Brevet FR2790138A1 — publié le 20000825

APPAREIL DE PROTECTION ELECTRIQUE TEL UN DISJONCTEUR, MUNI D'UN ECRAN DE COUPURE D'ARC. L'invention concerne un appareil de protection électrique tel un disjoncteur comprenant, logé dans un boîtier, un circuit électrique, ledit circuit électrique comprenant un premier contact et un second contact, entre lesquels circule le courant en fonctionnement normal de l'appareil, un déclencheur dont la mise en oeuvre en cas de surintensité ou de court-circuit entraîne l'interruption du courant entre les contacts et un écran isolant de coupure d'arc, mobile, apte à être mu directement ou indirectement par le déclencheur lors de la mise en oeuvre de ce dernier de manière à être interposé entre les contacts en cas de surintensité ou de court-circuit. Un dispositif du genre précédemment mentionné est décrit dans le document de brevet FR 2.596 196. Ce document décrit en effet un interrupteur comprenant un circuit électrique, ledit circuit comportant un déclencheur magnétique, au moins un contact fixe et un contact mobile séparables, ainsi qu'un écran de coupure d'arc interposable entre les contacts après une séparation desdits contacts causée par la mise en oeuvre du déclencheur magnétique en réponse à une surintensité ou à un court-circuit. Cet écran est destiné à étirer, refroidir et déstabiliser l'arc de coupure. Selon cette réalisation, lors de la survenue d'une surintensité ou d'un court-circuit, une certaine quantité d'énergie cinétique produite par le déclencheur est utilisée pour déplacer le contact mobile (temps de percussion), l'autre partie de l'énergie cinétique produite étant réservée au déplacement de l'écran. Il en résulte un temps de réaction relativement long pour obtenir l'extinction totale de l'arc. En outre, malgré le fait que les contacts soient séparés pendant la coupure, l'écran est contraint de forcer le passage entre les contacts, ce qui influe également sur le temps de réaction de l'appareil. La présente invention résout ces problèmes et propose un appareil de protection électrique muni d'un écran de coupure d'arc, pour lequel le temps de réaction pour obtenir l'extinction totale de l'arc est particulièrement réduit. A cet effet, la présente invention, a pour objet un appareil du genre précédemment mentionné, cet appareil étant caractérisé en ce que l'écran précité comporte une partie conductrice et une partie isolante et en ce que ledit écran est apte à être entraîné directement ou indirectement par le déclencheur, entre une position dans laquelle la partie conductrice de l'écran relie électriquement les deux contacts en fonctionnement normal de l'appareil, et une position correspondant à un état déclenché de l'appareil après la survenue d'un court- 2 2790138 circuit ou d'une surintensité, dans laquelle la partie isolante de l'écran est interposée entre les deux contacts de manière à réaliser l'interruption de la circulation du courant entre lesdits contacts. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de dessus, illustrant un écran de coupure d'arc interposé entre deux contacts dans la chambre de coupure d'un appareil selon l'invention, dans une position correspondant au fonctionnement normal de l'appareil, - la figure 2 est une vue en coupe selon A-A de la figure précédente, - la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, dans une position déclenchée de l'appareil suite à la survenue d'un court-circuit ou d'une surintensité, - la figure 4 est une vue similaire à la figure 1, mais illustrant une autre réalisation de l'un des contacts, et - la figure 5 est une vue similaire à la figure 4, mais illustrant encore une autre réalisation de l'un des contacts. Sur les figures, on voit une partie de la chambre de coupure C d'un appareil de protection électrique destiné à contrôler un circuit électrique extérieur. Cet appareil comprend principalement de manière connue en soi, un circuit électrique comportant un déclencheur magnétique (non représenté), deux contacts électriques 1,2, deux bornes respectivement d'entrée et de sortie (non représentées) reliées au circuit extérieur précité, et un écran isolant de coupure d'arc 3, mobile. En fonctionnement normal de l'appareil (fig. 1,2,4 et 5), les deux contacts 1,2 sont en contact électrique, et le courant circule à partir de l'une des bornes en direction de l'autre borne en passant par les deux contacts 1, 2 et le déclencheur. Lors de la survenue d'un court-circuit ou d'une surintensité (fig.3), le contact électrique entre les deux contacts 1,2 est interrompu gràce à l'action du déclencheur magnétique, et l'écran isolant 3 est interposé entre les deux contacts et contribue à étirer, refroidir et destabiliser l'arc de coupure. Conformément à l'invention, l'écran précité 3 comporte une partie isolante 4 et une partie conductrice 5. Cet écran 3 est susceptible d'ête déplacé entre une position correspondant à un fonctionnement normal de l'appareil (fig 1,2,4,5), dans laquelle la partie conductrice 5 3 2790138 est interposée entre les contacts 1,2, et autorise le passage du courant nominal entre les contacts, et une position correspondant à un état déclenché de l'appareil (fig.3) dans laquelle la partie isolante 4 de l'écran 3 est interposée entre les contacts 1,2 et assure l'isolation entre les contacts 1,2. On notera que dans les réalisations illustrées sur les dessins, l'écran 3 est mobile en rotation entre les deux positions précitées. Selon la réalisation illustrée sur les figures 1 à 3, les deux contacts 1,2 sont fixes, en ce sens qu'ils ne sont pas séparés lors du déclenchement de l'appareil, et sont en contact roulant avec l'écran 3. Ces deux contacts 1,2 sont constitués chacun par un galet tournant 6, 7 monté en rotation autour d'un axe dit fixe 8,9. Les deux axes 8,9 respectifs des deux galets 6,7 sont parallèles entre eux et s'étendent suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement de l'écran 3 entre les galets 6,7, de manière à permettre le roulement desdits galets 6,7 sur l'écran, lorsque l'écran est déplacé entre les deux positions précitées. On notera cependant, que bien que les deux contacts 1,2 soient !5 fixes, les deux axes précités 8,9 et donc les contacts, sont susceptibles de se déplacer élastiquement l'un par rapport à l'autre, avantageusement de quelques dixièmes de millimètres, de manière à assurer la pression de contact des galets sur l'écran. Selon la réalisation de la figure 4, l'un 1 des contacts 1,2 est constitué par un galet tournant 6 tel celui décrit dans la réalisation précédente, tandis que l'autre contact 2 est un contact mobile 10 constitué par un bras de forme coudé 11 monté rotatif autour d'un axe 12 sensiblement parallèle à l'axe 8 du premier contact 1, ledit bras étant apte à être rappelé par un ressort 13 en appui contre l'écran 3 pour assurer la pression de contact du contact mobile 10 sur l'écran 3. Dans cette réalisation, le second contact 2 est en contact dit frottant avec l'écran 3 lors du déplacement de celui-ci. Ce second contact 2 est susceptible d'être déplacé par l'écran lui-même en fin de course de déplacement dudit écran à l'encontre du ressort 13, ce qui permet de freiner l'écran en fin de course et de réaliser un isolement dans l'air en plus de l'isolement par écran. Selon la réalisation décrite sur la figure 5, le premier contact 1 est encore un galet tournant, tandis que le second contact 2 est un contact du type frottant sur l'écran 3 et est constitué par une lame élastique 14. Cette lame élastique 14 est fixée par l'une 14 a de ses extrémités sur l'une des parois 15 délimitant la chambre C, tandis que son autre extrémité 14b présente une partie recourbée 14 c formant une surface de contact apte à constituer un contact frottant avec l'écran 3. Dans toutes ces réalisations, la pastille conductrice 5 est formée par une pastille 16, de préférence réalisée en un matériau métallique, et insérée à force dans l'écran 3, lequel est réalisé de préférence en plastique. D'autres modes de fixation de la pastille pourraient être envisagés tels que par exemple, par bouterollage à froid de la pastille 16 dans l'écran. 4 2790138 Le fonctionnement de l'appareil et en particulier de l'écran va être décrit brièvement dans ce qui suit en référence aux figures. Pendant le fonctionnement normal de l'appareil correspondant à un état de l'appareil représenté sur les figures 1,2,4 et 5, la pastille conductrice 16 est interposée entre les deux contacts 1,2 et, étant en contact par ses deux extrémités opposées respectivement avec les deux contacts 1,2, autorise le passage du courant nominal entre lesdits contacts 1,2. Lors de l'apparition d'un courant de court-circuit ou d'une surintensité dans le circuit électrique extérieur, l'écran 3 commence à se déplacer et un arc électrique nait entre les contacts 1,2 et la pastille 16. L'arc s'accroche sur la partie arrière 16a de la pastille 16 érodant donc cette dernière à cet endroit précis. Les parties centrale 16b et avant 16c de la pastille 16 ne sont pas touchées et donc pas détériorées. Ainsi, en courant nominal, les contacts 1,2 sont en contact avec une zone 16c de la pastille 16 qui n'a pas été dégradée par l'arc électrique. Pendant la coupure, l'arc est localisé et dégrade la pastille à l'arrière 16a seulement. On crée alors un effet de pare-étincelles. Le déclencheur magnétique entraîne alors l'écran 3 en rotation vers une position illustrée sur la figure 3, dans laquelle la partie isolante 4 de l'écran 3 est interposée entre les deux contacts 1,2. Pour plus d'informations concernant le déplacement de l'écran, on se reportera au document de brevet FR 2 596 196 déjà cité précédemment. Ainsi, contrairement aux solutions de l'art antérieur, les contacts 1,2 ne nécessitent pas d'être déplacés l'un par rapport à l'autre (c'est à dire séparés) lors du déclenchement de l'appareil, l'isolation entre les galets étant réalisée par l'écran 3 lui-même et uniquement par l'écran. Il en résulte qu'aucune énergie cinétique n'est nécessaire pour réaliser cette séparation des contacts. En outre, l'écran 3 n'a pas besoin de forcer le passage entre les contacts, comme c'est le cas dans les solutions classiques, ce qui réduit encore l'énergie cinétique consommée. Ainsi, toute l'énergie produite par le déclencheur peut être utilisée pour déplacer l'écran 3, d'o il résulte que le temps de réaction de l'appareil, correspondant au temps nécessaire pour obtenir la coupure totale du courant, est considérablement réduit. Selon la réalisation de la figure 4, en fin de course de déplacement de l'écran 3, ledit écran 3 déplace le contact mobile 10, ce qui a pour effet de créer un isolement dans l'air supplémentaire à l'isolement réalisé par l'écran 3. Une ouverture différée est alors réalisée. Grâce à cette disposition, on obtient un freinage de l'écran 3 en fin de course, en dissipant l'énergie cinétique de l'écran. Afin de dissiper cette énergie cinétique, une autre solution pourrait consister à utiliser la chambre dans laquelle vient s'insérer l'écran 3 comme frein pneumatique en réalisant par exemple un trou calibré au fond de la chambre permetttant à l'écran de comprimer juste l'air nécessaire pour le freiner en fin de course. 2790138 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples seulement. C'est ainsi par exemple que les deux contacts pourraient être du type frottant sur l'écran, ou par exemple que l'écran pourrait être déplacé entre les deux positions précitées, selon un mouvement autre qu'un mouvement de rotation, par exemple un mouvement de translation. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. 6 2790138 REVENDICATIONS 1.- Appareil de protection électrique tel un disjoncteur comprenant, logé dans un boitier, un circuit électrique, ledit circuit électrique comprenant un premier contact et un second contact, entre lesquels circule le courant en fonctionnement normal de l'appareil, un déclencheur dont la mise en oeuvre en cas de surintensité ou de court- circuit entraine l'interruption du courant entre les contacts et un écran isolant de coupure d'arc, mobile, apte à être mu directement ou indirectement par le déclencheur lors de la mise en oeuvre de ce dernier de manière à être interposé entre les contacts en cas de surintensité ou de court-circuit, caractérisé en ce que l'écran précité (3) comporte une partie conductrice (5) et une partie isolante (4) et en ce que ledit écran (3) est apte à être entraîné directement ou indirectement par le déclencheur, entre une position dans laquelle la partie conductrice (5) de l'écran (3) relie électriquement les deux contacts (1,2) en fonctionnement normal de l'appareil, et une position correspondant à un état déclenché de l'appareil après l'apparition d'un défaut, dans laquelle la partie isolante (4) de l'écran (3) est interposée entre les deux contacts (1,2) de manière à réaliser l'interruption de la circulation du courant entre lesdits contacts (1,2). 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux contacts (1,2) sont fixes l'un par rapport à l'autre, un léger déplacement relatif entre les contacts (1,2) étant autorisé, et en ce que des moyens élastiques sont prévus pour rappeler élastiquement les deux contacts (1,2) l'un vers l'autre de manière à assurer la pression de contact desdits contacts sur l'écran (3). 3.- Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un au moins des contacts (1,2) ou chaque contact comprend un contact roulant (6,7) sur l'écran (3). 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un au moins des contacts (1,2) ou chaque contact, comporte un galet tournant (6,7). 5.- Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un au moins des contacts (1,2) ou chaque contact, comprend un contact frottant (10,14) sur l'écran (3). 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un au moins des contacts (1,2) ou chaque contact, comporte une lame élastique (14). 7 2790138 7.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un au moins des contacts (1,2) ou chaque contact comporte un contact dit mobile (10) monté rotatif et apte à être rappelé élastiquement vers l'autre contact (1). 8.- Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de freinage de l'écran (3) en fin de course dudit écran (3). 9.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'écran précité (3) comporte un moyen pour déplacer ledit contact mobile (10) en fin de course de l'écran (3), de manière à créer un isolement dans l'air. 10.-Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ce déplacement du contact mobile (10) réalise un freinage de l'écran (3) en fin de course dudit écran (3). 11.-Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil comporte une chambre de coupure C et en ce que la chambre comporte un trou calibré apte à comprimer la quantité d'air nécessaire pour freiner l'écran (3) en fin de course. 12.-Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie conductrice (5) de l'écran (3) comporte une pastille (16). 13.-Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pastille (16) est insérée à force ou bouterollé à froid dans l'écran (3). 14.-Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pastille (16) est située par rapport à l'écran (3) de telle manière que seule sa partie arrière (16a) soit dégradée par l'arc pendant la coupure, et que sa partie avant (16c) non dégradée par l'arc assure le passage du courant entre les deux contacts (1,2) en courant nominal. 15.-Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (3) est monté en rotation entre ces deux positions.