Brevet FR2777111A1 — publié le 19991008

DISJONCTEUR La présente invention concerne un disjoncteur utilisé pour protéger un circuit électrique. Elle concerne en particulier un disjoncteur qui augmente la vitesse d'ouverture d'une lame de contact mobile au moment de la coupure d'un courant élevé. La figure 8 est une vue de côté d'une section de coupure de courant, montrant un exemple classique d'un disjoncteur de cette sorte. Sur cette figure, une lame de contact fixe 1 en forme de U, consistant en un conducteur de type plat et une lame de contact fixe 2 en forme de L sont disposées dans chaque phase de façon à être positionnées face à face, avec un point de contact fixe 3 fixé à chacune des lames de contact. Une lame de contact mobile 4 en forme de bande, dont des extrémités respectives ont la forme de "V" renversés, ont une paire de points de contact mobiles 5 venant en contact avec chaque point de contact fixe 3. Lorsque la lame de contact mobile 4 est fermée, comme représenté sur la figure, un ressort de contact 6 presse la lame de contact mobile 4 contre les lames de contact fixes 1 et 2, de façon à former un pont entre elles. Lorsque la lame de contact mobile 4 est ouverte, un mécanisme d'ouverture et de fermeture (non représenté) exerce sur la lame de contact 4 une pression dirigée vers le bas, s'opposant à la force élastique du ressort de contact 6. La lame de contact fixe 1 est connectée à une borne du côté de l'alimentation (non représentée). La lame de contact fixe 2 conduit à une borne du côté de la charge, par l'intermédiaire d'un appareil de 2 2777111 déclenchement en cas de surintensité (non représenté). Une paire de chambres d'extinction d'arc 7 sont placées l'une devant et l'autre derrière la lame de contact mobile 5, et un ensemble de grilles 8 des chambres 7 entourent les extrémités respectives de la lame de contact mobile 5. La grille 8 comprend une plaque magnétique en forme de U, supportée sur la paroi latérale 9 par une paire latérale d'isolateurs. De plus, une plaque de transition d'arc 10, constituée par un matériau à résistance élevée, comme une plaque d'acier, est disposée de façon à s'étendre transversalement aux chambres 7, en remplissant également la fonction d'une plaque de support pour le ressort de contact 6. Comme indiqué par la flèche, lorsqu'un courant élevé circule à travers le chemin de conduction sur la figure 8, une force de répulsion électromagnétique est produite entre les conducteurs parallèles des lames de contact fixes 1 et 2 et la lame de contact mobile 4, ce qui a pour effet d'ouvrir vers le bas la lame de contact mobile 4, vers la position indiquée par le trait mixte (deux tirets), contre l'action du ressort de contact 6. Un arc 11 est produit entre les points de contact 3 et 5. L'arc 11 est entraîné par la grille 8 jusqu'aux extrémités des lames de contact fixes 1 et 2 et de la lame de contact mobile 4, et il est ensuite éteint rapidement dans les chambres d'extinction d'arc 7. Dans ce cas, si l'appareil a une plaque de transition d'arc 10, comme représenté sur la figure, la branche de l'arc Il qui se trouve du côté de la lame de contact mobile 4 est transférée vers la lame 10, et l'arc 11 est ensuite éteint dans une condition dans laquelle aucun courant ne circule à travers la lame de contact mobile 4, ce qui évite l'endommagement de la lame de contact 4 sous l'effet d'un courant élevé. La figure 9 est une vue de côté d'un exemple classique dans lequel une force électromagnétique agissant sur la lame de contact mobile 5 pendant la circulation d'un courant élevé, est augmentée au- delà de la force électromagnétique de la figure 8. Ainsi, sur la figure 9, une paire longitudinale de plaques magnétiques 12 en forme de U sont placées sur les côtés de la lame de contact mobile 4 faisant face à la lame de contact fixe, et les extrémités de leurs branches respectives sont disposées de part et d'autre de la lame de contact 3 2777111 mobile 4 dans la position fermée, avec interposition d'un entrefer, sur les côtés respectifs. On peut exprimer ce principe de la façon suivante, en se référant à la figure 10. La figure 10 monte une coupe X-X sur la figure 9. Sur cette figure, si un courant I circule à travers la lame de contact mobile 4 dans la direction descendante sur cette feuille, un flux magnétique t basé sur le courant I se concentre dans la plaque magnétique 12 et passe en sens d'horloge à travers la lame de contact mobile 4 et la plaque magnétique 12, comme indiqué par la flèche en trait mixte sur la figure 10. A ce point, le flux magnétique (D traverse la lame de contact mobile 4 de la gauche vers la droite sur la figure 10, circule perpendiculairement au courant 1, et une force est produite dans la lame de contact mobile 4, dans la direction indiquée par les flèches en trait continu, d'après la règle des trois doigts de la main droite. La lame de contact mobile 4 est donc ouverte et entraînée à une vitesse supérieure à celle qui est produite par la force élastique électromagnétique seule sur la figure 8, ce qui améliore les performances de coupure. Comme décrit ci-dessus, on utilise de façon classique une force électromagnétique pour entraîner la lame de contact mobile afin d'augmenter la vitesse d'ouverture et d'améliorer les performances du disjoncteur. Un but de l'invention est d'utiliser une action électromagnétique différente pour augmenter encore davantage la force d'entraînement pour la lame de contact mobile, afin d'améliorer encore davantage les performances de coupure. Pour atteindre ce but, I'invention procure un disjoncteur dans lequel un ressort de contact presse une lame de contact mobile contre une lame de contact fixe, de façon à maintenir la lame de contact mobile dans une position fermée, dans lequel une plaque magnétique est fixée à la surface de la lame de contact mobile se trouvant du côté de la lame de contact fixe, tandis que des plaques magnétiques en forme de U sont placées sur le côté de la lame de contact mobile qui est opposé à la lame de contact fixe, avec les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques en forme de U situées en regard de la lame de contact mobile fermée, avec interposition d'un entrefer, de façon que lorsqu'un courant élevé (tel qu'un courant de 4 2777111 court-circuit) circule a travers la lame de contact mobile, une force attractive soit produite entre les plaques magnétiques sous l'effet du flux magnétique induit par le courant, et la lame de contact mobile soit entraînée vers une position ouverte contre l'action du ressort de contact. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné a titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 montre un mode de réalisation de l'invention. La partie (A) de la figure 1 est une vue de dessus d'une section de coupure de courant d'un disjoncteur, et la partie (B) de la figure 1 est une vue de côté. La figure 2 montre un mode de réalisation différent de l'invention. La partie (A) de la figure 2 est une vue de dessus d'une section de coupure de courant d'un disjoncteur, et la partie (B) de la figure 2 est une vue de côté. La figure 3 montre la lame de contact mobile de la figure 1. La partie (A) de la figure 3 est une vue de dessus, et la partie (B) de la figure 3 est une vue de côté. La figure 4 montre un mode de réalisation différent d'une lame de contact mobile. La partie (A) de la figure 4 est une vue de dessus, et la partie (B) de la figure 4 est une vue de côté. La figure 5 montre encore un autre mode de réalisation différent d'une lame de contact mobile. La partie (A) de la figure 5 est une vue de dessus, et la partie (B) de la figure 5 est une vue de côté. La figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI sur la partie (B) de la figure 1. La figure 7 est une vue de côté d'une section de coupure de courant d'un disjoncteur, montrant encore un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 8 est une vue de côté d'une section de coupure de courant d'un disjoncteur, montrant un exemple classique. La figure 9 est une vue de côté d'une section de coupure de courant d'un disjoncteur, montrant un autre exemple classique 2777111 La figure 10 est une coupe selon la ligne X-X sur la figure 9. On décrira l'action qui a lieu dans l'invention en se référant à la figure 6. Les composants correspondant à l'exemple classique portent les mêmes références numériques que sur la figure 10. La figure 6 correspond à la figure 10, qui décrit l'action de l'exemple classique, et c'est une coupe selon la ligne VI-VI sur la figure 1. Sur la figure 6, des plaques magnétiques en forme de U, 12, sont placées sur le côté de la lame de contact mobile 4 qui est opposé à la lame de contact fixe, les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques en forme de U font face à la lame de contact mobile 4 fermée, avec interposition d'un entrefer, et une plaque magnétique 13 est fixée sur la surface de la lame de contact mobile qui se trouve du côté de la lame de contact fixe. Lorsqu'un courant I circule dans la lame de contact mobile 4 dans une direction descendante sur cette figure, les lames magnétiques 12 et 13 concentrent un flux magnétique (P, orienté en sens d'horloge, qui résulte du courant 1, indiqué sur la figure par la flèche en trait mixte, ce qui a pour effet de produire une force attractive proportionnelle au carré du flux magnétique a, entre les surfaces d'extrémités supérieures de la plaque magnétique 12 et les surfaces d'extrémités droite et gauche de la plaque magnétique 13. Par conséquent, la lame de contact mobile 4 est soumise à une force dans la direction indiquée par les flèches en trait continu, et elle est entraînée vers une position ouverte. Cette force attractive est supérieure à la force qui est produite entre le courant I et le flux magnétique (1 sur la figure 10. Pour la figure 6, on a vérifié expérimentalement que lorsqu'un entrefer x est égal à 1,5 mm et un entrefer y est égal à 1 mm, la force d'entraînement pour la lame de contact mobile 4 est jusqu'à deux fois plus élevée que celle de la figure 10. L'invention est similaire à la configuration classique de la figure 9 dans le sens o les plaques magnétiques en forme de U 12 sont placées sur le côté de la lame de contact mobile 4 qui est opposé à la lame de contact fixe. Cependant, du point de vue du principe, elle diffère complètement de la configuration illustrée sur la figure 9. La force attractive agit entre les plaques magnétiques 12 et la plaque magnétique 13 fixée à la lame de contact 4 de façon à entraîner la lame de contact 4. En joignant un matériau magnétique et un matériau à faible résistance électrique pour former un placage en forme de bande, et en utilisant ce placage pour constituer la lame de contact mobile, on peut fabriquer le disjoncteur plus aisément qu'en fixant la plaque magnétique sur chaque lame de contact mobile. Conformément à l'invention, on peut définir la configuration de la lame de contact mobile en utilisant un matériau magnétique, au lieu de fixer la plaque magnétique sur la lame de contact mobile. Bien qu'un matériau magnétique tel qu'une plaque d'acier donne une résistance électrique plus élevée que le cuivre utilisé pour des lames de contact mobiles normales, on peut encore utiliser ce matériau, à condition qu'il ait un courant nominal relativement faible. Son utilisation contribue à réduire les coûts de matières. En outre, si on donne à la lame de contact mobile la configuration d'une lame de contact mobile en forme de pont s'étendant entre la paire de lames de contact fixes en regard, des chambres d'extinction d'arc sont placées aux extrémités respectives de la lame de contact mobile, et une lame de transition d'arc est établie de façon à s'étendre transversalement aux chambres d'extinction d'arc, alors on peut définir la configuration de la plaque de transition d'arc en utilisant un matériau magnétique, et une paire de plaques magnétiques en forme de U sont formées par pliage dans la plaque de transition d'arc, en une seule pièce avec celle-ci, de façon à faire face aux extrémités respectives de la lame de contact mobile, ce qui a pour effet de réduire le nombre de composants exigés. La figure 1 montre un mode de réalisation de l'invention. La partie (A) de la figure 1 est une vue de dessus d'une section de coupure de courant, et la partie (B) de la figure 1 est une vue de côté. La configuration de cette section de coupure de courant est pratiquement la même que dans l'exemple classique représenté sur la figure 8 ou 9, à l'exception des parties conformes à l'invention. Les parties correspondantes portent les mêmes références numériques que dans l'exemple classique. Les descriptions de composants 7 2777111 identiques sont omises. Sur la figure 1, une paire de plaques magnétiques 12 en forme de U sont placées sur le côté de la lame de contact mobile 4 qui est opposé à la lame de contact fixe. Les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques sont situées face à la lame de contact mobile 4 fermée, avec interposition d'un entrefer, comme représenté sur la figure, et une plaque magnétique 13 est fixée à la face de la lame de contact mobile 4 qui est du côté de la lame de contact fixe. La figure 3 montre la lame de contact mobile 4 de la figure 1. La partie (A) de la figure 3 est une vue de dessus, et la partie (B) de la figure 3 est une vue de côté. La lame de contact mobile 4 est formée par poinçonnage d'une plaque d'acier. Ses extrémités respectives 4a constituant un chemin d'arc sont courbées avec la forme d'un "'V" renversé, et une paire de points de contact mobiles 5 sont fixés sur l'intérieur de la lame de contact 4 par brasage. Une plaque magnétique rectangulaire 13 consistant en une plaque d'acier est fixée par brasage ou matage sur la surface de la lame de contact mobile 4 du côté de la lame de contact fixe, de façon à se trouver entre les points de contact mobiles 5. Dans la section de coupure de courant de la figure 1 ayant la lame de contact mobile 4 de la figure 3, les plaques magnétiques 12 et 13 forment un circuit magnétique fermé entourant la lame de contact 4. Lorsqu'un courant élevé, tel qu'un courant de court-circuit, circule comme indiqué par la flèche sur la partie (B) de la figure 1, un flux magnétique traversant ce circuit induit une force attractive dirigée vers le bas sur la partie (B) de la figure 1, et entre les surfaces d'extrémités supérieures des plaques magnétiques 12 et les surfaces d'extrémités latérales de la plaque magnétique 13, comme représenté dans le schéma de principe de la figure 6, pour ouvrir et entraîner rapidement la lame de contact 4 et interrompre rapidement le courant, avant qu'un signal provenant de l'appareil de déclenchement en cas de surintensité n'actionne un mécanisme d'ouverture et de fermeture (non représenté). La figure 2 montre un mode de réalisation dans lequel la plaque magnétique 12 est intégrée à la plaque de transition d'arc 10, 8 2777111 consistant en un matériau magnétique tel qu'une plaque d'acier, et est disposée de façon a s'étendre transversalement aux chambres d'extinction d'arc 7. Cette configuration peut améliorer les performances de coupure sans augmenter le nombre de composants exigés. La figure 4 montre un mode de réalisation dans lequel la lame de contact mobile 4 est constituée par un matériau magnétique, au lieu de fixer la lame magnétique sur la lame de contact mobile 4. Dans ce cas, la lame de contact 4 est entièrement formée par poinçonnage d'un matériau magnétique tel qu'une plaque d'acier. Ce mode de réalisation, qui convient pour des disjoncteurs ayant un courant nominal relativement faible, réduit les coûts de matières. La figure 5 montre un mode de réalisation dans lequel la lame de contact 4 est constituée par un revêtement en forme de bande formé en réunissant un matériau magnétique 14 tel qu'une plaque d'acier et un matériau 15 à faible résistance électrique, tel qu'une plaque de cuivre. Le matériau magnétique 14 et le matériau à faible résistance électrique 15 sont joints par soudage par contact ou par brasage. Cette configuration augmente la capacité d'acheminement de courant de la lame de contact mobile 4, tout en réduisant le nombre de composants exigés. La figure 7 montre un mode de réalisation d'un disjoncteur ayant une lame de contact mobile 4 tournante. La lame de contact 4 est maintenue sur un porte-lame isolant 16 par l'intermédiaire d'un axe 17 pour permettre la rotation, et elle est sollicitée en sens inverse d'horloge sur la figure 7 par un ressort de contact 6, qui est un ressort de torsion. Le porte-lame 16 est supporté sur un boîtier du disjoncteur par l'intermédiaire d'une tige d'ouverture et de fermeture (non représentée), intégrée au porte-lame de façon à permettre la rotation, ce qui permet au mécanisme d'ouverture et de fermeture 18 d'ouvrir et de fermer le porte-lame 16. La lame de contact 4 conduit à une borne du côté de la charge (non représentée), par l'intermédiaire de l'appareil de déclenchement en cas de surintensité (non représenté), connecté au moyen d'un fil conducteur 19. 9 2777111 La lame de contact fixe 1, intégrée à une borne du côté de l'alimentation (non représentée), a un point de contact fixe 3 fixé à son extrémité qui est repliée en arrière avec une forme en "U". Le point de contact fixe 3 vient en contact avec le point de contact mobile 5 à l'extrémité de la lame de contact 4. Une lame magnétique 12 en forme de U est placée sur le côté de la lame de contact mobile 4 qui est opposé à la lame de contact fixe, et les extrémités des branches respectives de la plaque magnétique 12 sont disposées face à une lame de contact 4 fermée, avec interposition d'un entrefer, comme représenté sur la figure. Une plaque magnétique 13 est fixée a la surface de la lame de contact 4 se trouvant du côté de la lame de contact fixe. Sur la figure 7, lorsqu'un courant élevé, tel qu'un courant de courtcircuit, apparaît comme indiqué par la flèche, un flux magnétique passant à travers un circuit magnétique fermé qui est constitué par les plaques magnétiques 12 et 13, induit une force attractive entre les surfaces d'extrémités supérieures des plaques magnétiques 12 et les surfaces d'extrémités latérales de la plaque magnétique 13, ce qui fait tourner en sens d'horloge la lame magnétique 4 et, en utilisant l'axe 17 comme un point de support, coupe rapidement le courant, avant que le mécanisme d'ouverture et de fermeture 18 ne fonctionne. Effets de l'invention Conformément à l'invention, le circuit magnétique fermé entourant la lame de contact mobile est constitué par des plaques magnétiques en forme de U situées du côté de la lame de contact mobile qui est opposé à la lame de contact fixe, et par une plaque magnétique fixée à la surface de la lame de contact mobile qui se trouve du côté de la lame de contact fixe. Lorsqu'un courant élevé, tel qu'un courant de court-circuit, circule à travers la lame de contact mobile, une force attractive est produite entre les plaques magnétiques, sous l'effet du flux magnétique du courant, pour ouvrir et entraîner la lame de contact mobile. Cette configuration augmente la vitesse d'ouverture de la lame de contact mobile, ce qui procure d'excellentes performances de coupure. L'invention vise un disjoncteur dans lequel un ressort de contact presse une lame de contact mobile contre une lame de contact fixe, de façon à maintenir la lame de contact mobile dans une position fermée. Une plaque magnétique est fixée à la surface de la lame de contact mobile se trouvant du côté de la lame de contact fixe, tandis que des plaques magnétiques en forme de U sont placées du côté de la lame de contact mobile qui est opposé à la lame de contact fixe, avec les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques en forme de U faisant face à la lame de contact mobile en position fermée, avec interposition d'un entrefer, de façon que lorsqu'un courant élevé (tel qu'un courant de court-circuit) circule à travers la lame de contact mobile, une force attractive soit produite entre les plaques magnétiques, sous l'effet du flux magnétique induit par le courant, et la lame de contact mobile soit entraînée vers une position ouverte, contre l'action de ressort du contact. L'invention vise un disjoncteur, la lame de contact mobile consistant en un placage formé en réunissant une plaque magnétique et un matériau à faible résistance électrique. L'invention vise un disjoncteur dans lequel un ressort de contact presse une lame de contact mobile contre une lame de contact fixe, pour maintenir la lame de contact mobile dans une position fermée. La lame de contact mobile comprend une substance magnétique, tandis que des plaques magnétiques en forme de U sont placées du côté de la lame de contact mobile qui est opposé à la lame de contact fixe, avec les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques en forme de U faisant face à la lame de contact mobile en position fermée, avec interposition d'un entrefer, de façon que lorsqu'un courant élevé (tel qu'un courant de court-circuit) circule à travers la lame de contact mobile, une force attractive soit produite entre les plaques magnétiques, sous l'effet du flux magnétique induit par le courant, et que la lame de contact mobile soit entraînée vers une position ouverte contre l'action du ressort de contact. L'invention vise un disjoncteur, la lame de contact mobile ayant la configuration d'une lame de contact mobile en forme de pont s'étendant entre une paire de lames de contact fixes qui sont situées 11 2777111 face à la lame de contact mobile; en ce que des chambres d'extinction d'arc sont placées aux extrémités respectives de la lame de contact mobile; en ce qu'une plaque de transition d'arc consistant en un matériau magnétique est établie entre les chambres d'extinction d'arc, de façon à s'étendre transversalement à celles-ci; et en ce qu'une paire de plaques magnétiques en forme de U sont formées par pliage dans la plaque de transition d'arc, en une seule pièce avec celle-ci, de façon à s'étendre face aux extrémités respectives de la lame de contact mobile. 12 2777111 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur, dans lequel un ressort de contact (6) presse une lame de contact mobile (4) contre une lame de contact fixe (1, 2), de façon a maintenir la lame de contact mobile (4) dans une position fermée, caractérisé en ce que: une plaque magnétique (13, 14) est fixée à la surface de la lame de contact mobile (4) se trouvant du côté de la lame de contact fixe (1, 2), tandis que des plaques magnétiques en forme de U (12) sont placées du côté de la lame de contact mobile (4) qui est opposé à la lame de contact fixe (1, 2), avec les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques en forme de U (12) faisant face a la lame de contact mobile (4) en position fermée, avec interposition d'un entrefer, de façon que lorsqu'un courant élevé (tel qu'un courant de court-circuit) circule à travers la lame de contact mobile (4), une force attractive soit produite entre les plaques magnétiques, sous l'effet du flux magnétique induit par le courant, et la lame de contact mobile (4) soit entraînée vers une position ouverte, contre l'action de ressort du contact (6). 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame de contact mobile (4) consiste en un placage formé en réunissant une plaque magnétique (14) et un matériau à faible résistance électrique (15). 3. Disjoncteur dans lequel un ressort de contact (6) presse une lame de contact mobile (4) contre une lame de contact fixe (1, 2), pour maintenir la lame de contact mobile (4) dans une position fermée, caractérisé en ce que: la lame de contact mobile (4) comprend une substance magnétique (13, 14), tandis que des plaques magnétiques 13 2777111 en forme de U (12) sont placées du côté de la lame de contact mobile (4) qui est opposé a la lame de contact fixe (1, 2), avec les extrémités des branches respectives des plaques magnétiques en forme de U (12) faisant face a la lame de contact mobile (4) en position fermée, avec interposition d'un entrefer, de façon que lorsqu'un courant élevé (tel qu'un courant de court-circuit) circule à travers la lame de contact mobile (4), une force attractive soit produite entre les plaques magnétiques, sous l'effet du flux magnétique induit par le courant, et que la lame de contact mobile (4) soit entraînée vers une position ouverte contre l'action du ressort de contact. 4. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la lame de contact mobile (4) a la configuration d'une lame de contact mobile en forme de pont (4) s'étendant entre une paire de lames de contact fixes (1, 2) qui sont situées face à la lame de contact mobile (4); en ce que des chambres d'extinction d'arc (7) sont placées aux extrémités respectives de la lame de contact mobile (4); en ce qu'une plaque de transition d'arc (10) consistant en un matériau magnétique est établie entre les chambres d'extinction d'arc, de façon à s'étendre transversalement à celles-ci; et en ce qu'une paire de plaques magnétiques en forme de U (12) sont formées par pliage dans la plaque de transition d'arc (10), en une seule pièce avec celle-ci, de façon a s'étendre face aux extrémités respectives de la lame de contact mobile (4).