Brevet FR2981789A1 — publié le 20130426

DISPOSITIF DE COUPURE ELECTRIQUE COMPORTANT UN PONT MOBILE DE CONTACT DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un dispositif électrique de coupure comprend un boîtier dans lequel est disposé au moins un contact fixe comportant une zone de contact et étant relié à une borne électrique de raccordement. Un pont mobile de contact comportant un corps allongé suivant un axe longitudinal et ayant au moins une extrémité sur laquelle est positionnée une zone de contact pouvant collaborer avec une zone de contact d'un contact fixe. Un mécanisme d'actionnement 10 commande l'ouverture des contacts en déplaçant en translation le pont mobile de contact selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La présence de défauts électriques à l'intérieur de dispositifs de coupure tel que des disjoncteurs, des interrupteurs ou contacteurs électriques provoque une 15 brusque ouverture de leurs contacts électriques. Cette séparation rapide des contacts est généralement accompagnée de la naissance d'arc électrique. L'énergie de l'arc et les décharges de gaz accompagnant la naissance dudit arc donnent naissance à des contraintes importantes au niveau des mécanismes et risquent d'endommager le dispositif. 20 Comme décrit dans le brevet FR2577712, l'utilisation d'un écran mobile de coupure d'arc dans un appareil électrique interrupteur de protection unipolaire ou multipolaire est connue. Ce type d'appareil permet de manière traditionnelle une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit ou à une ouverture par commande manuelle. 25 L'utilisation d'un tel écran permet ainsi de laminer l'arc électrique entre les contacts et permet de couper ainsi le courant électrique de court-circuit. En effet, la coupure par écran permet de générer des tensions d'arc importantes quelque soit l'amplitude du courant à couper. A titre d'exemple, la tension d'arc générée peut être supérieure à 500V par pôle. Ce dispositif de coupure est particulièrement destiné à la coupure de courant continu notamment dans les installations de production électrique de type photovoltaïques. L'appareil interrupteur décrit dans la demande EP0310468 permet de solliciter le même écran de coupure d'arc aussi bien lors d'un déclenchement automatique aux fortes surintensités, c'est-à-dire pour des courants de court-circuit, que lors d'une ouverture par commande manuelle aux basses intensités, c'est-à-dire pour des courants de surcharge, voire même à des intensités inférieures ou égales aux 10 intensités nominales. Cependant, bien que présentant une certaine efficacité en terme de coupure, les solutions utilisant un écran de coupure telles que décrites ci-dessus ne peuvent pas toujours être intégrées dans les dispositifs de coupure. En effet, le mécanisme entrainant l'écran et l'écran lui-même nécessitent un volume de 15 fonctionnement non négligeable. Ainsi, ces solutions ne peuvent toujours être adaptées à des appareils de coupure étroits tels que les appareils à double coupure présentant un pont de contact mobile se déplaçant en translation. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de 20 manière à proposer un dispositif comportant des moyens de coupure efficaces et s'intégrant dans des architectures de faible volume interne. Le mécanisme d'actionnement du dispositif de coupure selon l'invention comporte des moyens de retournement du pont mobile de contact. Lesdits moyens sont aptes à déplacer ledit pont mobile de contact entre : 25 une première position de contact où les zones de contacts dudit pont sont en vis-à-vis et en contact avec les zones contacts des contacts fixes ; une seconde position de séparation où ledit pont a effectué une rotation autour d'un axe de pivotement d'un angle de rotation, l'axe de pivotement étant parallèle à l'axe longitudinal. Selon un mode de réalisation de l'invention, dans la seconde position de séparation ; l'angle de rotation du corps du pont mobile de contact est supérieur à 90°, les zones de contact des contacts fixes étant en vis-à-vis une partie dudit corps. De préférence, dans la seconde position de séparation, l'angle de rotation du pont mobile de contact est sensiblement égal à 180°, une partie du pont mobile de contact s'interpose entre les zones de contacts des contacts fixes et les zones de contact dudit pont de manière à ce que lesdites zones soient placées en 10 opposition. Avantageusement, dans la seconde position, la partie du pont mobile de contact s'interposant entre des zones de contact des contacts fixes et dudit pont de séparation comporte un revêtement isolant gazogène. Selon un mode particulier de réalisation de dispositif électrique de coupure, les 15 moyens de retournement comportent une crémaillère apte à collaborer avec une roue dentée positionnée sur le pont mobile de contact, ladite crémaillère collaborant avec ladite roue dentée au cours de son déplacement en translation pour entrainer sa rotation. Avantageusement, la crémaillère est positionnée sur le boitier de manière à 20 collaborer avec la roue dentée dès le début du mouvement en translation du pont mobile de contact se déplaçant de la position de contact vers la position de séparation, le pont mobile de contact étant alors entrainé en rotation autour de son axe de pivotement dès le début du mouvement. Avantageusement, la crémaillère est positionnée sur le boitier de manière à 25 collaborer avec la roue dentée après le début du mouvement en translation du pont mobile de contact se déplaçant de la position de contact vers la position de séparation, le pont mobile de contact étant alors entrainé en rotation autour de son axe de pivotement après une temporisation de fonctionnement. Selon un autre mode particulier de réalisation de dispositif électrique de coupure, les moyens de retournement comportent un ensemble poulies-courroie ou un mécanisme à came-suiveur de came. De préférence, le dispositif électrique de coupure comporte : deux contacts fixes comportant respectivement une zone de contact et étant reliés à une borne électrique de raccordement ; un pont mobile de contact comportant un corps allongé suivant un axe longitudinal et ayant deux extrémités sur lesquelles sont positionnées deux zones de contact pouvant chacune collaborer avec une zone de contact d'un contact fixe. De préférence, l'axe de pivotement du pont mobile de contact (33) est confondu avec l'axe longitudinal (X) dudit pont. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, 15 donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif de coupure comportant un pont mobile de contact selon un mode connu de réalisation ; La figure 2 représente une vue schématique de face d'un dispositif de coupure 20 comportant un pont mobile de contact dans une position d'ouverture des contacts selon un mode de réalisation de l'invention ; La figure 3 représente une vue schématique de face d'un dispositif de coupure comportant un pont mobile de contact dans une position de fermeture des contacts selon un mode de réalisation de l'invention ; 25 Les figures 4 et 5 représentent des vues du pont mobile de contact du dispositif de coupure selon un mode particulier de réalisation de l'invention, dans différentes positions de fonctionnement ; La figure 6 représente une vue schématique de coté d'un dispositif de coupure comportant un pont mobile de contact dans une position d'ouverture des contacts selon la figure 2 ; La figure 7 représente une vue schématique de coté d'un dispositif de coupure comportant un pont mobile de contact dans une position de fermeture des contacts selon la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif électrique de coupure 30 comprend un boîtier 31 en matériau plastique moulé dans lequel sont disposés 10 des contacts électriques. Le boîtier 31, de part sa forme, définit un plan géométrique longitudinal de référence XZ. Un ou plusieurs dispositifs de détection de défauts notamment de court-circuit, agissent sur un mécanisme d'actionnement 34 commandant l'ouverture des contacts électriques. Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures, le 15 dispositif électrique de coupure comprend de préférence deux contacts fixes 32 en U reliés respectivement à une borne électrique de raccordement. Le dispositif électrique de coupure comprend alors de préférence un pont mobile de contact 33 ayant de préférence une forme allongée se développant suivant un axe longitudinal X. 20 Selon un mode préférentiel tel que représenté sur les figures, le pont mobile de contact 33 comprend deux extrémités sur lesquelles sont positionnées deux zones de contact 36 pouvant chacune collaborer respectivement avec une zone de contact 37 d'un contact fixe 32. Selon un mode de réalisation non représenté, le pont mobile de contact 33 25 comporte une seule extrémité sur laquelle est positionnée une zone de contact pouvant collaborer avec une zone de contact du contact fixe. Le pont mobile de contact 33, pouvant se déplacer en translation sous l'action du dispositif d'actionnement 34, permet de relier électriquement les deux contacts 2 9 8 1 7 8 9 fixes 32. En effet, le mécanisme d'actionnement 34 commande l'ouverture des contacts électriques en déplaçant en translation le pont mobile de contact 33 selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal X. Comme représenté sur la figure 2 et 3, le déplacement du pont mobile de contact 33 se fait par exemple sous l'action d'un moyen élastique 25, tel que notamment un ressort hélicoïdal. On définit ainsi deux volumes d'ouverture 35 correspondant à l'espace dans lequel sont disposés un contact fixe 32 et une zone de contact 36 associée au contact mobile 33. En outre, chaque volume d'ouverture 35 est associé à une chambre d'extinction d'arc 10. La chambre d'extinction d'arc 10 s'ouvrant sur le volume d'ouverture 35, est délimitée par deux parois latérales 11 parallèles et placées de part et d'autre du plan géométrique longitudinal de référence XZ, une paroi postérieure 6 éloignée du volume d'ouverture 35, une paroi inférieure 7 et une paroi supérieure 8. La chambre d'extinction d'arc 10 comprend un empilement d'au moins deux ailettes de désionisation 1 planes et perpendiculaires au plan géométrique longitudinal de référence XZ. Lesdites ailettes sont de forme sensiblement rectangulaire et comportent un axe longitudinal 12 ainsi qu'un axe médian 13. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 1 à 4, le mécanisme d'actionnement comporte des moyens de retournement 50 du pont mobile du contact mobile 33. Les moyens de retournement 50 sont aptes à déplacer ledit pont mobile de contact 33 entre une première position de contact et une seconde position de séparation. Dans la première position de contact, les zones de contact 36 du pont mobile de contact 33 sont en vis-à-vis et en contact avec les zones de contact 37 des contacts fixes 32. On entend par « vis-à-vis » le fait que les zones de contact 36 du pont mobile de contact 33 soient placées en face des zones de contact des contacts mobiles 32 de manière à ce que les zones de contact 36 dudit pont soient dans un plan sensiblement parallèle à celui des zones de contact 37 desdits contacts fixes. 2 9 8 1 7 8 9 Dans une seconde position de séparation, les zones de contact 36 du pont mobile de contact 33 sont déplacées pour ne plus être en vis-à-vis et ne plus être en contact avec les zones de contact 37 des contacts fixes 32. Le pont mobile de contact 33 est entrainé en rotation autour d'un axe de pivotement pour effectuer une rotation d'un angle de rotation O. Selon le mode de réalisation, l'axe de pivotement est parallèle à l'axe longitudinal X, de préférence les deux axes étant confondus. Contrairement à la première position de contact, les zones de contact 36 du pont mobile de contact 33 sont alors dans un plan qui n'est plus parallèle à celui supportant les zones de contact 37 desdits contacts fixes. De préférence, 10 l'angle de rotation 8 du pont mobile de contact 33 entre la première position de contact et la seconde position de séparation est supérieur à 90°. Selon un mode particulier de réalisation tel que représenté sur les figures 2 et 3, l'angle de rotation 8 du pont mobile de contact 33 entre la première position de contact (figure 2) et la seconde position de séparation (figure 3) est sensiblement 15 égal à 180°. Selon ce mode de réalisation, une partie du pont mobile de contact 33 s'interpose entre les zones de contacts 37 des contacts fixes 32 et les zones de contact 36 dudit pont de manière à ce que lesdites zones soient placées en opposition. On entend par « opposition » le fait que les zones de contact 36 dudit pont sont dans un plan sensiblement parallèle à celui des zones de contact 37 20 desdits contacts fixes 32 mais séparées par à la fois par un entrefer et par le pont mobile de contact 33. Autrement dit, le pont mobile de contact s'interpose entre les zones de contact. Selon une variante de ce mode particulier de réalisation, dans la seconde position de séparation, la partie pont mobile de contact 33 s'interposant entre les 25 zones de contact 36, 37 des contacts fixes 32 et dudit pont comporte un revêtement isolant gazogène. Selon un mode particulier de réalisation tel que représenté sur les figures 2 à 6, les moyens de retournement 50 comportent une crémaillère 41 apte à collaborer avec une roue dentée 42. La crémaillère 41 est de préférence fixée sur le boitier 30 31 et la roue dentée 42 est de préférence solidaire du pont mobile de contact 33. La crémaillère 41 est destinée à collaborer avec la roue dentée 42 du pont mobile de contact 33 au cours de son déplacement en translation pour entrainer ledit pont en rotation autour de son axe de pivotement. Le mouvement du pont mobile de contact 33 est réversible. En effet, les moyens de retournement 50 agissent aussi sur ledit pont au moment de la fermeture des contacts électriques. Le pont mobile de contact passe alors d'une position de séparation vert une position de contact. L'appareillage fonctionne de la manière suivante. Lors de l'apparition d'un court circuit, le champ électromagnétique induit par le courant circulant dans les conducteurs et notamment dans les contacts fixes 32, engendre dans le pont 10 mobile contact 33 des forces électrodynamiques qui repoussent ledit pont dans une position de séparation, ce mouvement étant par la suite confirmé par l'ouverture du mécanisme d'actionnement via le mécanisme 34. Dès la séparation des contacts 32, 33, un arc électrique naît entre lesdits contacts. Cet arc est poussé dans la chambre d'extinction d'arc 10 par les forces électrodynamiques. 15 Suivant une première variante de réalisation, la collaboration entre la crémaillère 41 et la roue dentée 42 se fait dès le début du mouvement en translation du pont mobile de contact 33 se déplaçant de la position de contact vers la position de séparation. Le pont mobile de contact 33 est alors entrainé en rotation autour de son axe de pivotement dès le début du mouvement et est soumis à un 20 mouvement combiné de translation et de rotation. Suivant une seconde variante de réalisation, la collaboration entre la crémaillère 41 et la roue dentée 42 se fait après une temporisation de fonctionnement. Ainsi, dans une première phase du mouvement tel que représentée sur la figure 4, le pont mobile de contact 33 se déplace uniquement en translation. Dans la 25 première phase du mouvement, le pont mobile de contact 33 est soumis à un mouvement simple de translation. Pendant cette première phase du mouvement, les zones de contact 36 dudit pont se séparent des zones de contact 37 des contacts fixes mais restent cependant en vis-à-vis. Dans une seconde phase du mouvement tel que représentée sur la figure 5, la crémaillère 41 rentre en contact 30 avec la roue dentée 42. Le pont mobile de contact est alors entrainé en rotation autour de son axe de pivotement. En outre, les zones de contact 36 dudit pont ne sont plus en vis-à-vis des zones de contact 37 des contacts fixes 32. Dans la deuxième phase du mouvement, le pont mobile de contact 33 est soumis à un mouvement combiné de translation et de rotation. Selon d'autres modes de réalisation non représentés, la crémaillère et la roue 5 dentée peuvent être remplacées par d'autres moyens de friction tels qu'une ensemble poulies-courroie ou un mécanisme à came-suiveur de came.