Brevet FR2714520A1 — publié le 19950630

La présente invention concerne un appareil électrique interrupteur comprenant des contacts séparables disposés respectivement sur une pièce conductrice de contact fixe et une pièce conductrice de contact mobile qui sont reliées à des bornes d'entrée et de sortie de l'appareil, une chambre de coupure et un conducteur de dérivation prévu pour recevoir, par saut d'un intervalle diélectrique, un pied de l'arc engendré lors d'une séparation des contacts et entraîné vers la chambre de coupure par des dispositions ou phénomènes usuels de soufflage. De tels appareils sont connus, notamment d'après le brevet FR- 2 584 529, o le conducteur de dérivation sert à shunter, et par suite à protéger, concurremment au phénomène d'arc des organes de coupure électromécanique et électronique mis en série avec les contacts. Il est d'autre part connu, d'après le document EP - 350 825, d'associer au conducteur de dérivation, qui comprend le dispositif d'extinction d'arc, un organe limiteur de courant constitué par un organe s'ouvrant par effet électrodynamique en cas de surintensité. La mise en oeuvre de l'organe d'ouverture électrodynamique est ainsi conditionnée par le développement de l'arc dans les ailettes de fractionnement qui composent le dispositif d'extinction et donc par la configuration et les performances de ce dispositif même. L'invention a pour but, dans un appareil interrupteur électromécanique du type décrit, de combiner une réduction de la sollicitation des contacts par l'arc et une limitation du courant transitoire dérivé en toute indépendance du dispositif d'extinction d'arc. Selon l'invention, le conducteur de dérivation comprend une face de recueil du pied d'arc et une zone de raccordement à la pièce de contact fixe pour déterminer entre ces deux faces un chemin transitoire de courant de précoupure, un organe limiteur de courant étant interposé sur le chemin transitoire entre la face de recueil et la zone de raccordement. L'effet obtenu de limitation d'intensité résulte donc de la captation du pied de l'arc par le conducteur de dérivation, avant que l'arc ne soit chassé vers la chambre de coupure et, lorsqu'il est prévu un dispositif d'extinction, ne soit éteint par celui-ci. L'organe limiteur de courant est de préférence une résistance à coefficient de température positif, sous forme de plaquette posée sur la pièce de contact fixe, parallèlement à celle-ci, et fixée ou serrée entre une branche de raccordement du conducteur de dérivation et la pièce de contact fixe. Le montage est ainsi simplifié et, de plus, la plaquette résistive est alors directement en liaison thermique de conduction avec la pièce de contact fixe; celle-ci étant portée en fonctionnement nominal de fermeture à une température supérieure à la température ambiante, il en résulte une meilleure désensibilisation du fonctionnement transitoire d'ouverture vis-à- vis de la température ambiante. Dans un mode de réalisation très simple, le conducteur de dérivation est constitué par une pièce munie de la branche précitée de raccordement et d'une branche ou joue parallèle à la direction de déplacement de la pièce de contact mobile, cette joue comprenant la face réceptrice du pied d'arc qui est séparée par un faible intervalle diélectrique, par exemple de l'ordre de 1 à 3 mm, d'une face parallèle de la pièce de contact mobile, pour faciliter la substitution, à l'arc initial engendré entre les contacts, d'un arc de précoupure sensiblement perpendiculaire au précédent. Pour éviter la réactivation ou le reclaquage de l'arc, il peut être intéressant d'adjoindre à l'appareil un écran isolant insérable entre les contacts dès leur ouverture ou de réaliser la résistance sous forme de deux résistances à coefficient de température positif disposées en parallèle. La description est faite ci-après, en regard des dessins, et à titre d'exemple, d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention. - La figure 1 représente schématiquement une zone de coupure d'un appareil interrupteur conforme à l'invention, les contacts étant représentés fermés. - La figure 2 montre les contacts de l'appareil en cours d'ouverture. - La figure 3 représente schématiquement la région des contacts d'un appareil interrupteur à double coupure. - La figure 4 est une vue en plan selon la coupe IV-IV de la figure 3 d'une zone de contact à deux résistances à coefficient de température positif mises en parallèle. - La figure 5 montre schématiquement l'adjonction d'un écran de coupure entre les contacts. - La figure 6 représente une forme d'exécution de l'assemblage de la pièce de dérivation à la pièce de contact fixe. - La figure 7 représente une variante de réalisation de la zone de contact. - La figure 8 montre en coupe une variante de plaquette résistive. L'appareil interrupteur électromécanique illustré sur la figure 1 est un contacteur ou un disjoncteur comportant dans un boîtier 10 une pièce conductrice d'amenée de courant ou de contact fixe 11 et une pièce conductrice d'amenée de courant ou de contact mobile 12 portant respectivement une pastille de contact fixe 11a et une pastille de contact mobile 12a. Les pastilles 11a, 12a sont séparables par soulèvement de la pièce 12 selon une direction A perpendiculaire aux plans moyens P-P', Q-Q' des parties des pièces 11, 12 situées au voisinage de la zone de contact. Les pièces mobile et fixe 12, 11 servent respectivement de conducteurs d'amenée et de départ de courant - ou vice versa - et sont reliées à des bornes 13, 14 d'entrée et de sortie de l'appareil. Une chambre d'extinction d'arc 15, éventuellement munie d'ailettes de fractionnement d'arc 16, est prévue dans le boîtier 10 à distance de la zone des contacts dans la direction A et dans la direction perpendiculaire B (parallèle à P-P' et Q-Q'). La pièce de contact mobile 12 est assujettie à un dispositif d'ouverture et de fermeture 17 comprenant l'armature mobile d'un électroaimant 17a et/ou un mécanisme de déclenchement 17b et/ou un organe de commande manuelle 17c. La pièce mobile 12 possède au- delà de la pastille de contact 12a une corne d'arc 18 sous la forme d'un rabattement présentant une face externe 18a parallèle à la direction A et plane ou sensiblement plane. Un organe de précoupure 20 est associé à la pièce de contact fixe 11 près de la zone de contact, entre celle-ci et la chambre d'extinction 15. L'organe 20 peut aussi, quoique de manière moins avantageuse, être associé à la pièce de contact mobile 12. L'organe de précoupure 20 a dans le présent mode de réalisation une forme d'équerre pour présenter, en regard de la face externe 18a de la corne d'arc mobile 18, une branche de commutation 21 à face de recueil d'arc 21a parallèle à la face 18a et, en regard d'une partie plane 11c de la pièce 11 parallèle à P-P', une branche de raccordement 22 à la pièce de contact fixe 11 au moyen d'une zone de raccordement 22a. L'extrémité 11b de la pièce 11 qui porte la pastille de contact fixe 1 a est située au-delà de la partie de raccordement 1 c. La branche de raccordement 22 est située par rapport à la branche 21 du côté opposé aux contacts, parallèlement au plan P-P', les branches 21 et 22 étant donc perpendiculaires. Entre la branche 22 et la partie plane de raccordement 1 c de la pièce 11 est interposé un organe limiteur d'intensité 30. Dans la forme d'exécution représentée, I'organe limiteur 30 est préférentiellement constitué par une plaquette résistive à coefficient de température positif (PTC). L'organe limiteur pourrait aussi être disposé au niveau de la branche 21 ou être constitué par tout organe limiteur statique dont la courbe de variation d'impédance en fonction de l'intensité présente un coude ou une forte inflexion. Le montage illustré a pour avantage que la plaquette, présentant une surface 30a en contact avec la face plane 11c de la pièce de contact fixe 11 et une surface 30b en contact avec la branche 22 de la pièce de dérivation 20, est ainsi en relation étroite de conduction thermique avec la pièce fixe 11 qui conduit le courant nominal I circulant entre les bornes 13, 14 quand l'appareil est fermé, ce qui minimise l'effet de la température ambiante sur la mise en oeuvre de l'organe limiteur. Un moyen de fixation et de serrage 31 permet de fixer de manière séparée, voire amovible, l'organe de précoupure 20 sur la pièce de contact fixe 11 et de serrer la plaquette résistive 30 entre 20 et 11. Le fonctionnement de l'appareil va être expliqué en regard de la figure 2. Les contacts étant supposés initialement fermés, un courant nominal I circule entre les bornes 13 et 14 par un cheminement C1 qui comprend la pièce mobile 12, les contacts 12a et 11a, la partie d'extrémité 11b et la partie de raccordement 11c de la pièce fixe 11. Lorsque le dispositif 17 est mis en oeuvre, la pièce conductrice 12 se soulève et les contacts 11a, 12a se séparent avec génération d'un arc A1 entre les pastilles, cet arc étant initialement orienté selon la direction A. Dès que la distance séparant les contacts dépasse approximativement la distance e de préférence comprise entre 1 et 3 mm qui sépare les faces fixe 21a et mobile 18a en regard, l'arc Ai commute en un arc de précoupure A2 entre ces deux faces, donc orienté selon la direction B perpendiculaire à la direction A. Le plasma engendré dans l'espace de faible largeur e favorise l'apparition et le maintien de A2 de façon à réduire la sollicitation et l'usure des contacts. Le courant continue donc de circuler entre les bornes 13 et 14 par un cheminement C2 qui comprend la pièce mobile 12, la corne 18, l'arc A2, les branches 21 et 22 de l'organe de précoupure 20, la plaquette résistive 30, la partie de raccordement 1 c de la pièce de contact fixe 11. Ce courant est limité dès qu'il dépasse le coude de la caractéristique de la résistance à coefficient de température positif, ce qui assure la protection recherchée. Ensuite, la pièce conductrice 12 continuant de se soulever, l'arc de précoupure A2 commute en un arc de coupure proprement dit A3 qui se développe entre la corne 18 et les ailettes d'extinction 16, jusqu'à extinction complète, le cheminement de courant C2 étant interrompu dès la disparition de A2. Comme on le voit sur la figure 3, l'appareil interrupteur peut être du type à double coupure en comportant deux pièces de précoupure 41, 42 disposées symétriquement par rapport à l'axe X-X' du pont 12 et posées sur les pièces respectives de contact fixe 43, 44 par l'intermédiaire de plaquettes résistives PTC 45, 46. Ces plaquettes ont de préférence des caractéristiques identiques. La pièce de précoupure 20 peut présenter deux ailes 23, 24 parallèles à la direction B (voir figures 2 et 4) enveloppant la zone de contact pour contribuer au soufflage magnétique de l'arc. La résistance PTC 30 peut se composer de plusieurs résistances, par exemple au nombre de deux, 30c, 30d (voir figure 4) mises en parallèle de manière à procurer, par le basculement successif des deux résistances, une limitation plus progressive du courant de précoupure. Les résistances sont avantageusement dimensionnées différemment pour que la moins résistive 30c bascule avant la plus résistive 30d. On peut utiliser pour parvenir au même résultat un écran isolant de coupure 50 (figure 5) introduit entre les contacts 11a, 12a quand ceux- ci se séparent. La figure 6 illustre un mode de montage de la pièce amovible de précoupure 20 sur la partie de raccordement 11c de la pièce de contact fixe 11. L'organe de fixation et de serrage 31 est par exemple une vis engagée dans un orifice de la pièce 20 et de la plaquette 30, ainsi que dans un orifice de la pièce 11, au moyen d'une couche isolante 32 apportée entre des éléments d'appui 25 de la pièce 20 et la partie 1 c, et d'un canon isolant 33 gainant l'orifice de la pièce 11. L'organe limiteur de courant 30 pourrait en variante être serré entre deux parties constituantes de la pièce de dérivation 20. La figure 7 montre une variante de réalisation dans laquelle la pièce de précoupure 20 est fixée sur la partie de raccordement 1 c de la pièce de contact fixe 11, la plaquette résistive 30 étant disposée sur la face 22a de la branche 22 qui est opposée à la pièce 11. Sur la face supérieure de la plaquette 30 est fixée une aile 61 d'une pièce déflectrice 60. La pièce 60 comporte d'une part une branche 62 parallèle à la branche 21 de la pièce 20 pour déterminer un intervalle de faible épaisseur e' entre ces branches et une extrémité déflectrice 63 tournée vers la chambre de coupure 15. La figure 8 montre une plaquette résistive CTP 30 dont l'une des faces de contact, par exemple 30b, est oblique pour procurer une variation prédéterminée de résistance. REVENDICATIONS 1. Appareil interrupteur électromécanique comprenant - au moins un contact fixe et un contact mobile séparables, disposés respectivement sur une pièce conductrice de contact fixe et sur une pièce conductrice de contact mobile, - une chambre de coupure et un conducteur de dérivation prévu par recueillir, par saut d'un intervalle diélectrique, un pied de l'arc engendré lors d'une séparation des contacts et chassé vers la chambre de coupure par des moyens de soufflage, caractérisé par le fait que: - le conducteur de dérivation (20) comprend une face (21a) de recueil du pied d'arc et une zone de raccordement (22a) à la pièce de contact fixe (11) pour déterminer entre ces deux faces un chemin transitoire (C2) de courant de précoupure, - un organe limiteur de courant (30) est interposé sur le chemin transitoire entre la face de recueil et la zone de raccordement. 2. Appareil interrupteur électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face de recueil (21a) du pied d'arc est parallèle à la direction (A) de déplacement de la pièce de contact mobile. 3. Appareil interrupteur électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe limiteur de courant (30) est apposé à la pièce de contact fixe (11) de manière à présenter une face de raccordement (30a) à celle-ci et est fixé ou serré entre une branche (22) du conducteur de dérivation (20) et une partie de raccordement (1 lc) de la pièce de contact fixe (11), la branche (22) étant parallèle au plan moyen (P-P') de la pièce de contact fixe (11). 4. Appareil interrupteur électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de contact mobile (12) est un pont de contact, le conducteur de dérivation (20) étant une pièce en équerre munie d'une branche (21) parallèle à la direction (A) de déplacement du pont, cette branche comprenant la face (21a) de recueil du pied d'arc, séparée par un faible intervalle diélectrique (e) d'une face parallèle (18a) du pont mobile. 5. Appareil interrupteur électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe limiteur de courant (30) est une résistance à coefficient de température positif. 6. Appareil interrupteur électromécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu de chaque côté du pont de contact (12) un conducteur de dérivation (41, 42) à résistance associée à coefficient de température positif (45, 46), les deux résistances ayant des caractéristiques sensiblement identiques. 7. Appareil interrupteur électromecanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance (30) à coefficient de température positif se compose de deux résistances (30c, 30d) électriquement disposées en parallèle.