Brevet FR2567323A1 — publié le 19860110

DIS3ONCTEUR ELECTRIQUE MINIATURE A CONTACTS MULTIPLES. L'invention est relative à un disjoncteur électrique miniature à bottier en matériau isolant moulé de logement d'un ou de plusieurs pôles associés à un mécanisme de commande, chaque pale comportant - un système de contacts séparables comprenant un bras de contact mobile coopérant avec un contact principal fixe et avec un contact d'arc fixe ou semi-fixe, - une chambre d'extinction d'arc à tôles de désionisation, - un déclencheur électromagnétique à bobine de commande montée sur un circuit magnétique à noyau mobile coopérant avec-un verrou du mécanisme, - et une paire de bornes de connexion. Un tel disjoncteur à contacts d'arc est décrit dans le brevet français NO 2.490.002 de la demanderesse. On remarque que la disposition du contact principal fixe et du contact d'arc fixe ou semi-fixe se situe sur le prolongement antérieur de la corne d'arc inférieure La commutation de l'arc sur la corne d'arc supérieur s'effectue en fin de course d'ouverture du contact mobile pivotant. La vitesse de déplacement de l'arc dans la chambre de formation est relativement modérée, et il est nécessaire de prévoir-des moyens auxiliaires, notamment des joues de guidage et des boucles de soufflage, pour provoquer l'accélération de l'arc vers la chambre de coupure. La présente invention a pour but d'améliorer les performances du disjoncteur mentionné sans augmenter l'encombre ment du bottier. Le disjoncteur est caractérisé en ce que le contact principal fixe est agence sur une pièce rigide conductrice supportée par le circuit magnétique du déclencheur 44 et reliée électriquement avec l'une des extrémités de la bobine, et que le contact d'arc est porté par une languette élastique équipée d'une électrode de guidage d'arc disposée spatialement dans la chambre de formation d'arc entre la pièce et la chambre d'extinction, ladite languette étant solidarisée à l'opposé de l'électrode, soit à la pièce du contact principal fixe, soit au circuit magnétique du déclencheur. L'électrode est conformée en boucle ouverte ou fermée s'étendant jusqu'au voisinage des tôles supérieures de la chambre. La languette du contact d'arc se trouve avantageusement au potentiel de la culasse du déclencheur électromagnétique, et la culasse joue le rôle de corne d'arc supérieure. La présence de l'électrode sur la languette du contact d'arc empêche toute stagnation de l'arc dans la chambre de formation d'arc, et il en résulte une commutation rapide sur les cornes infériéure et supérieure. La languette est soit intercalée entre les branches adjacentes de la culasse et de la pièce de support du cpntact principal fixe, soit en bon contact électrique avec l'une d'entre elles. Un déflecteur en matériau isolant s'étend selon une direction oblique entre l'électrode et le circuit magnétique du déclencheur pour empêcher un éventuel réamorçage de l'arc sur la pièce du contact principal. Le déflecteur comporte avantageusement une surface d'appui servant de butée à l'électrode au cours de la déformation élastique de la languette pendant la course de fermeture du bras de contact mobile. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un disjoncteur selon l'invention, le mécanisme n'étant pas représenté et les contacts étant en position de fermeture; - les figures 2 à 5 montrent des vues partielles de la figure 1 de différentes variantes de réalisation du système de contacts fixes selon l'invention. Sur la figure 1, le disjoncteur 10 miniature à basse tension comporte un boltier 12 en matériau isolant moulé ayant sur la face avant 14 une manette 16 de manoeuvre, et sur les deux faces latérales étroites deux bornes-de connexion 18, 20 recevant les plages de contact correspondantes du pôle. La face arrière 22 du bottier 12 est équipée d'un organe de fixation 24 destiné à coopérer par encliquetage avec un-rail support (non représenté). Le mécanisme de commande à accumulation d'énergie (non représenté) est accouplé à un bras de contact 26 mobile monté à pivotement limité sur un arc 28 entre une position de fermeturé et une position d'ouverture. Le bras de contact 26 pivotant est connecté électriquement par un conducteur souple 30, notamment une tresse, à un déclencheur thermique formé par un bilame 32 rectiligne s'étendant perpendicu lairement à la face arrière 22 du boker 12 La base 34 du bilame 32 est solidarisée à la corne d'arcinférieure 36 et est reliée dt2utre part à la borne de connexion 20 par l'intermédiaire d'un conducteur de liaison 38. Une chambre 40 d'extinction d'arc est agencée dans la partie inférieure du bottier 12 et comporte un empilage de tôles 42 de désionisation s'étendant parallèlement à la face arrière 22. Au-dessus de la chambre 40 d'extinction d'arc est disposé un déclencheur électromagnétique 44 à bobine 46 de commande cylindrique parcourue par le courant du pale.La bobine 46 est montée coaxialement sur un four- reau 48 isolant de forme tubulaire et d'axe parallèle à la direction des tôles 42* A l'intérieur du fourreau 48 se trouvent un noyau fixe 5a et un noyau mobile 52 en matériau ferromagnétique, séparés l'un de l'autre par un entrefer 54 axial Le noyau mobile 52 coopère avec un poussoir 56 de déclenchement qui traverse axialement un alésage du noyau fixe 50, de manière à agir sur un levier 58 de déverrouillage du mécanisme en présence d'un courant de courtcircuit.Un ressort de rappel 60 du type hélicoïdal à compression entoure coaxialement le poussoir 56 et sollicite le noyau mobile 52 en position écartée correspondant à un entrefer 54 maximum. Une culasse 62 ou carcasse en matériau ferromagnétique est agencée autour des noyaux 50, 52 et de la bobine 46 pour renforcer le champ électromagnétique engendré dans 11 entrefer 54 par le passage du courant dans la bobine 46. La culasse 62 es formée par un étrier en U comprenant des branches 64, 66 latérales qui encadrent les faces frontales opposées de la bobine 46, et une ame centrale s'étendant parallèlement aux tôles de désionisation 42 et servant simultanément de corne dlarc supérieure.La chambre 40 d'extinction d'arc se trouve ainsi confinée entre la corne d'arc inférieure 36 et blâme de la culasse 62. Le levier 58 de déverrouillage est agencé entre le poussoir 56 et le bras de contact 26 pivotant, L'extrémité supérieure du bilame 32 du déclencheur thermique est accouplée mécaniquement avec le levier de déverrouillage 58 par un tiroir 68 ou curseur de transmission qui est disposé parallèlement au poussoir 56 du déclencheur électromagnétique 44. Un tel disjoncteur et son processus de déclenchement automatique sont bien connus des spécialistes. En présence d'un courant de surcharge, la déflexion lente du bilame 32 en direction de la borne 20 provoque une translation du tiroir 68 vers la droite entraînant le pivotement du levier de déverrouillage 58 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. L'ouverture du disjoncteur s1 opère après déclenchement du mécanisme. En présence d'un courant de court-circuit, l'attraction éleetro-Bagnétique du noyau mobile 52 contre le noyau fixe 50 éjecte rapidement le- poussoir 56 vers la droite, z3e ma nière à actionner dans un premier stade le levier de déver- rouillage 58 vers la position déclenchée, et à percuter dans un deuxième stade le bras de contact 26 mobile. 1-1 en résulte une ouverture rapide du disjoncteur, indépendamment du temps de réponse du levier 58 de déverrouillage du mécanisme. Selon la présente invention, le bras de contact 26 mobile possède une zone de contact incurvée 70 disposée à l'opposé de l'axe 28 et coopérant avec un contact principal 72 fixe et avec un contact d'arc 74 fixe ou semi-fixe, portés tous les deux par le déclencheur électromagnétique 44 (figure 1). Le contact principal 72 fixe est agencé à l'un des bouts d'une pièce 76 rigide en matériau bon conducteur, notamment en cuivre, solidarisée au noyau fixe 30 du déclencheur 44 et mis au potentiel de la culasse 62. Le bout opposé de la pièce 76 en cuivre est reliée électriquement à l'une des extrémités de la bobine 46. L'autre extrémité de la bobine 46 est connectée électriquement à la borne 18, cette dernière étant isolée de la culasse 62. Le contact principal 72 fixe est dépourvu de pastilles en argent. Le contact d'arc 74 est porté par une languette 78 élastique en matériau conducteur résistant à l'faction de l'arc, et présentant une résistivité électrique supérieure à celle du cuivre. A titre d'exemple, le matériau de la languette 78 peut être de l'acier inoxydable ou un alliage de cuivre. La languette 78 se trouve au potentiel de la culasse 62 et se prolonge au-delà du contact d'arc 74 par une boucle ouverte ou fermée formant une électrode 80 recourbée de guidage d'arc. L'électrode 80 s'étend dans la chambre de formation d'arc 82 en passant devant les tales 42 supérieures de la chambre 40. Un faible intervalle sépare le contact principal 72 fixe du contact d'arc 74. En position de fermeture du disjoncteur, représentée sur la figure 1 la zone de contact 70 du bras de contact 26 prend appui simultanément sur le contact principal 72 fixe et sur le contact d'arc 74. Le courant permanent du pôle emprunte dans sa quasi-totalité le circuit principal de moindre résistance, formé par le bilame 32, la tresse 30, le bras de contact 26, la pièce 76 du contact principal 72 fixe, et la bobine 46. En cas de déclenchement du mécanisme , le bras de contact 26 pivote dans le sens de la flèche F. Au début de la course d'ouverture, le bras de contact 26 se sépare sans arc du contact principal 72 fixe mais reste en appui avec le contact d'arc 74 grâce à l'élasticité de la languette 78 qui suit le mouvement du bras 26.Le courant est alors commuté dans le circuit d'arc comprenant une partie de la languette 78 entre le contact d'arc 74 et la bobine 46. Au cours de l'augmentation de la course d'ouverture, le bras de contact 26 se sépare du contact d'arc 74 avec formation d'un arc électrique dont la direction initiale est sensiblement parallèle aux tôles 42 de la chambre 40. L'arc commute rapidement sur la corne d'arc inférieure 36 et se développe rapidement dans la chambre de formation d'arc 82 grâce à la migration rapide des racines d'arc le long de l'électrode 80 et de la corne 36 inférieure. L'arc saute ensuite sur l'âme de la culasse 62 formant la corne d'arc supérieure et pénètre dans la chambre 40 d'extinction où il est refroidi et éteint.Le bilame 32 est court-circuité dès la commutation de l'arc sur la corne-inférieure 36, mais la bobine 46 du déclencheur électromagnétique 44 reste excitée durant toute la phase de déclenchement et d'extinction. La figure 2 à 5 représentent différentes fixations de la languette 78 et de la pièce 76 au déclencheur électromagnétique 44. Sur la figure 2, la languette 78 est intercalée sans Jeu à l'opposé de l'électrode 80 entre la branche latérale 66 de la culasse 62 et la pièce 76 du contact principal 72 fixe. La fixation des trois éléments indépendants 78, 66, 76 sur le noyau fixe 50 s'opère par rivetage ou soudage. Une patte 86 auxiliaire de positionnement de la languette 78 intermédiaire s'engage dans une encoche 88 conjuguée de la pièce 76. Sur les figures 3 et 4, seules la branche 66 de la culasse 62 et la pièce 76 du contact principal fixe 72 sont montées sur le noyau fixe 50. La languette 78 de support du contact d'arc 74 et de l'électrode 80 de guidage d t arc peut être solidarisée soit à la partie intermédiaire de la pièce 76 (fig. 3), soit directement à làme de la culasse 62 constituant la corne supérieure. La figure 5 est une variante de la frigo 3, dans laquelle seule la branche 66 de la culasse 62 est rivetée sur le noyau fixe 50. La pièce 76 du contact principal 72 fixe est soudée directement aux points 909 92 sur la branche 66 de la culasse 62 et à l'extrémité 94 de la bobine 46. Ent-re les deux points 90, 92, la pièce 76 comporte un renflement 96 obtenu par emboutissage9 de manière à etre séparé axial e- ment du noyau 50. Le renflement 96 est percé par un orifice 98 central traverse par le poussoir 56 de déclenchement.Un déflecteur 190 en matériau isolant s'étend selon une direction oblique entre l'électrode 80 et la culasse 62, et est situé devant la dernière taie 42 supeltieure de la chambre 40. La présence de ce déflecteur 100 empeche un éventuel réamorçage de l'arc sur la pièce 76 du contact principal 72, et participe au guidage de l'arc vers l'âme de la culasse 62. Le déflecteur 100 isolant est équipé d'autre part d'une surface d'appui 102 servant de butée à l'électrode 80 au cours de la déformation élastique de la languette 78 souple intervenant pendant la course de fermeture du bras de contact 26 mobile. Il en résulte que l'électrode 80 reste toujours suffisamment éloignée de la chambre 40 d'extinction d'arc pour ne pas enter en contact avec certaines tôles 42 métalliques. Le déflecteur 100 peut être foré par un bos- sage ou protubérance du boîtier 12 isolant. Le contact d'arc 74 de la languette 78 est bien entendu dépourvu de pastille ou de revêtement d'argent, maïs peut être renforcé par une tasse tampon grace a une opération de matriçage ou de rivetage La présence de cette masse permet de rigidifier la partie de la languette 78 au voisinage du contact d'arc 74, et de limiter l'échauffement de ce dernier lors de la commutation du courant dans ie circuit de la languette 78. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur électrique miniature à bottier en matériau isolant moulé de logement d'un ou de plusieurs pôles associés à un mécanisme de commande, chaque pôle comportant - un système de contacts séparables comprenant un bras de contact mobile coopérant avec un contact principal fixe et avec un contact d'arc fixe ou semi-fixe, - une chambre d'extinction d'arc à tales de désionisation, - un déclencheur électromagnétique à bobine de commande montée sur un circuit magnétique à noyau mobile coopérant avec un verrou du mécanisme, - et une paire de bornes de connexion, caractérisé en ce que le contact principal fixe (72) est agencé sur une pièce (76) rigide conductrice supportée par le circuit magnétique du déclencheur (44) et reliée élec- triquement avec l'une (94) des extrémités de la bobine (46), et que le contact d'arc (74) est porté par une languette (78) élastique équipée d'une électrode (80) de guidage d'arc disposée spatialement dans la chambre de formation d'arc (82) entre la pièce (76) et la chambre (40) d'extinction, ladite languette (78) étant solidarisée à l'opposé de l'électrode (80) soit à la pièce (76) du contact principal fixe (72), soit au circuit magnétique du déclencheur (44). 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (80) est conformée en boucle ouverte ou fermée s'étendant jusqu'au voisinage des tôles (42) supérieures de la chambre (40). 3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit magnétique du déclencheur électromagnétique comporte une culasse ferromagnétique et un noyau fixe séparé du noyau mobile par un entrefer, caractérisé en ce que la languette (78) du contact d'arc (74) se trouve au potentiel de la culasse (62) du déclencheur (44), et que la culasse (62) est située au-dessus de la chambre d'extinction (40) en jouant le rôle de corne d'arc supérieure. 4. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la culasse (62) et la pièce (76) du contact principal fixe (72) sont fixées sur le noyau fixe (50) du déclencheur (44), et que la languette (78) est soit intercalée entre les branches adjacentes desdites culasse (62) et pièce (76), soit en bon contact électrique à l'une d'entre elles. 5. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la culasse (62) est solidarisée par rivetage au noyau fixe (50), et la languette (78) est supportée par la pièce (76) du contact principal fixe (72), ladite pièce étant fixée par soudage à la culasse (62). 6. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un déflecteur (100) en matériau isolant s'étend selon une direction oblique entre l'électrode (80) et le circuit magnétique du déclencheur (44) pour empêcher un éventuel réamorçage de l'arc sur la pièce (76) du contact principal (72). 7. Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le déflecteur (100) comporte une surface d'appui (102) servant de butée à l'électrode (80) au cours de la déformation élastique de la languette (78) pendant la-course de fermeture du bras de contact (26) mobile. 8. Disjoncteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le déflecteur (100) est formé par un bossage du bottier (12) isolant.