Brevet FR2592208A1 — publié le 19870626

Les disjoncteurs limiteurs de courant, dans lesquels les bras de contact de disjoncteur sont disposés pour se séparer indépendamment du mécanisme de séparation du disjoncteur, réalisent une interruption rapide du courant dans le premier demi cycle de l'onde de courant. Le brevet des Etats-Unis- 4 375 021 au nom de Pardini, décrit un disjoncteur limiteur de courant qui utilise un moteur magnétique pour augmenter la vitesse à laquelle les contacts se séparent. De manière à éteindre l'arc qui se produit entre les contacts, un dispositif particulier de chute d'arc commande de manière multifonctionnelle l'arc tout fournissant des gaz pour améliorer le processus d'extinction d'arc.Les brase de contact mobiles décrits dans le brevet Pardini à la fois transportent le courant dans des conditions de régime permanent de repos et se séparent dans des conditions de surcharge importante. Pour empêcher un chauffage indu des contacts et des bras de contact dans les conditions de régime permanent, les contacts sont maintenus ensemble par des forces de maintien importantes appliquées aux bras et les bras sont fabriqués à partir de barres de cuivre épaisses pour fournir la conductivité nécessaire tout en maintenant une température relativement faible. Les lourds bras de contacts mobiles à leur tour nécessitent des forces magnétiques importantes pour surmonter les forces de maintien et déplacer rapidement les bras vers la position ouverte.Pour des disjoncteurs limiteurs de courant de valeur nominale élevée, les bras de contacts mobiles, les contacts et les forces magnétiques doivent avoir une taille accrue pour supporter les valeurs nominales de courant plus importantes. La présente invention propose un interrupteur limiteur de courant de taille réduite qui utilise une paire séparée de contacts de shuntage à ouverture rapide pour supporter le régime permanent ou courant de repos de manière continue et une paire de bras de contacts mobiles de taille réduite pour la répulsion magnétique lors d'une surcharge. On connaît un interrupteur à semiconducteur dans lequel on obtient l'interruption du circuit grâce à une paire de contacts en parallèle avec un commutateur à semiconducteur tel que les contacts en se séparant ne produisent pas d'arc après la séparation. Avec cet interrupteur à semiconducteur, il n'est pas nécessaire d'avoir une chute d'arc ou tout autre moyen d'extinction d'arc. On a remarqué qu'un interrupteur limiteur de courant hybride combinant les contacts de shuntage à ouverture rapide avec l'interrupteur à semiconducteur fournissait un interrupteur limiteur de courant de taille réduite par élimination de la chute d'arc. On connaît aussi un interrupteur dans lequel l'interruption du circuit est réalisée au moyen d'une paire de contacts reliés en parallèle avec une résistance à coefficient de température positif et une résistance dépendant de la tension. Le courant circule tout d'abord à partir des contacts, immédiatement après leur séparation, dans la résistance à coefficient de température positive et ensuite dans la résistance dépendant de la tension pour interrompre le courant. Les contacts de shuntage de la présente invention peuvent aussi être utilisés avec la résistance à coefficient de température positive et à la résistance dépendant de la tension pour une interruption du circuit encore plus rapide. L'invention comprend une première paire de con tacts de shuntage mise en marche par le mécanisme d'interruption du disjoncteur pour supporter le courant de régime continu et de repos. Deux bras de contacts mobiles plus légers portant deux contacts d'arc sont reliés en parallèle et sont disposés de manière à augmenter la répulsion magnétique lors de l'apparition d'un courant de défaut notable. Une chute d'arc au voisinage des contacts d'arc se crée et refroidit l'arc pour accélérer son extinction. La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement - figure 1, une vue en plan de la disposition des contacts d'un interrupteur de courant selon la présente invention utilisant un ensemble de contacts de shuntage li paire; et - figure 2 une vue en plan d'un ensemble de contacts de shuntage rotatif utilisés à la place de l'ensemble des contacts de shuntage linéaire dans l'interrupteur limiteur de courant représenté figure 1. La figure 1 représente une disposition de contacts 10 dans laquelle deux barrettes de contact fixes 11, 12 supportent deux contacts fixes 13, 14 et un contact de shuntage 15, chacun pouvant être en argent. Les barrettes de contacts fixes sont rigidement fixées à une partie basse d'un boîtier moulé de disjoncteur semblable à celui décrit dans le brevet des E.U.A. nO 4 375 021. Les barrettes fixes supportent aussi une paire de bras de contact mobiles 16, 17 comportant une paire de contacts d'arc 18, 19 qui peuvent être en tungstène. Les bras de contact mobiles sont reliés en pivotement aux barrettes de contact fixes au moyen d'axes de pivotement 20, 21 qui réalisent aussi la connexion électrique entre les barrettes de contact et les bras de contacts mobiles.Le contact de shuntage 15 est agencé pour avoir un mouvement de translation linéaire par rapport aux contacts fixes 13, 14 et est séparé de ces derniers par un mécanisme de fonctionnement qui, bien que non représenté, est similaire à celui décrit dans le brevet des Etats-Unis n" 4 001 742 au nom de C.L. Jencks et auquel on se réfèrera pour avoir une description détaillée. Le détecteur permettant de déterminer la surintensité et de faire fonctionner le mécanisme pour fournir une force suffisante, telle qu'indiquée en F1, est réalisé par un transformateur d'intensité et un circuit de. détection électronique tels ceux décrits par exemple dans le brevet des Etats-Unis nO 4 115 829 au nom de Howell. En variante, on peut aussi utiliser un mécanisme articulé au-delà du centre et un ressort de fonctionnement à l'intérieur d'un disjoncteur à boîtier moulé, le tout commandé par un bilame et un électroaimant. Les bras de contacts mobiles 16, 17 se séparent sous l'action de forces de répulsion électromagnétique indiquées en F2 qui sont créées par l'interaction des champs magnétiques avec le courant dans les bras de contacts mobiles selon les directions indiquées. Une série de plaques métalliques peut être utilisée pour améliorer les forces magnétiques créées dans les bras de contacts mobiles comme décrit dans le brevet Pardini.Une chute d'arc 22 est disposée en avant des contacts d'arc 18, 19 et est constituée par une série de plaques- d'arc 23 qui permettent d'éteindre l'arc qui apparaît lorsque des contacts d'arc se séparent. Cette disposition utilise des bras de contact mobiles beaucoup plus légers que ceux décrits dans le brevet Pardini mentionné auparavant, puisque la plus grande quantité du courant de repos circule des contacts fixes 13 et 14 dans les barettes de contacts fixes 11, 12 et que seulement une petite quantité de courant circule dans les contacts d'arc 18, 19 via les bras de contacts mobiles 16, 17. La disposition des deux contacts fixes 13, 14 est telle que lorsque le contact de shuntage 15 est écarté tout d'abord d'une distance de l'ordre de plusieurs centièmes de millimètre des contacts fixes, comme indiqué par les traits discontinus en 15', la tension de 24 volts aux bornes des deux arcs est suffisante pour alors transmettre rapidement le courant de défaut dans les bras de contact mobiles et dans les contacts d'arc. Le courant dans les bras crée les forces électromagnétiques F2 qui agissent pour séparer les bras de contacts mobiles et les contacts mobiles Les mêmes forces électromagnétiques transmettent le nouvel arc qui se forme entre les contacts d'arc séparés 18', 19', indiqués en traits discontinus, dans les plaques d'arc 23 qui étirent et refroidissent le nouvel arc jusqu'à ce que le courant disparaisse.Un bloc isolant 24 en matériau plastique ou en céramique est placé entre les barrettes de contacts fixes 11 et 12 pour empêcher l'arc créé entre les contacts mobiles 18, 19 d'être transféré vers les contacts fixes. Pour favoriser l'extinction de l'arc qui se forme entre les deux contacts mobiles, le bloc isolant peut être constitué par une varistance à oxyde métallique ou MOV, et le courant est transféré dans la MOV lorsque la tension aux bornes des contacts dépasse la tension de limitation de la varistance MOV. Un contact de shuntage rotatif 25 est représenté figure 2, disposé de manière pivotante entre les barrettes de contacts fixes 11 et 12 pour pouvoir tourner par rapport aux contacts fixes 13, 14 au moyen d'un pivot 26 en vue d'augmenter la vitesse à laquelle le contact de shuntage se sépare des contacts fixes. Le moment d'inertie en rotation plus faible établi par la force indiquée en F3 augmente l'accélération du contact de shuntage par rapport au contact de shuntage linéaire 15 représenté figure 1 d'un facteur de 2 à 3 pour une force et un poids de contact de shuntage équivalent. La séparation du contact de shuntage rotatif 25 des contacts fixes, indiqués en traits discontinus en 25', est aussi de l'ordre de plusieurs centièmes de millimètres et a pour résultat la formation de deux arcs ayant une tension combinée de 24 volts. En outre, pour être sûr que l'arc ne se réamorce pas entre les contacts fixes 13 et 14, une bande de matériau d'isolation 24' s'étendant à partir du bloc isolant 24 est disposée à proximité du contact fixe 13. Lorsqu'on utilise l'un ou l'autre de ces contacts de shuntage dans l'interrupteur de circuit à semiconducteur au lieu de contacts mécaniques en parallèle avec un commutateur à semiconducteur, l'interruption du circuit a lieu en un temps plus court qu'avec les contacts mécaniques. Ceci est aussi vrai pour un interrupteur le courant de défaut lorsque les contacts mécaniques en parallèle avec la résistance à coefficient de température positif et la varistance sont remplacés par les contacts de shuntage selon la présente invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble de contacts pour interrupteur de circuit limiteur de courant caractérisé en ce qu'il comporte - une paire de conducteurs rigides (11, 12) comportant une paire de contacts fixes (13, 14) fixés à une extrémité de chacun des conducteurs rigides; - un contact de shuntage (15) associé de manière mobile avec les contacts fixes pour créer et interrompre un trajet conducteur entre les conducteurs rigides (11, 12) aux bornes des contacts fixes (13, 14); - une paire de bras de contacts mobiles (16, 17) disposés de manière à pouvoir pivoter à une extrémité des conducteurs rigides et chacun comportant un contact (13, 19) à une extrémité opposée pour réaliser une connexion électrique entre les bras de contact mobiles (16, 17); et - un mécanisme de fonctionnement associé au contact de shuntage pour séparer le contact de shuntage (15) des contacts fixes (13, 14) avant que -les bras de contacts mobiles (16, 17) se séparent. 2. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de chute d'arc (22) à proximité des contacts mobiles (18, 19) pour recevoir un arc formé entre les contacts mobiles. 3. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts fixes (13, 14) sont en argent et les contacts mobiles (18, 19) en tungstène. 4. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une série de plaques magnétiques disposées à proximité des bras de contact mobiles (16, 17) pour améliorer la séparation entre les bras de contact mobiles. 5. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras de contacts mobiles (16, 17) comportent une paire de bras allongés disposés côte à côte grace à quoi le cou rant circulant dans l'un des bras crée un champ magnétique interagissant avec le courant circulant dans l'autre bras suffisant pour repousser les bras de manière à ouvrir les contacts mobiles après que le contact de shuntage (15) se soit séparé des contacts fixes (13, 14). 6. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une paire d'arcs se forme entre les contacts fixes (13, 14) et le contact de shuntage (15) et en ce que la tension -d'arc aux bornes de la paire d'arcs fournit le courant dans les bras de contacts mobiles. 7. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paire de conducteurs rigides (11, 12) est reliée électri quement en parallèle avec la paire de bras de contacts mobi les (16, 17) au moyen d'une paire d'axes de pivotement conducteurs (20, 21) dans chacun des bras de contact mobile et chacun des conducteurs rigides. 8. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une résistance dépendant de la tension ayant une tension de limitation prédéterminée, reliée élec triquement en parallèle avec les conducteurs rigides (11, 12) pour transférer le courant hors de contacts mobiles (18, 19) lorsque la tension aux bornes des contacts mobiles dépasse la tension de limitation. 9. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact de shuntage (15) est adapté pour avoir un mouvement de translation linéaire par rapports aux contacts fixes (13, 14). 10. Ensemble de contacts pour interrupteur limi teur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact de shuntage (15) est adapté pour avoir un mouvement de rotation par rapport aux contacts fixes (13, 14). 11. Ensemble de contact pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact de shuntage est constitué par un conducteur à double extrémité ayant un contact formé sur chaque extrémité. 12. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance dépendant de la tension. 13. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance dépendant de la tension reliée électriquement en parallèle avec les conducteurs rigides. 14. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant caractérisé en ce qu'il comporte - une paire de conducteurs rigides (11, 12) comportant une paire de contacts fixes (13, 14) fixés à une extrémité de chaque conducteur rigides; - un contact de shuntage (15) associé de manière mobile avec les contacts fixes pour créer et interrompre un trajet conducteur entre les conducteurs rigides aux bornes des contacts fixes (13, 14); et - un commutateur à semiconducteur relié électriquement en parallèle aux bornes des conducteurs rigides (11, 12) pour transférer le courant hors des conducteurs fixes lorsque le contact de shuntage (15) interrompt le trajet conducteur entre les conducteurs rigides (11, 12). 15. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant selon la revendication 14, caractérisé en ce que le commutateur à semiconducteur comporte un transistor. 16. Ensemble de contacts pour interrupteur limiteur de courant caractérisé en ce qu'il comporte - une paire de conducteurs rigides (11, 12) comportant une paire de contacts fixes (13, 14) fixés à une extrémité de chacun des conducteurs rigides; - un contact de shuntage (15) associé de manière mobile avec les contacts fixes (13, 14) pour créer et interrompre un trajet conducteur entre les conducteurs rigides (11, 12) aux bornes des contacts fixes (13, 14); et - une résistance à coefficient de température positif reliée électriquement en parallèle avec les conducteurs rigides (11, 12) pour transférer le courant hors des contacts fixes (13, 14) lorsque le contact de shuntage (15) interrompt le trajet conducteur entre les conducteurs rigides.