Brevet FR2801418A1 — publié le 20010525

La présente invention concerne la réalisation d'un contacteur ou disjoncteur électrique pour basses tensions et très fortes intensités, destiné plus particulièrement la protection des batteries et des équipements électriques associés. Les matériels existant sur le marché, tels les contacteurs relais ou télérupteurs répondent mal au besoin des systèmes fonctionnant sur batterie basse tension car ceux-ci, lorsqu'ils sont capables de couper de fortes intensités, sont généralement dimensionnés pour fonctionner en moyenne tension et sont, de ce fait, lourds, encombrants et chers. Par ailleurs ils consomment beaucoup de puissance à l'état fermé, ce qui est incompatible avec le besoin des équipements fonctionnant sur batterie. Certains produits, destinés aux automobiles, camions et bateaux sont d'usage strictement manuel et sont, de ce fait, inaptes à être automatisés en vue de garantir des fonctions de sécurité électrique tout en assurant une facilité d'utilisation suffisante. L'objet de l'invention est l'utilisation de deux effets combinés pour limiter l'action destructrice de l'arc électrique. Le premier est l'effet potentiométrique ou variation de résistance progressive créée au voisinage du contact électrique au moment de l'ouverture, réduisant ainsi rapidement le courant de coupure, le deuxième consistant à transférer l'arc électrique sur des zones des électrodes non impliquées dans la conduction à l'état fermé. Ces deux effets sont obtenus par l'utilisation contacts glissants ou patins, en matériau modérément conducteur, tendre et réfractaire. L'ouverture et la fermeture du contact sont assurées par le déplacement d'une lame glissante en partie conductrice et en partie isolante entre deux patins conducteurs. La partie conductrice de la lame glissante est constituée du même matériau que les patins, la partie isolante en matériau dur et réfractaire. Une variante du dispositif consiste à insérer, l'intérieur de la lame conductrice et des patins, un noyau en alliage malléable et faiblement résistif. Ce noyau, toujours maintenu distant de l'arc électrique grâce à la grande dimension des patins, n'a pas à être en matériau refractaire ce qui en simplifie sa conception. L'invention permet donc de neutraliser l'effet destructeur de l'arc électrique dû à la coupure des courants forts, d'une part en réduisant progressivement courant l'insertion d'une résistance variable induite par le glissement des contacts et d'autre part en rejetant l'arc electrique sur une partie des contacts très réfractaire et intervenant pas ou peu sur la conduction à l'etat fermé. Les dessins annexés illustrent l'invention : figure 1 représente, en coupe, le principe dispositif et sa configuration à l'état fermé et ouvert. En référence au dessin de la figure 1, dispositif de base comporte une lame glissante isolante (5) percée d'un trou recevant la lame conductrice (6), laquelle munie en son centre d'un noyau cylindrique faiblement résistif (7). Cette lame est pincée entre deux patins conducteurs (4), munis également d'un noyau faiblement résistif (3), et pourvus d'une empreinte sphérique concave. Les deux patins sont maintenus en contact avec la lame glissante par deux lames souples (1) munies d'une lle (2). Cette bille permet, par le biais de l'empreinte sphérique patins, d'assurer une articulation et une rotation libres desdits patins. Cette disposition ou tout autre agencement équivalent permet d'assurer un contact sur la totalité de la face plane des patins quel que soit le degré usure ou les erreurs d'alignement du dispositif. Par ailleurs, la liberté en rotation des patins permet répartir l'usure due à l'effet de l'arc sur la totalité de leur périphérie et ainsi d'en augmenter considérablement la longévité. Les lames souples permettent, outre leur fonction de ressort d'appui, d'assurer la conduction du courant électrique. Initialement, dans l'état circuit ferme , la lame conductrice (6) est en position centrale, dans l'axe des patins (4). Le courant est établi à travers noyaux conducteurs (3) et (7). La résistance électrique est très faible. déplacement longitudinal de la lame glissante provoque une augmentation graduelle de la résistance électrique, laquelle a pour effet de réduire rapidement le courant. terme de son déplacement, la lame conductrice (6) rompt circuit électrique entre son bord externe et la partie périphérique des patins (4). L arc électrique, déjà affaibli par la resistance du contact devenue élevée, jaillit alors entre patins et lame conductrice, donc entre des matériaux réfractaires, peu sensibles aux très hautes températures et dont l'altération n'a d'effet sur la qualité électrique du contact. position circuit ouvert les patins (4) sont maintenus séparés par la lame glissante isolante (5). figure 2 représente, en coupe partielle et vue de dessus une application du dispositif pour la réalisation d'un disjoncteur bipolaire. En référence au dessin de la figure 2, lame glissante est constituée d'un disque (5) supportant deux lames résistives (6) équipées chacune d'un noyau bon conducteur (7). Ce disque est solidaire de l'arbre (12) permettant de le man#uvrer en rotation soit par le moteur (8), soit par la manette (9). disque (5) est pincé entre deux paires de patins résistifs (4) équipés d'un noyau bon conducteur (3). patins sont maintenus en pression sur le disque (5) par les billes (2) solidaires des lames élastiques (1). Ces lames élastiques (1) sont maintenues en position par boulons (10), lesquels sont connectés aux arrivées de courant (11). L ouverture et la fermeture des contacts sont réalisés par rotations successives de 900 du disque (5). Selon des modes particuliers de réalisation - la partie conductrice de la lame glissante ainsi que les patins peuvent être réalisés en graphite ou toute nuance à base de carbone. - la partie isolante de la lame peut être réalisée céramique. - le noyau central de la lame conductrice et des patins peut etre réalisé en argent ou alliage d'argent. A titre d'exemple non limitatif, les patins et la lame conductrice auront un diamètre de 20 mm, les noyaux un diamètre de 4 mm, le disque support des lames conductrices diamètre de 64 mm. L'ensemble du dispositif pourra tenir dans un volume de lOOx8Ox8O mm et tolérer des courants de coupure supérieurs à 1000 Ampères sans fatigue significative. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à remplacer les coupe-circuits manuels traditionnellement utilisés dans les applications utilisant des batteries basse tension pour des usages professionnels ou domestiques appliqués aux caravanes et aux bateaux de plaisance. Il offre la possibilité de télécommande et d'automatisation apportant sécurité, facilité et siâreté de fonctionnement. L'absence totale de consommation électrique hors des phases de commutation le rend particulièrement adapté aux applications où l'économie d'énergie est un facteur dimensionnant. REVENDICATIONS 1) Dispositif de commutation électrique de puissance pour basses tensions et courants forts, constitué une lame mince en matériau résistif et réfractaire (6), mobile par glissement longitudinal entre deux patins (4) articulés suivant trois axes et maintenus en pression par des lames souples (1) assurant la continuité électrique et tenue mécanique d'ensemble. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame glissante conductrice (6) est maintenue par une plaque de même épaisseur, mobile longitudinalement et isolante (5). 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les patins (4) servant d'électrodes sont constitués du même matériau conducteur que la lame glissante 4) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que les patins (4) sont articulés suivant trois axes par le biais d'une bille (2) encastrée dans une empreinte sphérique ménagée dans lesdits patins. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble lame conductrice glissante (6), patins (4), billes (2) maintenu en pression par deux lames souples (1) d'amenée et de départ du courant. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les patins (4) lame conductrice glissante (6) peuvent être munis d'un noyau (3) et (7) en matériau bon conducteur de l'électricité. 7) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaque mince (5) de maintien lames conductrices (6) est un disque en matériau isolant et réfractaire dont la rotation permet d'assurer la fermeture ou l'ouverture du circuit électrique par action sur arbre (12). 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le disque (5) support de lame conductrice (6) est actionné par un moteur (8) au moyen de l'arbre (12) pour assurer les fonctions de disjoncteur ou d'interrupteur télécommandé. 9) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le disque (5) peut supporter deux lames conductrices (6) dans les configurations interrupteurs bipolaires. 10) Dispositif selon revendication 8 et 9, caractérisé en ce que l'arbre (12) de rotation du disque (5) support de lame conductrice ( ) peut être également man#uvré à la main par la manette (9).