Brevet FR2650434A1 — publié le 19910201

DISJONCTEUR BASSE TENSION A CONTACTS MULTIPLES ET A FORTES INTENSITES. L'invention est relative à un disjoncteur multipolaire basse tension pour intensités élevées, logé dans un bottier isolant moulé, et comportant par pôle: - une pluralité de doigts de contact mobiles s'étendant parallèlement à faible écartement les uns des autres en étant déplacés ensemble par un mécanisme entre une position de fermeture et une position d'ouverture, - un contact principal fixe coopérant en position de fermeture avec un contact principal mobile de chaque doigt de contact, une paire de plages de raccordement en liaison électrique avec le contact principal fixe et les doigts de contacts, - une chambre d'extinction d'arc ayant un empilage de tôles métalliques de désionisation encadré par une paire de cornes conductrices de guidage et de migration de l'arc, l'une des cornes fixes étant en liaison électrique avec le contact principal fixe, et présentant un rebord intermédiaire s'étendant sur une courte distance dans la direction de déplacement des extensions frontales des doigts de contact pour limiter l'allongement de l'arc pendant la phase initiale de séparation. Un disjoncteur connu du genre mentionné est décrit dans les documents FR-A 2.583.571 et 2.589.624, lesquelles permettent la coupure de courants de court-circuit de très fortes intensités. L'arc est empêché de revenir dans la zone de formation d'arc grâce à la présence du rebord sur la corne fixe de guidage d'arc. Les contacts séparables jouent à la fois le rôle de contacts principaux et de contacts d'arc. Des essais ont permis de constater une certaine stagnation de l'arc provoquant une érosion prématurée des contacts selon le type de défaut, notamment en présence de courants continus. L'objet de l'invention consiste à améliorer l'endurance électrique d'un disjoncteur basse tension à fortes intensités. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que dans l'intervalle entre le rebord intermédiaire de la corne d'arc et le contact principal fixe est disposé un contact d'arc fixe destiné à coopérer avec un contact d'arc mobile d'au moins un doigt de contact, et que la fermeture des contacts d'arc au début de la course d'ouverture des doigts de contacts s'opère avant la séparation des contacts principaux, le positionnement du contact d'arc fixe étant plus proche du rebord que du contact principal fixe. La présence des contacts d'arc évite l'érosion des contacts principaux, tandis que le rapprochement de l'arc au niveau du rebord accélère la migration de l'arc le long de la corne de guidage, et réduit l'érosion des contacts d'arc. Il en résulte une meilleure endurance électrique du disjoncteur, indépendamment du type de défaut, et de la nature du courant. Pour éviter l'action thermique de l'arc sur les parois latérales du boitier isolant, le contact d'arc fixe est agencé pour centrer l'arc par rapport au plan médian du pôle. Le contact principal fixe et le contact d'arc fixe sont constitués par deux plaquettes parallèles s'étendant transversalement par rapport aux doigts de contact, la plaquette du contact fixe étant plus courte que celle du contact principal fixe. Les doigts de contact sont montés à pivotement sur un premier axe transversal à l'intérieur d'une cage de support, et la cage en matériau isolant peut basculer entre les positions d'ouverture et de fermeture autour d'un deuxième axe d'articulation par l'action du mécanisme, l'ensemble étant agencé pour provoquer des mouvements de rotation inverses de la cage et des doigts de contacts lors de la fermeture des contacts d'arc. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode 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 en coupe d'un pôle du disjoncteur, représenté en position de fermeture; la figure 2 montre une vue éclatée en perspective du disjoncteur de la figure 1; - la figure 3 est une vue identique à la figure 1, dans une position intermédiaireau début de la course d'ouverture du pôle - la figure 4 représente une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 1. Sur les figures 1 à 4, un pôle 10 d'un disjoncteur non limiteur à basse tension et à fortes intensités, notamment supérieures à 1000 A est logé dans un compartiment 12 d'un boitier 14 isolant moulé, renfermant un dispositif de contacts 16 séparables, et une chambre 18 d'extinction d'arc. La structure d'un tel pôle est décrit en détail dans le brevet français N 2.589.624 précité. La chambre 18 d'extinction d'arc est équipée d'un empilage de tôles métalliques, encadré par une paire de cornes conductrices inférieure 20 et supérieure 22 de guidage d'arc. La corne d'arc fixe est en acier et s'étend entre une pièce 23 conductrice accolée à la plage 26 et la chambre 18 dont elle constitue l'une des t8les d'extrémités. Le dispositif de contacts 16 séparables comporte un contact principal fixe 24 porté directement par une première plage de raccordement -26 traversant le socle du bottier 14 isolant. La corne d'arc inférieure 20 est fixée à la pièce 23 de la plage 26 et au socle du bottier 14 par des moyens de fixation 28, 30. L'ensemble contact mobile 32 est doté d'une pluralité de doigts de contact 34 en parallèle montés à pivotement sur un premier axe 36 transversal à l'intérieur d'une cage 38 de support en matériau isolant. Le talon de chaque doigt de contact 34 est connecté par un conducteur souple, notamment une tresse 40 à une deuxième plage de raccordement 42 qui traverse le socle du boîtier 14 en s'étendant parallèlement à la première plage 26. La cage 38 est accouplée au barreau de commutation du mécanisme (non représenté) par une biellette 44 de transmission. La portion interne de la deuxième plage 42 est entourée par un capteur de courant 46 raccordé électriquement au déclencheur du mécanisme. L'extrémité de la cage 38 située au-dessus de la deuxième plage 42 est équipée d'un deuxième axe 48 logé dans un palier 50 fixe, pour autoriser le pivotement de la cage 38 suite à la rotation du barreau-entre les positions d'ouverture et de fermeture du pôle 10. Un dispositif à ressorts 52 de pression de contact est positionné dans une encoche 54 de la cage 38, et sollicite les doigts de.contact 34 en pivotement autour du premier axe 36 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Chaque doigt de contact 34 est pourvu d'une pièce de contact, appelé par la suite, contact principal mobile 56 coopérant en position de fermeture avec le contact principal fixe 24. Le premier axe 36 transversal se trouve entre les contacts principaux mobiles 56 et les tresses 40. A l'opposé du talon relié à la tresse 40, chaque doigt de contact 34 comporte une extension 58 frontale faisant saillie de la cage 38, et susceptible de se déplacer le long d'un rebord 60 ou bossage de la corne d'arc.infériere 20. Selon l'invention, l'extension 58 frontale de chaque doigt de contact 34 est conformée en corne d'arc ayant un contact d'arc mobile 62 destiné à coopérer avec un contact d'arc fixe 64 situé à proximité du rebord 60 de la corne d'arc 20. Le contact d'arc fixe 64 est fixé sur la pièce 23 intercalaire, et se trouve en liaison électrique avec la corne 20, et la plage 26, en étant agencé entre le rebord 60 et le contact principal fixe 24. La largeur du contact d'arc fixe 64 est inférieure à celle de la plaquette du contact principal fixe 24. Il en résulte une absence de contact des contacts d'arc mobiles 62 des doigts 34 extrêmes avec le contact d'arc fixe 64 (voir fig. 4) lors de l'ouverture du pôle. Le fonctionnement du pôle 10 est le suivant: Dans la position de fermeture (fig. 1 et 4), la totalité des contacts principaux mobiles 56 appartenant aux doigts de contact 34 multiples se trouvent en appui sur le contact principal fixe 24. La pression de contact est assurée par le dispositif à ressort 52. Un intervalle prédéterminé sépare les contacts d'arc 62, 64, et le courant nominal passe exclusivement dans les contacts 24, 56 fermés du circuit principal. Lors de l'ouverture du disjoncteur, la biellette 44 agit sur la cage 38 dans le sens de la flèche F, (fig.3), provoquant simultanément le basculement dans le sens des aiguilles d'une montre de la cage 38 autour du deuxième axe 48, et le pivotement inverse des doigts de contact 34 autour du premier axe 36. Les contacts d'arc 62, 64 se ferment préalablement à la séparation des contacts principaux 24, 56, laquelle s'effectue sans arc. Dans cette position intermédiaire, tout le courant passe alors dans les contacts d'arc 62, 64 grAce à cette zone de contact temporaire située très prêt du rebord 60 de la corne 20. Le basculement poursuivi de la cage 38 assure ensuite la séparation des contacts d'arc 62, 64 après butée de l'arrière des doigts de contact 34 contre la cage 38. Cette séparation engendre la formation d'un arc, lequel migre très rapidement sur le rebord et est propulsée vers la chambre 18 o il se désionise d'une manière classique. Pendant cette phase initiale de séparation des contacts d'arc 62, 64, l'allongement de l'arc est limité. La présence des contacts d'arc 62, 64 évite l'érosion des contacts principaux 24, 56. Le rapprochement de l'arc au niveau du rebord 60 accélère la migration de l'arc le long de la corne 20 de guidage, et améliore ensuite le développement de l'arc vers la chambre 18 en vue d'une extinction rapide. L'agencement du rebord 60 au voisinage de la zone de formation d'arc et le long de la direction de déplacement des doigts de contacts 34 réduit l'érosion des contacts d'arc 62, 64, et contribue à diminuer le temps de déplacement de l'arc vers la chambre 18. Le dimensionnment rétréci en longueur de la plaquette conductrice constituant le contact d'arc fixe 64 commun permet d'obtenir un centrage de l'arc par rapport au plan médian de la chambre 18, afin de ménager l'usure des parois latérales du boîtier 14 isolant dû à l'action thermique de l'arc. Il en résulte une amélioration notable de l'endurance électrique du disjoncteur non limiteur, lequel est capable d'interrompre tout type de courant, notamment des courants alternatifs de court- circuit, ou des courants continus de faibles intensités. Selon une variante, le contact d'arc fixe 64 pourrait être fixé directement sur la corne d'arc 20. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur multipolaire basse tension pour intensités élevées, logé dans un bottier (14) isolant moulé, et comportant par pôle: - une pluralité de doigts de contact (34) mobiles s'étendant parallèlement à faible écartement les uns des autres en étant déplacés ensemble par un mécanisme entre une position de fermeture et une position d'ouverture, un contact principal fixe (24) coopérant en position de fermeture avec un contact principal mobile (56) de chaque doigt de contact (34), - une paire de plages (26,42) de raccordement en liaison électrique avec le contact principal fixe (24) et les doigts de contacts (34), - une chambre (18) d'extinction d'arc ayant-un empilage de tôles métalliques de désionisation encadré par une paire de cornes (20,22) conductrices de guidage et de migration de l'arc, l'une (20) des cornes fixes étant en liaison électrique avec le contact principal fixe (24), et présentant un rebord (60) intermédiaire s'étendant sur une courte distance dans la direction de déplacement des extensions (58) frontales des doigts de contacts (34) pour limiter l'allongement de l'arc pendant la phase initiale de séparation, caractérisé en ce que-dans l'intervalle entre le rebord (60) intermédiaire de la corne d'arc (20) et le contact principal fixe (24) est disposé un contact d'arc fixe (64) destiné à coopérer avec un contact d'arc mobile (62) d'au moins un doigt de contact (34), et que la fermeture des contacts d'arc (62,64) au début de la course d'ouverture des doigts de contacts (34) s.'opère avant la séparation des contacts principaux (24,56), le positionnement du contact d'arc fixe (64) étant plus proche du rebord (60) que du contact principal fixe (24). 2. Disjoncteur multipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact d'arc fixe (64) est agencé pour centrer l'arc par rapport au plan médian du pôle (10). 3. Disjoncteur multipolaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que la corne d'arc (20) fixe équipée du rebord (60) est réalisée en acier, et que le contact principal fixe (24) et le contact d'arc fixe (64) sont constitués par deux plaquettes parallèles s'étendant transversalement par rapport aux doigts de contacts (34), la plaquette du contact d'arc fixe (64) étant plus courte que celle du contact principal fixe (24). 4. Disjoncteur multipolaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les doigts de contacts (34) sont montés à pivotement sur un premier axe ('36) transversal à l'intérieur d'une cage (38) de support, et que ladite cage (38) enmatériau isolant peut basculer entre les positions d'ouverture et de fermeture autour d.'un deuxième axe (48) d'articulation par l'action du mécanisme, l'ensemble étant agencé pour provoquer des mouvements de rotation inverses de la cage (38) et des doigts de contacts (34) lors de la fermeture des contactsd'arc (62,64). 5. Disjoncteur multipolaire selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le contact d'arc fixe (64) est fixé sur une pièce (23) conductrice intercalée entre la corne d'arc (20) et la plage de raccordement (26), sur laquelle se trouve le contact principal fixe (24).