Brevet FR2557354A1 — publié le 19850628

DISJONCTEUR MINIATURE A TENUE DIELECTRIQUE AMELIOREE. L'invention est relative à un disjoncteur électrique minia- ture à bottier moulé isolant ayant une chambre de formation d'arc, contenant une paire de contacts séparables, une chambre d'extinction d'arc communiquant avec la chambre de formation d'arc et une chambre de logement du mécanisme, séparée de la chambre de formation d'arc par une cloison isolante intermédiaire ayant une lumière rectangulaire de traversée du bras de support du contact mobile, ladite lumière étant allongée dans la direction de débattement dudit bras et délimitée latéralement par deux nervures iso- lantes de ladite cloison encadrant à faible jeu ledit bras et s'étendant jusqu'aux parois latérales du bottier moulé. Lors de la coupure d'un court-circuit, l'arc qui se déve- loppe dans la chambre de coupure dégage beaucoup de chaleur et dégrade les isolants à proximité desquels il passe. De plus, les racines d'arc arrachent des particules métalliques aux contacts et aux cornes d'arc. Les produits de dégrada- tion, composés essentiellement de carbone, de métaux et d'oxydes se déposent de préférence sur les nervures et dans les angles, partout ou le flux gazeux qui les entraîne est dévié par un obstacle. Ils se déposent en particulier sur la cloison intermédiaire entre la chambre de formation d'arc et la chambre contenant le mécanisme, laquelle cloison fait obstacle au passage des gaz vers le mécanisme du disjoncteur et impose une circulation des gaz et un déplacement de l'arc vers la chambre de coupure. Dans toutes les réaliations con- nues, cette cloison à lumière s'étend au plus court entre les isolants côté contact fixe et les isolants côté contact mobile. Cette disposition a le défaut de créer une ligne privilégiée de cheminement entre le contact fixe et le con- tact mobile qui dégrade la tenue diélectrique de l'appareil. La présente invention a pour but d'améliorer la tenue diélec- trique du disjoncteur et elle est caractérisée en ce que lesdites nervures s'étendent au moins sur une partie de leur longueur parallèlement aux lignes équipotentielles du champ électrique engendré à l'intérieur dudit boîtier dans la zone de séparatio -desdits contacts en position ouvert. La partie de la cloison constituée par les nervures paral- lèles aux lignes équipotentielles est soumise à un gradient de potentiel nul, ce qui interdit toute amorce de chemine- ment le long des nervures de la cloison, même si celles-ci sont polluées par des dépôts susceptibles d'affecter la rigidité diélectrique. La cloison à lumière peut être continue, les nervures se raccordant de part et d'autre par des parties arrondies aux parois de délimitation de la chambre de formation de façon à limiter au maximum l'ouverture de communication et de ce fait le volume de gaz susceptible de s'échapper de la cham- bre de formation vers la chambre du mécanisme. La cloison a dans ce cas une forme en S, dont la partie centrale est parallèle aux équipotentielles et dont les extrémités se raccordent aux pièces isolantes voisines respectivement du contact fixe et du contact mobile. Si l'étanchéité requise est moins importante, il est possi- ble de prévoir des discontinuités dans la cloison à lumière et plus particulièrement dans les parties d'extrémités cou- pant les lignes équipotentielles. Ces discontinuités aug- mentent la tenue-diélectrique entre les contacts, mais au détriment de l'étanchéité. La cloison à lumière peut être solidaire ou venir de moulage avec les coquilles constituant le bottier moulé isolant. Cette cloison peut également appartenir ou être solidaire de Joues de soufflage de l'arc disposées dans la chambre de formation d'arc, de manière à encadrer latéralement le con- tact mobile. Le gain sur la tenue diélectrique après coupure des appa- reils peut atteindre 50 % et dépend entre autres de l'épais- seur de la cloison à lumière, un éventuel cheminement ne pouvant se produire que par perforation de la cloison ou franchissement de cette dernière pour trouver un gradient de potentiel favorable à son développement. La forme parti- culière selon l'invention de la cloison à lumière est appli- cable à tous les appareils devant garantir un isolement gal- vanique, notamment dans les appareils subissant une pollu- tion des matières isolantes. En empêchant tout cheminement on évite l'effet d'avalanche résultant de la décomposition en gaz des isolants exposés à ce cheminement. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limi- tatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un pale d'un disjonc- teur selon l'invention, la paroi latérale étant supposée enlevée; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig.1; la figure 3 est une vue partielle de la fig. 1, à échelle agrandie, montrant le contact mobile en position ouvert; la figure 4 est une vue analogue à celle de la fig. 3, mon- trant les lignes équipotentielles et une variante de forme de la cloison à lumière selon l'invention. Sur la figure 1, on reconnaît le pole d'un disjoncteur élec- trique miniature du type décrit dans le brevet français NO 2.468.202. Le pôle comporte un bottier 10 en une matière isolante moulée ayant sur la face avant 12 une manette 14 de manoeuvre du disjoncteur, et sur les deux faces latérales étroites des bornes de connexion 16, 18. A l'intérieur du boîtier 10 sont logés un contact fixe 22 qui coopère avec un contact mobile 20 monté à pivotement sur un axe 24. Le bot- tier 10 comporte de plus un déclencheur thermique 26 et un déclencheur électromagnétique 28 susceptibles de provoquer en cas de surcharge ou de court-circuit une ouverture auto- matique des contacts 20, 22. Dans la partie inférieure du bottier 10 est disposée une chambre de coupure 30 consti- tuée par un empilage de tôles 32 s'étendant parallèlement à la face arrière 34 du bottier 10. Des griffes de fixation 36 solidaires de la face arrière 34 sont susceptibles de coopérer avec un rail DIN symétrique de support d'une manière-bien connue des spécialistes. A l'entrée de la chambre de coupure est disposée une chambre de formation d'arc 38 contenant le contact fixe 22 et le contact mobile 20. La chambre de formation d'arc 38 communique librement avec la chambre de coupure 30, le côté opposé étant délimité par une paroi isolante 40 le long de laquelle s'étend une corne d'arc 42 reliant le contact fixe 22 à la t8le d'extré- mité 32 accolée à la face arrière 34. Entre la chambre de formation d'arc 38 et la chambre disposée dans la partie supérieure du bottier 10 s'étend une cloison désignée par le repère général 44. La cloison 44 présente une lumière 48 de passage du bras 46 de support du contact mobile 20 pour per- mettre un libre débattement de ce dernier de la position fermée représentée à--la fig. 1 à la position ouverte repré- sentée à la fig. 3. La cloison 44 limite les fuites de gaz engendrées par l'arc dans la chambre de formation 38 vers le mécanisme de façon à souffler l'arc de la chambre de for- mation 38 vers la chambre de coupure 30 o il s'éteint. En se référant à la fig. 2, on voit que la lumière 48 de la cloison 44 est délimitée latéralement par une paire de ner- vures 50, 52 encadrant à faible jeu le bras de contact 46. Dans l'exemple représenté sur la fig. 2, les nervures 50,52 viennent de moulage avec les deux coquilles de constitution du bottier moulé 10. La chambre de formation d'arc 38 est délimitée latéralement par une paire de joues 54, 56 avan- tageusement en matériau gazogène, qui confine avec le bot- tier 10 des conduits de recirculation des gaz favorisant le déplacement de l'arc vers la chambre de cou- pure 30. Le déclencheur magnétique 28 comporte une culasse 58 dont une partie constitue la tôle d'extrémité de la $ 5 chambre de coupure 30 ainsi qu'une tige métallique 60 co- opérant avec le bras de contact mobile 46 pour extraire ce dernier vers la position d'ouverture. Un tel disjoncteur est bien connu des spécialistes et il est inutile de dé- crire plus en détail sa constitution ou son fonctionnement. En position ouvert du disjoncteur, représentée sur les fig. 3 et 4, la tension est appliquée entre les contacts 20, 22, la corne d'arc 42 étant au potentiel du contact fixe 22, tandis que la culasse 58 et la tige d'extracteur 60 sont au potentiel du contact mobile 20, 46. Les lignes équipotentielles 68 entre ces pièces conductrices 22, 42; 20, 46, 58, 60 sont tra- cées sur la fig. 4. A proximité du contact fixe 22 est dis- posée la paroi isolante 40 appartenant au bottier 10, une paroi isolante 62 du bottier 10 s'étendant à l'arrière du contact mobile 20, 46 en position ouvert. Selon la présente invention, la cloison 44 à lumière 48 s'étend au moins sur une partie 70 de sa longueur parallèlement aux lignés équipoten- tielles 68. Dans le mode de réalisation selon la fig. 3, la cloison 44 en forme de haricot est séparée des parties iso- lantes 40, 62 par des discontinuités 64, 66 disposées dans la zone de la cloison coupant les lignes équipotentielles. Dans l'exemple représenté sur la fig. 4, la cloison 44 s'étend en continu entre la pièce isolante 40 du côté du contact fixe 22 et la pièce isolante 62 du c8té du contact mobile 20 en ayant une forme générale en S. Il convient de noter que la forme arrondie des parties d'extrémités de la cloison 44 à lumière raccordant la partiecentrale 70, paral- lèle aux lignes équipotentielles, aux parois 40, 62 du bol- tier 10 évite tout angle vif susceptible d'affecter la rigi- dité diélectrique. La cloison continue 44 selon la fig. 4 assure une meilleure étanchéité mais une tenue diélectrique inférieure à celle de la cloison à discontinuités 64, 66, représentée à la fig. 3. Il est clair que la cloison 44 peut être d'une forme différente, le point essentiel étant de comporter une partie parallèle ou sensiblement parallèle aux lignes equipotentielles. Cette partie parallèle aux lignes équipotentielles est avantageusement au niveau de l'ouverture 48, mais elle pourrait être au niveau des par- ties pleines de raccordement aux parois du bottier 10. Dans l'exemple représenté sur les figures, la cloison 44 vient de moulage avec le bottier 10, mais il est clair qu'elle peut être constituée par des pièces rapportées sup- portées soit par des pièces métalliques, telles que la corne 42 et la culasse 58, soit par des pièces isolantes, telles que les joues 54, 56. La cloison 44 et plus parti- culièrement les nervures 50,52 peuvent d'ailleurs apparte- nir aux joues 54, 56, l'étanchéité de l'interface entre les joues et les parois latérales 10 pouvant être assurée par un encastrement ou-embottement d'une manière bien connue. La nature du matériau et l'épaisseur de la cloison 44 sont déterminées en fonction de la tenue diélectrique requise. Il est à noter que la forme particulière selon l'invention de la cloison 44 permet d'accrottre la capacité d'isolement de tout appareil de coupure quelle que soit sa tension ou le type d'appareil. La présente invention a permis d'accroi- tre la tenue diélectrique par une modification particulière- ment simple n'affectant pas le coût de fabrication de l'ap- pareil. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. REVENIDICATIOIS 1. Disjoncteur électrique miniature à bottier (10) moulé isolant ayant une chambre (38) de formation d'arc, conte- nant une paire de contacts (20, 22) séparables, une chambre (30) d'extinction d'arc communiquant avec la chambre (38) de formation d'arc et une chambre de logement du mécanisme, séparée de la chambre (38) de formation d'are par une cloi- son (44) isolante intermédiaire ayant une lumière (48) rec- tangulaire de traversée du bras (46) de support du contact (20) mobile, ladite lumière (48) étant allongée dans la direction de débattement dudit bras (46) et délimitée laté- ralement par deux nervures (50, 52) isolantes de ladite cloison (44) encadrant à faible jeu ledit bras (46) et s'étendant jusqu'aux parois latérales du bottier (10) moulé, caractérisé-en ce que lesdites nervures (50, 52) s'étendent au moins sur une partie de leur longueur parallèlement aux lignes équipotentielles du champ électrique engendré à l'in- térieur dudit boltier (10) dans la zone de séparation des- dits contacts (20, 22) en position ouvert. 2. Disjoncteur électrique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite cloison (44) à lumière (48) s'étend entre les parois (40, 62) isolantes de délimitation de la chambre (38) de formation respectivement du coté du contact (22) fixe et du c6té du contact (20) mobile en position ouvert. 3. Disjoncteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie centrale de ladite cloison (44) à lumière (48) s'étend parallèlement aux équipoten- tielles, les parties d'extrémités se raccordant en arrondi aux parois (40, 62) isolantes de délimitation de la chambre (38) de formation pour constituer une cloison en forme de S. 4. Disjoncteur électrique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite cloison (44) à lumière pré- sente une ou plusieurs discontinuités (64, 66) dans sa et 2557354': ses parties coupant lesdites lignes équipotentielles. 5. Disjoncteur électrique selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier (10) comporte deux coquilles accolées, ladite cloison (44) à lumière venant de moulage avec lesdites coquilles. 6. Disjoncteur électrique selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la chambre (38) de formation d'arc est délimitée latéralement par deux joues (54, 56) iso- lantes en forme de plaques encadrant ledit contact (20) mobile, ladite cloison (44) à lumière étant portée par les- dites plaques et se raccordant latéralement audit bottier.