Brevet FR2688625A1 — publié le 19930917

CONTACT D'UN DISJONCTEUR A BOITIER MOULE. L'invention est relative à un dijoncteur limiteur basse tension à boîtier moulé comprenant un pont de contacts rotatifs, une paire de contacts fixes coopérant avec ledit pont de contacts, un conducteur d'amenée de courant à chacun desdits contacts fixes s'étendant dans le plan de débattement dudit pont de contacts et conformé pour constituer avec le pont de contacts une trajectoire en boucle engendrant des forces électrodynamiques de répulsion, un barreau ayant une ouverture transversale dans laquelle est disposée la partie centrale du pont de contacts avec une liberté de rotation en direction d'ouverture sous l'action desdites forces électodynamiques à l'encontre d'une force élastique assurant la pression de contact. L'effet de limitation du courant par un disjoncteur du genre mentionné dépend de la rapidité d'ouverture des contacts, indépendamment du mécanisme de commande, cette rapidité d'ouverture étant elle-même fonction de l'intensité des forces électrodynamiques de répulsion et de la masse de l'équipage mobile, en l'occurrence du pont de contacts La faible masse du pont de contacts mobile présente un effet défavorable à la fermeture du disjoncteur La résistance de contact, et de ce fait l'échauffement, est supérieure et surtout la dispersion des résistances de contact est nettement plus grande Le bon fonctionnement du disjoncteur peut être affecté par ces phénomènes de dispersion et de résistance accrues et la présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de contact amélioré. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'une enclume constituée par un bloc métallique est accolée audit contact fixe contre la face opposée au pont de contacts, ladite enclume étant rigidement assujettie audit boîtier moulé. L'action favorable de l'enclume peut s'expliquer par une absence de rebondissement des contacts lors de la fermeture et de ce fait, d'un choc entre les contacts plus efficace à l'écrasement des surfaces de contact Dans les disjoncteurs conventionnels, la masse de l'équipage mobile est suffisamment grande pour frapper fortement le contact mobile contre le contact fixe et assurer ainsi un écrasement de la surface de contact et une résistance de contact faible Le même résultat est obtenu selon la présente invention pour un pont de contact de faible masse en accolant au contact fixe une enclume. Selon un développement de l'invention, les conducteurs d'amenée de courant au contact fixe sont conformés en demi-boucle, ayant deux brins parallèles espacés L'extrémité de l'un des brins porte la pièce de contact tandis que l'autre extrémité est conformée eh plage de raccordement Le conducteur en demi-boucle permet un passage du courant dans le brin portant le contact fixe en sens opposé du courant circulant dans le pont de contacts mobile, pour engendrer d'une part, la force électrodynamique de répulsion du pont de contacts mobile, et d'autre part un soufflage de l'arc en direction de la chambre de coupure. L'enclume est intercalée entre les deux brins du conducteur d'amenée du courant, en étant accolée au brin portant la pièce de contact fixe et en ménageant un entrefer avec l'autre brin. L'enclume est rigidement assujettie au bottier du disjoncteur, par exemple par un montage dans des rainures ménagées dans les parois latérales du boîtier, tandis que l'extrémité portant la pièce de contact fixe est avantageusement montée libre, en étant maintenue par l'enclume On est ainsi assuré d'un appui du contact fixe, en l'occurrence constitué par la pièce de contact et le brin de conducteur d'amenée de courant sur l'enclume. L'enclume est dans ce cas en un matériau ferromagnétique feuilleté, pour éviter des courants de Foucault pouvant engendrer un échauffement additionnel. L'invention est décrite en détail dans son application préférentielle à un disjoncteur limiteur du type décrit dans la demande de brevet français n' 91 12793 déposée le 15 10 1991, dans laquelle le pont de contacts est monté flottant dans le barreau de commande Il est clair que le système de contact à enclume est applicable à d'autres disjoncteurs à boîtier moulé. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique des contacts d'un pôle d'un disjoncteur selon l'invention, représentés en position fermée. La figure 2 est une vue analogue à celle de la figure l montrant les contacts en cours d'ouverture. La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 montrant les contacts en position ouverte. La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1. La figure 5 est une vue de détail en perspective montrant le pont de contact mobile et le barreau de commande. Sur les figures, une boîte 10, en matière plastique isolante contient les éléments de coupure d'un pôle d'un disjoncteur limiteur à boîtier moulé, en l'occurrence, une paire de contacts fixes 11,12 et un pont de contacts mobile 13, ainsi que deux chambres de coupure non représentées La boîte 10 de forme générale parallélépipédique est constituée de deux grandes faces latérales 14,15, d'un fond 16 et d'une face supérieure 17, ainsi que de deux petites faces d'extrémités 18,19 Le pont de contacts mobile 13 est porté par un tronçon de barreau 20 rotatif, intercalé entre les deux grandes faces latérales 14,15. Le tronçon de barreau 20 présente un orifice 21 qui s'étend suivant un diamètre dans une direction parallèle aux grandes faces latérales et le pont de contacts 13 traverse cet orifice avec jeu en faisant saillie de part et d'autre du tronçon de barreau 20 Le pont de contacts 13 est monté flottant sur le tronçon de barreau 20 par deux paires de ressorts 22,23, de la manière décrite en détail par la suite Deux conducteurs d'amenée de courant 24,25 traversent les petites faces d'extrémités, respectivement 18,19 et se prolongent à l'intérieur de la boite 10 par une partie recourbée en forme de demi-boucle dont l'extrémité 26,27 porte la pièce de contact fixe 28,29 associée En position de fermeture du pont de contact 13, la pièce de contact fixe 28 coopère avec le contact mobile 31 porté par le pont de contacts 13, tandis que la pièce de contact fixe 29 coopère avec le contact mobile 32 Le courant entrant à un instant donné par le conducteur d'amenée 24 parcourt les contacts fermés 28,31, le pont de contacts 13, les contacts fermés 32,29 pour sortir du côté opposé par le conducteur 25 On voit que les extrémités 26,27 sont parcourues par des courants de polarités opposées aux courants traversant le pont de contacts 13, en engendrant une force de répulsion déplaçant le pont de contacts 13 vers la position d'ouverture Cette trajectoire en boucle dans la zone des contacts 28,31; 29,32 engendre un champ magnétique de soufflage de l'arc en direction des chambres de coupure Un mécanisme de commande (non représenté) est accouplé au tronçon de barreau 20 pour commander sa rotation et de ce fait, l'ouverture et la fermeture des contacts 28,31; 29,32 Un tel disjoncteur est décrit en détail dans la demande de brevet français précitée n'91 12793 à laquelle on se reportera avantageusement pour de plus amples détails. Les parties des conducteurs d'amenée de courant 24,25, internes à la boîte 10, sont sensiblement symétriques et seule la disposition du conducteur d'amenée 25 est décrite en détail ci- dessous, celle du conducteur d'amenée 24 étant identique Le conducteur d'amenée 25 accolé au fond 16 est engagé latéralement dans les encoches 30 ménagées dans les deux grandes faces latérales 14,15 La largeur du conducteur méplat 25 est réduite dans la zone recourbée et à son extrémité 27, en ménageant un jeu entre le conducteur et les grandes faces latérales 14,15 Une enclume 33 est intercalée entre les deux branches de la demi- boucle du conducteur 25, en étant accolée à la face de l'extrémité 27 opposée à celle portant le contact fixe 29. L'enclume 33 est rigidement assujettie à la boîte 10 par ses extrémités 35, engagées dans des rainures 36 ménagées dans les grandes faces latérales 14,15 L'enclume 33 est séparée de l'autre branche du conducteur 25 par un entrefer 34 et le bloc métallique est feuilleté pour limiter les courants de Foucault engendrés dans le bloc 33 On comprend que lorsque le pont de contacts 13 se ferme, le contact mobile 32 vient frapper le contact fixe 29 et le choc est transmis à l'enclume 33 qui évite tout rebondissement du contact fixe 29 et amplifie le coup porté sur le contact fixe 29 Ce coup provoque un écrasement des surfaces en contact et une réduction de la résistance de contact, laquelle ne présente aucune dispersion Le bloc métallique 33 est en un matériau ferromagnétique augmentant le champ magnétique engendré par le passage du courant dans le conducteur d'amenée 25, pour souffler l'arc en direction de la chambre de coupure L'entrefer 34 évite tout court-circuitage de la demi- boucle mais il est clair qu'une isolation additionnelle peut être prévue. En se référant plus particulièrement à la figure 5, on voit que les ressorts des paires de ressorts 22,23 sont disposés symétriquement de part et d'autre du pont de contacts 13, en encadrant ce dernier D'autre part, les deux paires de ressorts 22,23 sont disposées symétriquement par rapport à l'axe fictif 37 de rotation du pont de contacts 13 L'une 38 des extrémités des ressorts 22 est ancrée à un axe 39 s'étendant parallèlement à l'axe fictif 37 et prenant appui dans une encoche 40 ménagée sur la face du pont de contacts 13, opposée à celle portant le contact mobile 32 L'autre extrémité 41 des ressorts de traction 22 est ancrée à une tige 42 montée à coulissement dans une encoche 43 ménagée dans le barreau 20 Les ressorts de traction 22 sollicitent la tige 42 vers le fond des encoches 43 et exercent par l'axe 39 un couple sur le pont de contacts 13 tendant à faire pivoter ce dernier en direction de fermeture Les ressorts 23 sont agencés de la même manière, et les mêmes numéros de repères affectés d'un indice sont utilisés pour désigner les parties correspondantes Les deux paires de ressorts 22,23 assurent un montage flottant du pont de contacts 13 dans l'orifice 21 en permettant une rotation du pont de contacts 13 autour de l'axe fictif 37 Un tel montage flottant est décrit dans le brevet français N 02 622 347 Les paires de ressorts 22, 23 assurent également la pression de contact en position de fermeture du pôle Les paires de ressorts 22,23 sont disposées symétriquement par rapport à l'axe fictif de rotation 37, de façon à exercer en toute position du pont de contacts 13, un couple de rappel du pont de contacts 13 en position de fermeture Ce couple diminue au fur et à mesure du déplacement du pont de contacts 13 vers la position d'ouverture, et les tiges d'ancrage 42,42 ' sont disposées de manière à interférer avec la trajectoire de pivotement du pont de contacts 13-, en fin de course d'ouverture par répulsion du pont de contacts 13 A cet effet, les tranches du pont de contacts 13 portent ou sont conformées en surface de came 44,44 ' engageant en fin de course de répulsion, respectivement les tiges 42,42 ', en les faisant coulisser dans leur encoche 43, en direction d'élongation des ressorts 22,23 Cet engagement freine le mouvement du pont de contacts 13, et réduit ou annule le choc sur la butée de fin de course d'ouverture, par exemple constituée ou agencée sur le boîtier 10 Le profil des cames 44,44 ' est bien entendu déterminé pour obtenir une décélération progressive du pont de contacts 13 et il peut être agencé pour conserver en toute position un couple de rappel du pont de contacts vers la position de fermeture, ou inversement présenter un encliquetage de retenue du pont de contacts 13, en position répulsée ouverte. Dans le premier cas, le pont de contacts 13 se referme automatiquement si l'ouverture du disjoncteur n'est pas confirmée par la rotation du tronçon de barreau 20 commandée par le mécanisme, mais la course aller retour du pont de contacts 13 est ralentie par son freinage en fin de course Ce ralentissement peut être suffisant pour assurer des sélectivités de déclenchement, en l'occurrence une ouverture d'un appareil en aval qui élimine le défaut Dans le deuxième cas de retenue du pont de contacts 13 en position de répulsion, cet encliquetage est supprimé lors de la rotation du tronçon de barreau 20, actionné par le mécanisme, de manière à ramener le pont de contacts 13 dans la position initiale par rapport au barreau 20. Il est facile de voir que le système de freinage et/ou de retenue du pont de contacts 13, en position de répulsion ne nécessite aucune pièce additionnelle, et est particulièrement simple et efficace. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. REVENDICATIONS 1 Dijoncteur limiteur basse tension à boîtier moulé comprenant un pont de contacts rotatif ( 13), une paire de contacts fixes ( 11,12) coopérant avec ledit pont de contacts, un conducteur ( 24,25) d'amenée de courant à chacun desdits contacts fixes s'étendant dans le plan de débattement dudit pont de contacts ( 13) et conformé pour constituer avec le pont de contacts une trajectoire en boucle engendrant des forces électrodynamiques de répulsion, un barreau ( 20) ayant une ouverture transversale ( 21) dans laquelle est disposée la partie centrale du pont de contacts ( 13) avec une liberté de rotation en direction d'ouverture sous l'action desdites forces électodynamiques à l'encontre d'une force élastique ( 22,23) assurant la pression de contact, caractérisé en ce qu'une enclume ( 33) constituée par un bloc métallique est accolée audit contact fixe ( 11,12) contre la face opposée au pont de contacts ( 13), ladite enclume ( 33) étant rigidement assujettie audit bottier moulé. 2 Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conducteur ( 24,25) d'amenée de courant est agencé en demi- boucle à deux brins parallèles espacés dont l'un ( 26,27) porte une pièce de contact fixe ( 28,29) et est accolé à l'enclume ( 33) et que l'enclume ( 33) est intercalée entre les deux brins en ménageant un entrefer ( 34) entre l'enclume ( 33) et l'autre desdits brins. 3 Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits contacts ( 11,12,13) sont logés avec des chambres de coupure associées dans une boîte isolante ( 10) unipolaire parallélépipèdique étroite, que les conducteurs ( 25,24) d'amenée de courant s'étendent à l'intérieur de la boîte ( 10) en appui interne respectivement du fond ( 16) et de la face supérieure ( 17) de la boîte ( 10), et que les extrémités ( 26,27) desdits conducteurs, portant les pièces de contacts fixes ( 28,29) et en appui de l'enclume ( 33), sont repliées en demi- boucle et sont montées libres dans ladite boîte. 4 Disjoncteur selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que ledit bloc ( 33) est en un matériau ferromagnétique de renforcement du champ magnétique de soufflage de l'arc vers la chambre de coupure. Disjoncteur selon la revendication 1,2,3 ou 4, caractérisé en ce que ledit bloc ( 33) est feuilleté pour s'opposer aux courants de Foucault engendrés dans le bloc. 6 Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le pont de contacts ( 13) est monté flottant dans le barreau de commande ( 20).