Brevet FR2605796A1 — publié le 19880429

*1 Un disjoncteur électrique. L'invention concerne un disjoncteur électrique dont les moyens de coupure sont logés dans un boîtier de coupure contenant un milieu isolant et extincteur, ces moyens de coupure comprenant: un premier contact fixe raccordé à une première partie de la trajectoire du courant; un second contact mobile par couteau, dont une extrémité est articulée pour pivoter de telle sorte qu'une extrémité du contact par couteau se déplace le long d'une trajectoire circulaire, et ce contact par couteau est raccordé à une seconde partie de la trajectoire du courant; et une électrode d'arc annulaire entourée d'une bobine reliée électriquement en série entre l'électrode d'arc et le premier contact, grâce à laquelle l'extrémité du contact par couteau entre en contact avec le premier contact fixe en position MARCHE du disjoncteur, et pendant l'ouverture du disjoncteur, un arc est d'abord formé entre le contact fixe et le contact par couteau et par la suite entre le contact par couteau et l'électrode d'arc, de telle sorte que le champ magnétique créé par la bobine fait tourner l'arc de telle sorte qu'il s'éteint. Il est généralement connu d'équiper les disjoncteurs électriques d'une bobine qui fasse tourner l'arc. Ceci est particulièrement utile pour les disjoncteurs qui utilisent de l'héxafluorure de soufre (SF6) comme moyen isolant et extincteur dans le boîtier. Il était difficile pour les disjoncteurs utilisant le principe de rotation de l'arc, de s'assurer de façon fiable que l'arc soit mis en rotation et d'équiper simultanément l'appareil d'une structure aussi simple et rentable économiquement que possible. Pour résoudre ces problèmes, on connaît antérieurement une structure de disjoncteur o le contact mobile est articulé d'un côté, de telle sorte que la trajectoire du contact puisse être aisément déterminée par le point d'articulation, en n'exigeant ainsi aucun autre dispositif supplémentaire. Le moyen de manoeuvre déplaçant le contact peut également en être simplifié. Cependant, cette sorte de disjoncteurs antérieurs présente l'inconvénient qu'en position MARCHE des contacts, le courant passe par la bobine, ce qui la fait chauffer. La spécification de brevet européen 11.972 expose un disjoncteur pour lequel cet inconvénient a é:galement été supprimé. Le disjoncteur comprend ainsi un contact assimilable à un couteau qui est articulé d'un côté et dont l'extrémité se déplace le long d'une trajectoire circulaire. La bobine créant un champ magnétique est placée en dehors de la trajectoire du courant lorsque les contacts sont en position MARCHE. Lorsqu'on passe à la position ARRET, le contact assimilable à un couteau se déplace vers l'axe de la bobine de telle sorte qu'il traverse l'électrode à arc à proximité de celle-ci et reste parallèle à l'axe de la bobine en position ARRET. Cependant, un inconvénient de cette structure est qu'elle possède une capacité insuffisante de coupure de courant sur la totalité de la plage de courant. Ceci est dû au fait qu'avec de faibles courants, les forces magnétiques seules ne sont pas capables de décaler le point de base de l'arc vers l'électrode d'arc annulaire, c'est-à-dire un anneau d'arc. L'objet de la présente invention est d'améliorer la structure de base avantageuse exposée dans la spécification de brevet européen ci- dessus 11.972, de telle sorte qu'une coupure fiable soit assurée sur toute la plage de courant. Pour réaliser cela, la structure de base décrite au début est caractérisée en ce que le contact par couteau est disposé, par rapport à l'électrode d'arc, de telle sorte que son extrémité entre en contact galvanique avec l'électrode d'arc entre les positions MARCHE et ARRET du disjoncteur. L'idée inventive de base est ainsi d'assurer que le point de base de l'arc soit décalé même avec de faibles courants depuis le contact fixe jusqu'à l'anneau d'arc, de telle sorte que l'extrémité du contact par couteau fasse contact avec l'anneau d'arc en y passant. D'après une réalisation préférée de l'invention, I'anneau d'arc est équipé d'un bloc de commutation faisant saillie vers l'extérieur en cuivre au tungstène, avec lequel l'extrémité du contact par couteau entre en contact pendant le mouvement de celui-ci. On obtient une structure de contact aussi bon marché et fiable que possible en utilisant des couteaux parallèles au contact par couteau. Par conséquent, le bloc de commutation qui fait saillie vers l'extérieur dans une autre réalisation préférée de l'invention est plus étroit que le contact fixe, c'est-à-dire plus étroit que l'intervalle entre les couteaux parallèles en position MARCHE du contact. Il doit de plus être préféré que le contact par couteau soit positionné, par rapport à l'anneau d'arc, de telle sorte que le point d'articulation de celui-ci soit en dehors de l'axe central de la bobine, et que le contact par couteau soit parallèle à l'axe central de la bobine en position MARCHE du disjoncteur. De cette façon, I'extrémité du contact par couteau est placée à distance de l'anneau d'arc en position ARRET. Ceci améliore considérablement la rigidité diélectrique du jeu entre les contacts ouverts et la capacité de coupure des faibles courants de telle sorte que le diamètre de la bobine n'a pas besoin d'être augmenté lorsqu'une tension plus élevée est appliquée. Les dimensions extérieures du disjoncteur en sont donc également réduites. L'invention va être décrite plus en détail ci-après en se référant aux exemples illustrés sur les plans joints o: La Figure 1 est une vue latérale d'une structure de disjoncteur conforme à l'invention en position MARCHE. La Figure 2 est une vue de dessus de la structure du disjoncteur dans le sens de la ligne 11-11 de la Figure 1, La Figure 3 représente la structure de disjoncteur en vue latérale similaire à la Figure 1, mais dans une position o un contact par couteau est en contact galvanique avec une électrode d'arc, et La Figure 4 est également une vue latérale de la structure de disjoncteur o le disjoncteur est en position ARRET. Les figures ne représentent que des pièces correspondant à l'invention; la structure du boîtier par exemple n'est illustrée qu'à la figure 1. La Figure 1 montre une structure de disjoncteur disposée dans un bottier (1). Le boîtier est étanche au gaz et contient un milieu extincteur et isolant, de préférence de l'hexafluorure de soufre (SF6). La structure de disjoncteur comprend un contact fixe allongé (2) relié à une première partie (3a) d'une trajectoire de courant,-et un contact mobile par couteau (4) comprenant deux couteaux parallèles (4a et 4b) (figure 2). Le contact par couteau (4) est relié à une seconde partie (3b) de la trajectoire du courant. Une électrode d'arc annulaire, c'est-à- dire un anneau d'arc (5) est disposée sur le contact fixe (2), et une bobine (6) est disposée autour de l'anneau d'arc. La bobine est plus étroite que l'anneau d'arc (5) et électriquement en série avec celui-ci, de telle sorte que le courant d'arc passe de l'anneau d'arc (5) par la bobine (6) au contact fixe (2). L'anneau d'arc (5) est fixé au contact fixe (2) par un bloc isolant (7). De plus, un bloc de commutation (8) dépassant du plan extrême de l'anneau d'arc (5) est disposé à la partie inférieure de l'anneau d'arc (5). Le contact par couteau (4) est articulé à son extrémité proche de la seconde partie (3b) de la trajectoire du courant grâce à un axe d'articulation (9) de telle sorte que les couteaux (4a et 4b) pivotent autour d'un axe d'articulation A (figure 2) de la façon décrite cidessous. Le point d'articulation des couteaux est également placé dans le plan moyen C du contact fixe (2), et en position MARCHE du disjoncteur, suivant illustration à la figure 1, les couteaux (4a et 4b) sont essentiellement parallèles à l'axe central B de la bobine (6). Un bras de guidage (10) est articulé sensiblement au milieu des couteaux, et le bras de guidage, à son tour, est articulé sur un autre bras de guidage (11). Au moyen des bras de guidage (10 et 11), le moyen de manoeuvre placé à l'extérieur du bottier (1) fait bouger le contact par couteau (4) de la façon décrite ci-dessous. Les moyens de manoeuvre ne sont pas illustrés séparément, car ils ne correspondent pas à l'idée de base de l'invention. La Figure 2 montre schématiquement les ressorts (12) grâce auxquels les couteaux (4a et 4b) sont comprimés l'un contre l'autre pour obtenir un effort approprié de contact sur les surfaces de contact. Puisque le courant a pour conséquence que les couteaux parallèles (4a et 4b) sont attirés l'un vers l'autre lorsqu'il les traverse, cela augmente l'effort de contact si besoin est. Donc il est possible d'utiliser des ressorts assurant un faible effort de contact et les contacts auront une grande longévité mécanique. Il découle de plus de la figure 2 que le bloc de commutation (8) en cuivre au tungstène et en saillie sur la face extrême de l'anneau d'arc (5) est plus étroit que l'intervalle entre les couteaux (4a et 4b) dans le sens transversal des couteaux en position MARCHE du disjoncteur. On va décrire ci-après le fonctionnement de la structure du disjoncteur conformément à l'invention en se référant aux figures 1 et 2'et aux figures 3 et 4. En position MARCHE du disjoncteur, une extrémité (4c) du contact par couteau (4) fait contact avec le contact fixe (2) suivant illustration aux Figures 1 et 2, de telle sorte que le courant passe de la première partie (3a)de la trajectoire du courant à la seconde partie par le contact fixe (2) et les couteaux (4a et 4b). L'ouverture du disjoncteur s'effectue par le moyen de manoeuvre ci-dessus par l'action des bras de guidage (10 et 11). Au début du processus de coupure, les couteaux (4a et 4b) sont dégagés du contact principal (2), de telle sorte qu'un arc soit formé entre les couteaux et le contact fixe (2). Lorsque les couteaux ont été dégagés du contact fixe (2), les ressorts (12) leur permettent de se rapprocher, de telle sorte que l'extrémité (4c) entre en contact galvanique avec le bloc de commutation (8), qui est plus étroit que le contact fixe. La phase opérationnelle pour ce mouvement d'ouverture est illustrée à la Figure 3. Une partie du courant passe maintenant par la bobine (6), en éteignant d'une façon générale l'arc entre les couteaux ou le bloc de commutation et le contact fixe (2) déjà à ce stade. Tandis que le mouvement d'ouverture du contact par couteau (4) se poursuit suivant illustration par la flèche D de la Figure 3, il se dégage du bloc de commutation (8), de telle sorte que l'arc approprié est formé entre le contact par couteau (4) et l'anneau d'arc (5) (le bloc de commutation 8), c'est-à-dire qu'un point de base de l'arc est maintenant décalé du contact fixe (2) à l'anneau d'arc (5). Le courant d'arc passe maintenant par la bobine (6), de telle sorte que le champ magnétique créé par la bobine fait tourner l'arc d'une façon connue de telle sorte qu'il s'éteigne. En fixant l'anneau d'arc (5) au contact fixe (2) par le bloc isolant (7) suivant description ci-dessus, la rotation de l'anneau d'arc (5) sous l'influence des forces magnétiques est empêchée et il est ainsi assuré que le bloc de commutation (8) reste au bon endroit. En même temps, les déformations exercées sur la bobine (6) sont réduites. Le contact par couteau (4) continue de plus de se déplacer vers la position ARRET du disjoncteur illustrée à la Figure 4, o l'extrémité (4c) du contact est nettement montée au-dessus de l'axe central B de la bobine (6). L'arc est éteint soit dès le mouvement du contact par couteau (4) soit pas avant que le contact par couteau ait atteint la position ARRET de celui-ci. Le point d'extinction dépend de la phase du courant, c'est- 3 5 à-dire de la position du point zéro du courant par rapport au moment de coupure. En position ARRET, l'extrémité (4c) des couteaux est éloignée de l'anneau d'arc, de telle sorte qu'une rigidité diélectrique élevée est obtenue dans l'espace entre les contacts ouverts. Même si l'invention a été décrite ci-dessus en se référant aux exemples des plans ci-joints, il est bien entendu que l'invention ne s'y limite pas, mais elle peut être modifiée dans les limites de l'idée de l'invention définie dans les revendications ci-jointes. Ainsi, par exemple, le ou les ressorts rapprochant les couteaux peuvent aussi bien être placés entre les couteaux. Le contact par couteau peut également être formé d'un seul couteau, ainsi le bloc de commutation (8) serait équipé par exemple de bras en saillie entre lesquels le couteau serait disposé. Cependant, cette sorte de structure ne fournira pas tous les avantages ci-dessus décrits de la structure. Revendications. 1. Un disjoncteur électrique pour lequel les moyens de coupure sont logés dans un bottier de coupure (1) contenant un milieu isolant et extincteur, ces moyens de coupure comprenant: - un premier contact fixe (2) relié à une première partie (3a) de la trajectoire du courant; - un second contact mobile par couteau (4), dont une extrémité est articulée pour pivoter de façon à ce qu'une extrémité (4c) du contact par couteau (4) se déplace le long d'une trajectoire circulaire, et ce contact par couteau (4) est relié à une seconde partie (3b) de la trajectoire du courant; et - une électrode d'arc annulaire (5) entourée d'une bobine (6) raccordée électriquement en série entre l'électrode d'arc (5) et le premier contact (2), o l'extrémité (4c) du contact par couteau fait contact avec le premier contact fixe (2) en position MARCHE du disjoncteur, et pendant l'ouverture du disjoncteur, un arc est d'abord formé entre le contact fixe (2) et le contact par couteau (4) et par la suite entre le contact par couteau (4) et l'électrode d'arc (5), et ainsi le champ magnétique créé par la bobine (6) fait tourner l'arc de telle sorte qu'il s'éteigne. caractérisé en ce que le contact par couteau (4) soit disposé, par rapport à l'électrode d'arc (5), de telle sorte que l'extrémité (4c) entre en contact galvanique avec l'électrode d'arc (5) entre les positions MARCHE et ARRET du disjoncteur. 2. Un disjoncteur électrique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode d'arc annulaire (5) comprend un bloc de commutation (8) qui fait saillie vers l'extérieur à partir du plan extrême de l'anneau et avec lequel l'embout (4c) du contact par couteau fait contact. 3. Un disjoncteur électrique conformément à la revendication 2, o le contact par couteau (4) est formé de deux couteaux parallèles (4a, 4b) munis de ressorts, caractérisé en ce que la largeur du bloc de commutation (8) est plus petite que l'intervalle entre les couteaux (4a, 4b) en position MARCHE du disjoncteur, et ainsi le contact par couteau n'entre pas en contact avec le bloc de commutation (8) tant qu'il n'est pas complètement dégagé du contact fixe (2). 4. Un disjoncteur électrique conforme à la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le point d'articulation du contact par couteau, (4) est en dehors de l'axe central (B) de la bobine (6), et que le contact par couteau (4) est parallèle à l'axe central (B) de la bobine en position MARCHE du disjoncteur.