Brevet FR2584230A1 — publié le 19870102

CHAMBRE D'EXTINCTION D'ARC POUR DISJONCTEUR A BASSE TENSION A COUPURE DANS L'AIR A COUPURE DANS L'AIR L'invention est relative à une chambre d'extinction d'arc pour disjoncteur à basse tension et à coupure dans 1' air, muni d'un boîtier isolant moulé comprenant par pôle une paire de contacts séparables, en liaison électrique avec des plages de raccordement, et un empilage de séparateurs décalés l'un de l'autre par des espaces élémentaires prédéterminés confinant une plu ralité de chambres divisionnaires étroites pour l'expansion de l'arc électrique tiré lors de la séparation des contacts, chaque séparateur étant doté d'une encoche semi-ouverte en forme de V. L'arc tiré entre les contacts séparés est sirop court pour s'éteindre rapidement et il est indispensable de l'allonger et de le refroidir. Les séparateurs sont généralement formés par des plaques métalliques transversales à l'arc et constituant des refroidisseurs qui tronçonnent l'arc en fragments multiples Le développement de l'arc dans la chambre dépend principalement de la disposition des séparateurs par rapport à la structure des contacts. Des essais de coupure ont montré pour certains disjoncteurs connus une certaine stagnation de l'arc autour des contacts, entraînant un allongement insuffisant de l'arc. L'arc n'entre pas dans les séparateurs les plus éloignés du contact fixe, et il en résulte une limitation de la F pension d'arc et du pouvoir de coupure. L'objet de l'invention consiste à améliorer les performances de coupure d'un disjoncteur à basse tension à coupure dans l'air sans augmenter l'encombrement de la chambre d'extinction d'arc. La chambre d'extinction d'arc selon l'invention est caractérisée en ce que la majorité des séparateurs de la chambre d'extinction comprend des tôles ou plaques métalliques de désionisation de l'arc, et que le séparateur , situé dans le voisinage immédiat du contact fixe , est réalisé en un matériau isolant gazogène, et est agencé pour former un bouchon destiné à freiner la pénétration de l'arc initial vers le fond de l'intervalle disposé entre le contact fixe et la tôle métallique la plus proche, et pour engendrer une pression gazogéne favorisant l'expansion maximum de l'arc vers les tôles de la chambre d'extinction Le double effet obtenu par la présence du séparateur isolant gazogène permet d'obtenir un développement importart de l'arc, lequel vient en contact avec la totalité des tôles de désionisation.Il en résulte une tension d'arc maximum et une extinction rapide de l'arc. Selon une caractéristique de l'invention,le fond de l'encoche du séparateur isolant se trouve en retrait de celui de l'encoche de la tôle juxtaposée. D'autres avantages et caractéristiques techniques ressortiront plus clairement de la de cription qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un pôle de disjoncteur, équipé d'une chambre d'extinction d'arc selon l'invention , le disjoncteur étant représent en position de fermeture ; - les figures 2 et 3 montrent respectivement des vues d'un séparateur isolant et d'un séparateur métallique. - la figure 4 est une vue partielle de la figure 1 lors de l'ouverture du disjoncteur - la fiqure 5 montre une variante de réalisation. L'invention s'aDDliaue à titre d'exemple à un disjoncteur à basse tension décrit dans le brevet français N 2 553 931 mais il est évident que les diverses caractéristiques de l'invention sont applicables à d'autres types de disjoncteurs à boîtier moule Sur la figure 1, on reconnait un pôle de disjoncteur électrique multipolaire à basse tension comprenant un boîtier 10 en matériau isolant moulé. Chaque pôle comporte une paire de contacts 12, 14, séparables et une chambre 16 d'extinction d'arc logée dans un compartiment inférieur du bottier 10 isolant avec le déclencheur magnétothermique 18 associé. Le contact fixe 12 est porté par un conducteur 20 d'extrémité prolongé extérieurement par une plage de contact 22, faisant saillie du boitier 10.Le contact mobile 14 est agencé à l'extrémité d'un bras 23 de contact vertical sotidarisé par un ressort 26 à un barreau 24 multipolaire de commutation en matériau isolant. Le barreau 24 est monté à rotation limitée entre les positions d'ouverture et de fermeture du disjoncteur et s'étend transversalement dans la partie supérieure du bottier 10 selon une direction perpendiculaire aux bras de contact 23 mobiles des pôles. L'actionnement du barreau 24 de commutation s'effectue au moyen d'un mécanisme de manoeuvre (non représenté), accouplé à un organe de commande manuelle, notamment une manette 28, et à un crochet ou levier de déclenchement 30 automatique coopérat avec un verrou 32 d'une barre de déclenchement 34 multipolaire. Cette dernière s'étend ac dessus du déclencheur magrétothemi- que 18 de chaque pôle, selon une direction parallèle au barreau de commutation 24, et est montée à rotation limitée entre une position armée de verrouillage du nez d'accrochage du crochet 30 par le verrou 32 et une position déclenchée libérant le crochet 30 par déverrouillage du verrou 32. Le passage de la position armée à la position déclenchée de la barre de déclenchement 34 est piloté par le déclencheur magnétothermique 18 ou par d'autres auxiliaires de déclenchement, entraînant le déclenchement automatique du mécanisme et l'ouverture des contacts 12, 14, par rotation du barreau 24 commun. Le fonctionnement d'un tel disjoncteur est classique et est bien connu des spécialistes. Le déclencheur magnétothermique 18 de chaque pôle est formé par un ensemble monobloc, comportant un déclencheur thermique à bilame 36 pour la protection contre Les courants de surcharge, et un déclencheur éLectromagnétique désigné par le repère général 38 pour la protection contre les courants de court-circuit. Le déclencheur électromagnétique 38 est positionné entre la chambre 16 d'extinction d'arc et le bilame 36, et son circuit magnétique est doté d'une carcasse ou culasse 40 ferromagnétique en forme de U qui entoure une bobine 42 de commande montée sur un noyau 44 magnétique fixe. Le noyau 44 s'étend perpendiculairement à la chambre 16, et une armature SO mobile est montée à pivotement sur L'extrémité de la culasse 40, de manière à être actionnée contre La surface polaire du noyau 44 fixe lorsque le courant d'excitation de la bobine 42 du déclencheur 38 depasse un seuil prédéterminé. Le chauffeur du bilame 36 est connecté à une plage de contact 60 alignée avec ta plage opposée 22 selon la direction longitu- dinale du pôle. Le bras de contact 23 est relié électriquement au bilame 36 au moyen d'un conducteur souple 62 continu dont la partie intermédiaire est enroulée autour du noyau 44 pour constituer ia bobine 42 de commande du déclencheur électroma- gnétique 38. Le maintien de la bobine 42 sur le noyau 44 est réalisé au moyen d'un flasque 72 métallique de fermeture de la culasse 40 en U. Le flasque 72 est en matériau amagnétique notamment en acier inoxydable, lai ton ou bronze, et comporte une patte 74 recourbée qui sert de support au bilame 36. La base du fLasque 72 du déclencheur 38 prend appui sur le fond du boîtier 20 isolant et est située sur le trajet des gaz d'échappement de la chambre d'extinction 16 d'arc. Une pluralité de fentes autorise l'échappement des yaz de coupure chassés vers l'ex- térieur par une ouverture 80 du boitier 20, située sous la plage de contact 60. Le flasque 72 métallique joue également le rôle d'une grille de refroidissement des gaz d'échappement lors de leur passage par les fentes. Selon l'invention, la chambre d'extinction d'arc 16 (fig. 1) comporte un empilage de séparateurs 27, 100, parallèles s'étendant à intervalles réguliers, perpendiculairement au fond 102 du bottier 10. Les séparateurs 27 (fig. 3) sont réalisés en matériau métallique, notamment en acier ou en cuivre et constituent des tôles de désionisation de l'arc, munies d'encoches 109 semi-ouvertes en forme de V. Le séparateur 100 (figure 2) est logé dans un intervalle 104, ménagé entre le conducteur 20 d'extrémité de support du contact fixe 12, et le séparateur 27 métallique le plus proche. Le séparateur 100 est formé par une cloison en matériau isolant gazogène, notamment à base de polyamide, ayant sensiblement la forme des autres séparateurs 27 paralléles. La profondeur dl de l'encoche 106 en V du séparateur 100 isolant est plus grande que celle d2 des séparateurs 27 métalliques.Le profil extérieur de l'ensemble des séparateurs 27 et 100 est sensiblement identique. Le séparateur 100 isolant est monté en alignement avec le bras de contact 23 vertical, lorsque les contacts 12, 14, se trouvent en position de fermeture. La présence du séparateur 100 isolant dans la chambre d'extinction 16 procure un double effet au début de la course de séparation des contacts 12, 14, lors du déclenchement du disjoncteur tel vue e r e r: r é s e la figure 4 : - formation d'un bouchon qui freine la pénétration de l'arc initial vers le fond de l'intervalle 104, l'arc initial étant sensiblement perpendiculaire à la direction des séparateurs 27, - apparition au voisinage des contacts 12, 14, d'une pression gazogène due à la réaction de l'arc avec le matériau isolant du séparateur 100, se maniera à favoriser l'expansion totale de l'arc dans la chambre 16. Il en résulte un allongement maximum de l'arc électrique et une extinction rapide de ce dernier, suite à la désionisation efficace par les séparateurs 27 métalliques. La différence de profondeur (dl et d2) des encoches 106, 103 des séparateurs 100, 27, autorise, au début de la course d'ouverture, la migration de l'arc sur Le premier séparateur 27 métallique jux taposé au séparateur 100 isolant, étant donné que le fond de l'encoche 106 du séparateur 100 isolant se trouve en retrait de celui de l'encoche 103 du séparateur 27 métallique. L'épaisseur du séparateur 100 isolant dépend de la largeur de l'intervalle 104, et peut être égal à celui des autres séparateurs 27 métalliques. Au lieu d'un seul séparateur 100 isolant, on pourrait bien entendu utiliser deux séparateurs 100 isolants juxtaposés. Selon la variante de la figure 5, le séparateur isolant 100 gazogène est plaqué contre te conducteur 20 de support du contact fixe 12. REVENDICATIONS 1. Chambre d'extinction d'arc pour disjoncteur à basse tension et a coupure dans L'air, muni d'un boîtier isolant moulé, comprenant par pôle une paire de contacts séparables, en liaison électrique avec des plages de raccordement, et un empilage de séparateurs décalés l'un de l'autre par des espaces élémentaires prédéterminés, confinant une pluralité de chambres divisionnaires étroites pour l'expansion de l'arc électrique tiré lors de la séparation des contacts, vaque séparateur étant doté d'une encoche semi-ouverte en forme de V, caractérisée en ce que la majorité des séparateurs de la chambre d'extinction (16) comprend des tôles ou plaques (27) métalliques de désionisation de l'arc, et que le séparateur (100) situé dans le voisinage immédiat du contact fixe (12), est réalisé en un matériau isolant gazogène, et est agencé pour former un bouchon destiné à freiner la pénétration de l'arc initial vers le fond de l'intervalle (104) disposé entre le contact fixe (12) et la tôle (27) métallique la plus proche, et pour engendrer une pression ga zogéne, favorisant Llexpansion maximum de l'arc vers les tôles (27) de la chambre d'extinction (16), notamment vers les tôles les plus éloignées du contact fixe 12. 2. Chambre d'extinction d'arc selon la revendication 1, carac térisée ence que le contact fixe (12) est porté par un conducteur d'extrémité (20) s'étendant à proximité et parallèlement au séparateur (100) isolant, et que le fond de l'encoche (106) du séparateur (100) isolant se trouve en retrait de celui de l'encoche (103) de la tôle (27) juxtaposée. 3. Chambre d'extinction d'arc selon la revendication 2, carac térisee ence que l'ensemble des séparateurs (27, 100) de l'empilage présente un profil extérieur sensiblement identique, et que la profondeur (dl) de l'encoche (106) du séparateur isolant (100) est plus grande que celle (d2) de l'encoche (103' des autres séparateurs ou tôles (27) métalliques. 4. Chambre d'extinction d'arc selon L'une des revendications 1 à 3, le contact mobile de chaque pôle étant agencé à l'extrémité d'un bras de contact, associé à un barreau de commutation, caractérisée en ce que le séparateur (100) isolant est monté en alignement avec Le bras de contact (23) en position de fermeture du disjoncteur, et se trouve dans un plan perpendiculaire au fond (102) du boîtier (10). 5. Chambre d'extinction d'arc selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le matériau gazogène du séparateur (100) isolant est à base de polyamide. 6. Chambre d'extinction d'arc selon la revendication 1 ou 5, caractérisée en ce que le séparateur isolant 100 est plaqué contre le conducteur 20 de support du contact fixe 12.