Brevet FR2595862A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne une cage de soufflage d'arcs éteints par varistor pour interrupteurs de circuit à limitation de courant. Le concept de la limitation d'un courant, dans 5 lequel un circuit est interrompu lors des tout premiers stades de la forme d'onde du courant, s'est traduit par une réduction correspondante des dimensions des composants traversés par le courant du circuit et se trouvant dans le dispositif d'interruption. La séparation rapide des contacts 10 situ6s à l'intérieur du dispositif pour obtenir une telle limitation du courant provoque cependant l'interruption du circuit a des stades ultérieurs de la forme d'onde de la tension, d'o la nécessité de faire appel à un dispositif complexe d'extinction d'arc. Le brevet des Etats-Unis n 4 15 375 021 décrit l'emploi d'un ensemble comportant des contacts entraînés magnétiquement à haute vitesse afin de limiter le courant du circuit pendant le processus d'interruption. La cage complexe de soufflage décrite dans ce brevet pour refroidir et éteindre l'arc se produisant pen20 dant une interruption aussi rapide est un élément important du prix de revient de la réalisation du disjoncteur. L'utilisation d'un élément dont les caractéristiques sont fonction de la tension, tel qu'un varistor, monté en parallèle avec une paire de contacts séparables 25 pour absorber l'6nergie du système et réduire la formation 2 des arcs est décrite, par exemple, dans le brevet des EtatsUnis n 3 543 047. Ce brevet concerne des dispositifs d'interruption de circuit impliqués dans des circuits électroniques ayant une énergie relativement faible. Une première 5 tentative pour employer des éléments dont les caractéristiques sont fonction de la tension dans la supression des arcs se produisant a l'intérieur de disjoncteurs à boîtier moulé, par exemple des disjoncteurs utilisés dans les systèmes de distribution d'énergie pour l'industrie et les 10 logements, est décrite dans le brevet des Etats-Unis 2 753 423, dans lequel on divulgue une cage de soufflage réalisée en matériau semi-conducteur dont la résistance diminue lors de l'atteinte d'une tension prédéterminée. On a depuis lors constaté qu'on peut effectivement 15 réduire les dimensions de la cage de soufflage nécessaire au refroidissement et à l'extinction des arcs créés par des interrupteurs de circuit à haute vitesse à limitation du courant en combinant des varistors et des plaques métalliques dans une cage de soufflage, combinaison dans laquelle 20 les plaques métalliques servent à attirer l'arc vers les varistors qui, lorsqu'ils sont conducteurs, étouffent l'arc et s'échauffent, dans le temps, au cours du processus. Les plaques métalliques servent alors à refroidir effectivement les varistors dès que l'arc s'est éteint. La présente invention a pour objet la combinaison dans une cage de soufflage de varistors et de plaques métalliques, dans laquelle on entremêle une multitude de disques de varistor et les plaques métalliques d'une cage de soufflage. Les plaques métalliques guident et dirigent l'arc 30 vers les varistors, lesquels deviennent conducteurs et dissipent l'énergie du système, s'échauffant au cours du processus. Lorsque l'arc est complètement éteint, les plaques métalliques servent alors à refroidir les varistors. La description qui va suivre se réfère aux figures 35 annexées qui représentent respectivement: -3 Figure 1, une vue de côté d'un interrupteur de circuit à limitation du courant, une partie du couvercle étant enlevée afin de faire ressortir la combinaison dans une cage de soufflage de varistors et de plaques métalliques selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus de la combinaison dans la cage de soufflage de varistors et de plaques métalliques décrite en figure 1 et, la figure 3 est une vue de c6té de la combinaison 10 dans la cage de soufflage de varistors et de plaques métalliques décrite en figures 1 et 2. En figure 1, on a représenté un disjoncteur 10 limiteur de courant, monté dans un bo tier moulé, tel que le disjoncteur décrit, par exemple, dans le brevet des Etats15 Unis n 4 485 283. Le disjoncteur comporte un bottier 1Il et un couvercle 8 sur lequel une poignée de manoeuvre 9 est en saillie pour permettre la séparation manuelle d'une paire de bras de contact mobiles 12, 13, chaque bras supportant un contact 14, 15 à ses extrémités. Les bras se repoussent 20 électromagnétiquement, comme cela est décrit dans le brevet cité ci-dessus, lorsqu'ils sont parcourus par une surintensité prédéterminée, d'o la séparation des contacts et la production d'un arc entre eux. Une cage de soufflage 16, dont certains aspects sont semblables à la description faite 25 dans le brevet cité ci-dessus, a pour fonction de refroidir rapidement l'arc. La cage de la présente invention est différente de celle du brevet référence en ce sens qu'elle comporte une multitude d'éléments de varistor 18 entre des plaques métalliques espacées 17. Les éléments de varistor 30 sont constitués de disques en oxyde de zinc ou en carbure de silicium, leur forme et leur composition étant ajustées pour fournir la tension de blocage désirée. Pour les varistors décrits en figure 1, une tension de blocage de 30 volts permet leur passage à l'état conducteur lorsque la tension 35 des petits arcs se produisant entre les plaques métalliques est égale ou supérieure a 30 volts. Dès que les varistors deviennent conducteurs, le courant de l'arc leur est immédiatement transféré, car la résistance de l'arc dans les interstices d'air entre plaques 17 est sensiblement supé5 rieure a celle des varistors 18 à l'état conducteur. L'énergie se disperse alors suivant la loi I2R dans les varistors, ce qui provoque une augmentation rapide de leur température. Le disjoncteur 10 limiteur de courant renferme un mécanisme d'actionnement qui, bien que non représenté, est 10 semblable au ressort à détente brusque qu'on utilise généralement dans les disjoncteurs industriels en boîtier moulé. Après séparation des bras mobiles de contact 12, 13, le mécanisme d'actionnement répond et maintient les bras dans la position ouverte. La tension présente dans la cage de 15 soufflage 16 diminue pour tomber audessous de la tension de blocage, de sorte que les varistors 18 ne peuvent plus se maintenir à l'état conducteur, ce qui provoque la décroissance rapide vers zéro du courant les traversant. Les plaques 17 servent alors à refroidir les varistors en transfé20 rant rapidement leur chaleur vers l'air environnant. Les plaques 17 de soufflage d'arcs, dont l'une est représentée en figure 2, ont une extrémité incurvée 19 en regard des contacts 14, 15 de manière à recevoir l'arc et à diriger le courant vers les varistors 18. On peut souder à 25 l'argent chaque varistor aux plaques métalliques, comme cela est indiqué en 20 de la figure 3, ou on peut assujettir ensemble les plaques métalliques et les varistors dans le boîtier moulé. L'utilisation de varistors en combinaison avec des 30 plaques métalliques pour étouffer l'arc se produisant lors de la séparation de contacts permet de réduire sensiblement les dimensions et le nombre des plaques métalliques nécessaires, d'o la réalisation d'une cage de soufflage compacte. - 5 REVENDICATIONS 1. Cage de soufflage composite pour dispositifs d'interruption de circuit à limitation de courant, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une multitude de plaques métalliques (17) empilées les unes sur ls autres afin de recevoir un arc électrique, les plaques étant espacées les unes des autres dans l'empilage afin de recevoir une multitude correspondante de petits arcs s'y trouvant formés, et - une multitude d'éléments de varistor (18) placés entre les plaques métalliques (17) en contact électrique avec les plaques afin de recevoir la tension de l'arc produite entre les plaques par l'arc électrique et de transférer le courant des petits arcs aux varistors pour provoquer 15 la dissipation de l'énergie, le refroidissement et l'extinction de l'arc. 2. Cage de soufflage composite pour dispositifs d'interruption de circuit à limitation de courant selon la revendication 1, caractérisée en ce que les varistors (18) 20 sont fixés aux plaques métalliques (17). 3. Cage de soufflage composite pour dispositifs d'interruption de circuit à limitation de courant selon la revendication 1, caractérisée en ce que les varistors (18) présentent une tension de blocage d'au moins 18 volts. 4. Cage de soufflage composite pour dispositifs d'interruption de circuit à limitation de courant selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on choisit les varistors (18) dans le groupe de matériaux comprenant l'oxyde de zinc et le carbure de silicium. 5. Cage de soufflage composite pour dispositifs d'interruption de circuit à limitation de courant selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on assujettit ensemble les varistors (18) et les plaques métalliques (17).