositif est monté sur un socle 1 de métal léger coulé sous pression. Le socle porte un support 2 en plastique avec des barrettes de connexion 3,4 pour le montage du dispositif dans une ligne de réseau exté- rieure. les organes de contact du dispositif sont enfermés dans une enceinte de soufflage d'arc 5 en plastique, munie de plaques d'extinction 6. Les organes de contact comprennent deux unités de coupure montées électriquement en série, qui sont disposées cha- cune dans une chambre de coupure 7,8 formée dans l'enceinte de soufflage d'arc. Chaque unité de coupure comporte un contact de -coupure 9,10 respectivement monté à rotation qui est raccordé, par un conducteur flexible 11, 12 respectivement, à l'une des barret- tes de connexion 3,4 respectivement. Au moyen de ressorts 13,14 respectivement, les contacts de coupure sont pressés chacun contre un contact intermédiaire 15,16 respectivement, monté en position fixe. Ces contacts intermédiaires sont interconnectés, en position des oniLacts fermés, par un contact mobile en pont 17. Ce contact en polit 17 est fixé à un porté-contact 18 qui est raccordé à l'in- duit 19 de l'aimant d'actionnement de l'interrupteur électrique, le noyau magnétique et la bobine de cet aimant d'actionnement étant désignés respectivement par 20 et 21. L'induit 19 est sol- licité par des ressorts d'ouverture (non représentés). Dans le portecontact 18 est disposé un ressort de pression de contact 22 qui agit sur le contact en pont 17 par l'intermédiaire d'un étrier 23. Ainsi, les organes de contact de l'interrupteur électri- que représenté se composentde deux systèmes de contact fonction- nellement différents, à savoir un système contacteur comprenant le contact en pont 17 et un système disjoncteur de circuit com- prenant les contacts de coupure 9,10 montés à rotation. Les con- tacts intermédiaires fixes 15,16 sont communs aux deux systèmes de contact. les contacts mobiles 9,10 et 17 peuvent être faits par exemple de cuivre et/ou d'aluminium et munis d'éléments de con- tact (points de contact) 24,25 en un alliage d'argent pour rem- plir la fonction de contact électrique. Les contacts intermédiai- res fixes 15, 16 sont constitués, dans la forme de réalisation re- présentée, par deux éléments de contact de ce genre 26 et 27 qui sont assemblés. Le cas échéant, ces contacts intermédiaires peu- vent être également réalisés avec une partie de support faite par exemple de cuivre et formée opportunément de manière à servir en même-temps de parafoudre à cornes. Les éléments de contact 25, 27 de la partie contacteur sont faits par exemple d'oxyde de cadmium àl'lragent ou d'une au- tre matière pour contacts qui a une longue durée utile au passage des courants qui interviennent dans les conditions normales de - service. Par contre, les éléments de contact 24, 26 de la partie disjoncteur sont faits d'une matière pour contacts ayant des propriétés spécialement adaptées à la coupure de courants de court- circuit, par exemple en argent-tungstène, en argent-graphite ou en argent-nickel. Lors de la coupure de courants de service normal et de courants de surcharge survenant dans les conditions normales de service, l'interrupteur élecrique fonctionne comme un contacteur ordinaire,les contacts mobiles 9,10 de la partie disjoncteur étant sollicités en permanence par les ressorts 13, 14 pour faire con- tact avec les contacts intermédiaires fixes 15, 16. Les ressorts 13,14 sont dimensionnés de telle sorte que les contacts 9,10 ne s'ouvrent pas lorsque l'interrupteur est parcouru par des courants de démarrage normaux pour moteurs (environ-10 fois le courant no- minal). Si un court-circuit survient dans le circuit dans lequel le dispositif est monté, les contacts mobiles de coupure 9,10 sont rapidement chassés de leur position de contacts fermés sous l'ac- tion de forces électrodynamiques, lorsque le courant dépasse une certaine valeur, pour prendre-la position intermédiaire représen- tée sur la figure 2. Ces contacts, qui peuvent être faits- par exemple d'aluminium, ont une masse mobile relativement petite, ce qui fait que l'ouverture des contacts se produit très rapide- ment. Le courant sera donc limité à une valeur inférieure à la valeur de cr8te du courant de court-circuit en perspective. Les forces- de courant agissent aussi sur le contact en pont 17 dans le sens de l'ouverture, ce qui fait que, peu après l'ouverture des contacts de coupure 9,10,-le contact 17 s'ouvre lui aussi et 5. passe rapidement dans la position d'ouverture représentée sur la figure 3 sous l'action des forces de courant et des ressorts d'ou- verture. A ce fioment, le courant vers la bobine d'actionnement a déjà été interrompu par des dispositifs de déclenchement subis- sant l'influence du courant dans le circuit du réseau. Les deux arcs de rupture en série qui se forment au moment o les contacts sont ouverta et qui, durant la première partie du processus d'in- terruption, jaillissent entre les contacts de coupure 9,10 et les contacts intermédiaires 15,16 (suivant le trajet 28a sur la figure 2), vont jaillir entre les pointes des contacts 9; 10 et 17 (sui- vant le trajet 28b sur la figure 3) lorsque le contact en pont 17 s'ouvre. Sous l'influence des forces électromagnétiques, les arcs sont alors rapidement déplacés pour jaillir entre les pla- ques d'extinction 6 des chambres de coupure 7,8, o ils sont dé- sionisés et éteints. Les contacts mobiles 9,10 de la partie dis- joncteur sont ensuite ramenés par les ressorts 13,14 dans la posi- *tion de contacts fermés. L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation représentée, mais peut être appliquée de plusieurs manières dif- férentes. Par exemple, à la place des ressorts de pression 13, 14, on peut utiliser un ou plusieurs ressorts de traction dont les deux extrémités sont fixées chacune à l'un des contacts de coupu- re 9,10. Les ressorts sont agencés de telle manière qu'au moment o les contacts 9,10 passent par une position intermédiaire au cours d'un mouvement d'ouverture, les ressorts cessent d'agir sur ces contacts dans le sens de leur fermeture pour agir sur eux dans le sens de l'ouverture. Le retour des contacts de coupure en position initiale peut être produit par l'induit 19 de l'aimant, au moyen de broches de pression ou similaires, disposées sur le porte-contact 18. - REVENDIOATIONS - 1.- Interrupteur électrique actionné électromagnéti- quement, comportant au moins une unité de coupure qui comprend deux contacts montés électriquement en série (9,17), dont l'un (17) est raccordé à l'induit (19) d'un aimant d'actionnement (20,21) et est mobile entre une position de fermeture et une posi- tion d'ouverture, caractérisé en ce que l'autre (9) desdits con- tacts est mobile lui aussi et en ce qu'un contact fixe (15) est disposé entre les deux contacts mobiles (9,17) de telle manière que ces contacts (9,15,17) forment ensemble deux unités de con- tact ouvrables, montées électriquement en série, le second con- tact mobile (9) étant agencé de manière à n'sêtre ouvert que quand le courant passant.à travers l'interrupteur électrique dépasse dans une mesure considérable le courant nàminal de celui-ci 2.- Interrupteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts (9,15,17) sont munis d'élé- ments de contact (points de contact) (24-27) faits de matières pour contacts différentes dans les deux unités de contact, les éléments de contact (25,27) de l'unité de contact dont le contact mob:.le (17) est raccordé à l'induit (19) de l'aimant étant faits d'une matière pour contacts ayant des propriétés appropriées pour établir et cuper les courants qui se produisent dans les condi- tions normales de service, tandis que les éléments de contact (24,26) de la seconde unité de contact sont faits d'une matière pour contacts ayant des propriétés appropriées pour interrompre des courants de court-circuit. D.- Interrupteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les contacts (9,15,17) forment un trajet de courant en boucle, de telle manière que lors du passa- ge de courant, le second contact mobile (9) soit sollicité par une force électrodynamique dans le sens de l'ouverture. 4.- Interrupteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second contact mobile (9) est sollicité en permanence par un ressort (13) dans le sens de l'établissement du contact. 5.- Interrupteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant deux unités de coupure du type en question, montées électriquement en série, caractérisé en ce que le premier contact (17), qui-est raccordé à l'induit (19) de l'aimant, forme un contact en pont entre les deux contacts fi- xes (15,16). -6.- Interrupteur électrique selon la revendication , caractérisé en ce que les seconds contacts mobiles (9,10) des deux unités de coupure sont interconnectés mécaniquement par au moins un ressort de traction qui est agencé de telle manière qu'au cours d'un mouvement d'ouverture, au moment o les contacts dé- passent une position intermédiaire, il cesse d'agir sur ces con- tacts dans le sens de la fermeture, pour agir sur eux dans le sens de l'ouverture.