Brevet FR2531565A1 — publié le 19840210

DISPOSITIFS MODULAIRES DE LIMITATION DE COURANT La présente invention est relative aux dispositifs modulai- res de limitation de courant et à leur utilisation en série avec un interrupteur de circuit ou un disjoncteur automati- que- De tels dispositifs sont déjà connus et décrits, par exemple dans la demande de brevet FR 73 42831, déposée le 30 Novenbre 1973 par Westinghouse Electric Corporation, mais ne présen- tent pas une structure qui permette une fabrication simple, économique, automatisable et en grande série et une forme la plus compacte possible De plus, par leur conception, ces limiteurs unipolaires ne peuvent être montés que sur un seul type d'appareil multipolaire dont les pôles de connexion sont à un pas déterminé Lors de l'ouverture du contact, l'arc électrique pénètre dans les ailettes de façon inégale et le couple de retenue du ressort croit comme l'angle de rotation du levier de support du contact mobile Enfin, lorsqu'un tel limiteur est associé à un interrupteur de courant ou à un disjoncteur automatique, il ne peut être monté sur un profilé en Q normalisé. L'invention vise, en conséquence, à pallier un ou plusieurs des inconvénients énumérés ci-dessus. Suivant l'invention, un dispositif interrupteur de circuit -2- ayant au-moins une unité polaire montée dans un bottier ou- vert, comprenant une direction de connexion définie par un premier et deuxième moyens de connexion, une structure d'- extinction d'arc disposée dans le prolongement d'un bras de contact mobile monté à pivotement, relié par une tresse ou autres moyens au premier moyen de connexion et maintenu en contact avec le deuxième moyen de connexion par un ressort et une structure magnétique, est caractérisé en ce que le bras de contact mobile et la première portion du deuxième moyen de connexion venant en contact avec le bras sont dis- posés suivant une direction essentiellement perpendiculaire à la direction de connexion, et forment une boucle de cou- rant; cette première portion s'étendant entre la structure d'extinction et le point de pivotement du bras de contact, dont une deuxième portion s'étend parallèlement au plan des plaques de la structure d'extinction. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaî- tront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique d'un appareil tri- polaire associé avec des bottiers limiteurs et un cou- vercle; La figure 2 est une vue schématique d'un appareil modulaire associé avec des ensembles boîtiers-couver- cles; Les figures 3 à 5 sont des vues partiellement en coupe, de modes d'exécution du dispositif limiteur; Les figures 6 à il sont des vues en perspective des structures magnétiques; La figure 12 est une vue de dessus du boîtier; 2531565. -3- La figure 13 est une vue en coupe partielle d'un limi- teur associé à un appareil encliquetable; et Les figures 14 à 16 montrent le trajet du flux magné- tique. La figure 1 représente un appareil tripolaire 14 dont les vis des moyens de connexion sont disposées à un pas Q les unes des autres A chaque borne de connexion est associé un boîtier 8 de limiteur lo Ce bottier; ouvert, s'emboîte dans le suivant, de la gauche vers la droite et le dernier boîtier est fermé par un couvercle 12 d'épaisseur Z O Chaque bottier a une profondeur utile X + Y, X étant la distance séparant le fond du boîtier du plan de symétrie de la borne de connexion d'un pôle de l'appareil 14 et Y la distance du plan de symétrie au fond du boîtier adjacent ou du couver- cle. La figure 2 représente une autre forme de montage, dans la- quelle un appareil modulaire tripolaire 13 est associé à trois ensembles bo tier/couvercle 8, 12, de façon que le plan de symétrie des languettes de chaque limiteur coïncide avec l'aure de symétrie des vis des bornes de connexion de chaque module de l'appareil 13 u chaque module a une épais- seur Pût Q et les vis étant disposées dans le plan de symétrie. On en déduit que O X = P/2; Y = Q Z = P Une disposition des boîtiers et couvercles symétrique de la précédente, peut étre-également adoptée O Les figures 3 à 5 et 12 représentent le limiteur 1, monté dans un boîtier dont les dimensions utiles en profondeur sont fixées par les relations énumérées ci-dessus Cette recherche de modularité et de compatibilité avec plusieurs appareils a pour but d'augmenter les séries d'appareils, de façon à automatiser la fabrication et à réduire les coûts. L'unité polaire comprend un bottier isolant 8 de contour essentiellement carré Un contact fixe 3 est monté dans une -4- gorge 86 ll et à la cloison 85 (figure 12) du boîtier. Un bras de contact 2 est monté de manière à se déplacer entre des positions ouverte et fermée en tournant autour d'une broche de pivotement 5 solidaire du bottier, ce bras de contact étant constitué par une tôle de métal conducteur découpée Le bras de contact 2 est pourvu d'un bec d'accro- chage 21, qui coopère avec un ressort de torsion 4, sollici- tant les bras de contact 2 dans le sens trigonométrique vers la position fermée et disposé sur un bossage 80 ou dans une forme en creux (figure 12) du boîtier, à une distance (a) de la broche de pivotement 5 Le point d'appui de l'extrémité du ressort est à une distance (b) de la broche, de façon que, lorsque le levier pivote d'un angle Y, l'effort de torsion appliqué par le ressort varie suivant une valeur proportionnelle à Y a+b Le bras de contact fait, lorsque le contact est fermé, un angle Y par rapport à la direction de la portion de contact fixe 31 parallèle au flanc du boîtier 8 muni du bossage 84, et se trouve suivant une direction pratiquement orthogonale à la direction de connexion, c'est-à-dire parallèle à la portion 31 lorsque le contact est ouvert. Le bras de contact 2 se termine par une portion 22 en forme de corne à proximité du point de contact et faisant un angle 6 avec une direction parallèle à la portion 31 Comme on peut le voir-sur les figures 3 à 5, ce bras de contact 2 forme avec la portion 31 une boucle de courant. Une borne de raccordement à cage 6, sans soudure, est montée dans un logement 81 du boîtier 8 et serre le conducteur de ligne contre un conducteur 9 qui se loge dans une rainure -5- 810 et s'appuie sur un épaulement 811 (Figure 3 à 5 et 12) Dans une autre version, représentée aux figures 4 et 6 à 8, un conducteur 92 prolongé, contourne la borne 6 ' et le loge- ment 8, avec deux plis et, sur son extrêmit 4, est serti l'axe 5 du contact 2 Dans ce cas, l'axe est en matériau bon conducteur La figure 5 représente le montage de l'axe 5 dans une forme prévue dans le fond du boîtier; il est main- tenu de l'autre côté par l'extrémité de la pièce 920 Un conducteur flexible 7, de préférence sous forme de tresse (figure 4), est relié par l'une de ses extrémités au conduc- teur 9, tandis que son autre extrémité est raccordée au bras de contact 2 Comme indiqué aux figures 3 à 5, le boîtier est pourvu d'une ouverture 82 destinée au passage d'un con- ducteur de ligne à raccorder à la borne 6 v et matérialise une direction de connexion parallèle aux directions 82 et 3. Le boîtier 8 présente également une ouverture 83 (figure 12) pour l'introduction d'un outil destiné à agir sur une vis de raccordement 60 pour fixer ce conducteur de ligne dans la borne à cage 6. Un dispositif magnétique 10 est disposé dans un logement prévu à cet effet dans le boîtier 8 De façon à faciliter son montage, il est constitué d'une ou deux tales épaisses dont les formes, obtenues par pliage, permettent d'entourer en partie la boucle formée par le bras de contact 2 et la portion 31 Ces tôles sont en matériau magnétiquement doux comme le fer et peuvent prendre e soit la forme d'un "L", soit d'un "J"; soit de deux 'L" placés tête-bêche (figures 9, 10, 11). Comme on peut le constater -sur ces figures, ces formes permettent un montage frontal et séparé des pièces, d'abord de la structure magnétique (n Lu ou "J'), ensuite du bras de contact 2 et du ressort, puis de la pièce d'adaptation et, éventuellement, du deuxième "L", tout en conservant au dis- positif magnétique un bon fonctionnement. D'autre part, on peut prévoir dans certaines configurations une ou plusieurs pièces isolantes, non représentées sur les figures 6 à 11, qui isolent le dispositif magnétique 10 des pièces conductrices 3, 2, 7, 9. -6- Enfin, la structure d'arc Il est placée et maintenue par des moyens connus dans un logement 87 Cette structure est d'un type bien connu et comporte une série de plaques rectangu- laires 110 en matériau magnétique Les plaques 110, qui comportent une encoche en IV"', sont empilées en étant dis- posées face à face, à une certaine distance les unes des autres, leurs encoches étant alignées de manière que l'extrémité du bras de contact 2 puisse passer dans l'enco- che lors de son déplacement vers la position ouverte Ces plaques sont disposées suivant un plan parallèle à la cloi- son 85 (figure 12), qui fait un angle e avec la face laté- rale du boîtier 8, pourvue du bossage de centrage 84. Le boîtier 8 comporte également un canal 88 (figure 3) de guidage des gaz chauds, qui prend naissance dans le logement -de la chambre d'extinction et débouche par un orifice situé en dessous de l'orifice 82 d'introduction du conducteur Ce canal est pourvu d'un bossage 801 servant de chicane pour les gaz et permettant le passage, à travers un trou 800, de moyens d'assemblage de plusieurs boîtiers entre eux ou d'un bottier avec son couvercle. Un deuxième trou 800 est placé dans un bossage 802 disposé à l'angle du bottier, à l'opposé du canal d'échappement. D'autre part, le boîtier ouvert 8, avec son fond, la paroi et le fond du boîtier supérieur ou un couvercle, forme un canal 134 d'évacuation des gaz provenant du canal 132 de l'appareil 13 ou 14, avec lequel le limiteur est monté en série, comme on peut le voir sur la figure 13 Ce bottier 8 comporte une paroi latérale 804 qui fait un angle a avec une direction parallèle à la direction des connexions. Lorsque le limiteur est monté en série avec un appareil 13 ou 14 au moyen d'un dispositif de connexion 131 de type connu, l'appareil 13 ou 14 étant muni d'un dispositif d'en- cliquetage 133 sur un profilé a 15 de type connu, comme représenté à la figure 13, l'angle a permet de monter l'ensemble sur le profilé, sans qu'une partie du limiteur 1 vienne buter contre le fond 16 de l'armoire ou de la platine de support. A titre d'exemple, on peut donner à a,, y, 6 les -7- valeurs respectives suivantes o 7,1; 24; 31; 30. En fonctionnement, le courant passant dans la boucle formée par le contact mobile 2 et la portion 31 crée un flux magnétique tendant à faire se repousser les deux pièces contre l'action du ressort 4 O Lorsque l'intensité du courant est suffisante, le contact s'ouvre et un arc s'établit. Le dispositif magnétique 10, en canalisant ce flux comme montré aux figures 6 à 10 y maintient le champ de répulsion entre les deux pièces jusqu'à la pleine ouverture, et annule l'effort antagoniste qui pourrait être créé par le bras de contact 2 et -le conducteur de liaison entre connexion et contact mobiles. D'autre part, pendant l'ouverture du contact, la disposition angulaire des plaques 11 OD de la corne 22 et du contact fixe 31 D 32 favorise une bonne pénétration de l'arc électrique dans toute la structure de refroidissement 11. Il va de soi que toute modification à la portée de l'homme de l'art fait également partie de l'invention. 8- Revendications de brevet 1 Dispositif interrupteur de circuit ayant au moins une unité polaire montée dans un boîtier ouvert ( 8), compre- nant une direction de connexion ( 82) définie par un premier ( 6) et deuxième ( 3) moyens de connexion, une structure d'extinction d'arc ( 11) disposée dans le prolongement d'un bras de contact mobile ( 2) monté à pivotement, relié élec- triquement par un moyen au premier moyen de connexion ( 6), et maintenu en contact avec le deuxième moyen de connexion ( 3) par un ressort ( 4) et une structure magnétique ( 10), caractérisé en ce que le bras de contact mobile ( 2) et la première portion ( 31) du deuxième moyen de connexion ( 3) venant en contact avec le bras ( 2) sont disposés suivant une direction essentiellement perpendiculaire à la direction de connexion, et forment une boucle de courant; cette première portion s'étendant entre la structure d'extinction ( 11) et le point de pivotement du bras de contact ( 2), dont une deuxième portion ( 32) s'étend parallèlement au plan des plaques ( 110) de la structure d'extinction ( 11). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras de contact ( 2) fait un premier angle prédéterminé ( Y: gamma) avec ladite direction per- pendiculaire. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure d'extinction ( 11) est orientée suivant un deuxième angle prédéterminé $) par rapport à ladite direction perpendiculaire. 4 Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la structure magnétique ( 10) entoure en partie la boucle de courant suivant l'axe parallèle à ladite direction perpendiculaire. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la structure magnétique ( 10) est -9- composée d'une ou de deux pièces en tôle épaisse pliées en forme de "L" ou de "J", dont la branche courte est biaisée. 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ressort ( 4) est un ressort de torsion positionné sur un bossage ou dans une forme ( 80) du boitier, situé à une distance (a) donnée du point de pivote- ment du bras de contact ( 2), dans une direction parallèle à la direction de connexion. 7 Dispositif selon -l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le bras du contact ( 2) est prolongé, à son extrémité proche du contact par une portion en forme de corne faisant un troisième angle donné ( y + 6 + 1800) avec la direction générale du bras de contact ( 2) et, à sa deuxième extrémité proche du point de pivotement, par un ergot ( 21) d'ancrage du ressort ( 4). 8 Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la structure d'extinction ( 11) débou- che sur un canal d'échappement ( 88), comportant au moins une chicane, et dont une cloison est formée par une paroi laté- rale du boîtier faisant un quatrième angle donné ( a) avec une direction parallèle à la direction de connexion. 9 e Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le boitier ouvert ( 8), de forme paral- lélépipédique, comporte une paroi ( 85) faisant un deuxième angle donné 3 par rapport à ladite direction perpendicu- laire. 10 Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la liaison entre le moyen de connexion ( 6) et le bras de contact mobile ( 2) est assurée par l'axe - ( 5) du bras de contact, celui-ci étant maintenu d'un côté par une forme dans le fond du bottier, de l'autre par la portion prolongée du conducteur ( 92) 11 Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le bottier ouvert ( 8) a une épaisseur donné (X + Y) et peut être associé avec un couvercle d'épaisseur (Z) définie par les relations suivantes: X = P/2; Y = Q P; z = P Q, X étant la distance qui sépare le fond de bottier du plan de symétrie de la borne de connexion d'un pôle du dispositif, Y la distance dudit plan de symétrie du fond du bottier adjacent ou du couvercle et Q le pas des vis des moyens de connexion.