Brevet FR3050566A1 — publié le 20171027

Disjoncteur à coupure dans l'air présentant une chambre de coupure d'arc électrique améliorée La présente invention concerne un disjoncteur comportant une chambre de coupure d'un arc électrique améliorée. De façon connue, les disjoncteurs permettent d'interrompre la circulation d'un courant électrique au sein d'un circuit électrique, tel qu'un réseau de distribution domestique ou industriel. Typiquement ils comportent des contacts électriques séparables raccordés à des terminaux d'entrée et de sortie d'un courant électrique. Ces contacts électriques sont sélectivement déplaçables entre une position fermée, dans laquelle ils permettent au courant électrique de circuler entre les terminaux et, alternativement, une position ouverte dans laquelle ils sont distants l'un de l'autre afin d'empêcher la circulation de ce courant électrique. Lorsque ces contacts électriques sont déplacés vers leur position ouverte en présence d'un courant électrique, il peut se former un arc électrique entre ces deux contacts électriques. Dans le cas des disjoncteurs à coupure dans l'air, cet arc électrique ionise l'air ambiant présent dans le disjoncteur, ce qui génère des gaz, dits gaz de coupure, qui sont ensuite rejetés à l'extérieur du disjoncteur. L'arc électrique est ensuite éteint par une chambre de coupure d'arc du disjoncteur, afin d'interrompre la circulation du courant électrique. Une telle chambre de coupure comporte des plaques de séparation métalliques empilées horizontalement à distance les unes des autres, qui permettent de fractionner l'arc électrique et d'absorber une partie de son énergie, contribuant ainsi à son extinction. Ces plaques de séparation sont maintenues en place au moyen de parois verticales, aussi nommées joues ou flasques, qui délimitent des bords latéraux de la chambre de coupure. Typiquement, pour des disjoncteurs à basse tension, c'est-à-dire inférieure ou égale à 1500 VAC ou 1500 VDC, et à forte intensité, c'est-à-dire supérieure ou égale à 1 kA, ces parois sont réalisées en tissu polyamide imprégné de résine thermodurcissable. Un tel disjoncteur est par exemple connu du document EP 1 020 882 A1. Les chambres de coupure ainsi réalisées ne donnent cependant pas satisfaction lorsque la chambre de coupure est soumise de façon répétée à des arcs électriques pour des courants d'intensité inférieure à 10kA. En particulier, dans le cas de courants d'intensité comprise entre 800A et 4000A et pour des tensions électriques supérieures à 690V AC, on constate que l'arc électrique formé lors de l'ouverture des contacts tend à séjourner pendant une durée prolongée à l'entrée de la chambre de coupure, au niveau 3050566 2 des jonctions entre les plaques de séparation et les parois verticales de la chambre de coupure. Par « durée prolongée », on entend par exemple une durée supérieure ou égale à 5ms ou supérieure ou égale à 10ms après l'ouverture des contacts. Cela entraîne une érosion des parois latérales, conduisant à une usure prématurée de la chambre de 5 coupure et compromettant ainsi son bon fonctionnement. En particulier, une dégradation trop importante des parois latérales réduit l'efficacité de la chambre de coupure d'arc et peut entraîner un échec de coupure du disjoncteur. La fiabilité du disjoncteur est donc réduite. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention, en 10 proposant un disjoncteur pourvu d'une chambre de coupure d'arc électrique présentant une durabilité accrue et une meilleure résistance à l'usure lorsque le disjoncteur est utilisé pour des basses tensions et des courants électriques d'intensité élevée. A cet effet, l'invention concerne un disjoncteur à coupure dans l'air, comportant - deux contacts électriques séparables raccordés à des terminaux d'entrée et de 15 sortie d'un courant électrique ; - une chambre de coupure d'un arc électrique, pour éteindre un arc électrique formé lors de la séparation des contacts électriques, cette chambre de coupure comportant un empilement de plaques de séparation espacées les unes des autres et des parois latérales disposées de part et d'autre de l'empilement, les plaques de maintien 20 étant fixées aux parois latérales, chaque paroi latérale comportant un tissu polyamide imprégné de résine thermodurcissable et étant dépourvue de fibres de verre, La chambre de coupure comporte en outre des éléments de protection en polyamide réticulé, les éléments de protection étant placés à l'intérieur de la chambre de coupure, le long des parois latérales de part et d'autre de l'empilement, au niveau de 25 zones de jonction entre les parois latérales et les plaques de maintien, les éléments de protection recouvrant des coins des plaques de séparation adjacents aux parois latérales, de sorte à séparer ces coins des plaques de séparation des contacts électriques. Grâce à l'invention, les éléments de protection placés au niveau des zones jonctions empêchent l'arc électrique formé lors de l'ouverture des contacts d'endommager 30 les parois de la chambre de coupure, notamment lorsque cet arc électrique séjourne pendant une durée prolongée à l'entrée de la chambre de coupure. Les parois latérales présentent donc une durabilité et une résistance à l'usure améliorées. La fiabilité du disjoncteur en est ainsi augmentée. 3050566 3 Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel appareil électrique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Chaque élément de protection comporte des logements délimités par des doigts, 5 un coin d'une plaque de séparation de l'empilement étant reçu à l'intérieur de chaque logement. - Chaque élément de protection présente une face latérale incurvée s'étendant, avec une forme concave, depuis la paroi latérale adjacente à l'élément de protection, vers une région centrale de l'empilement. 10 - La distance entre une zone de formation d'arc électrique entre les contacts électriques et chaque élément de protection est supérieure ou égale à 5mm, de préférence supérieure ou égale à 7mm, de préférence encore comprise entre 12mm et 15mm. - Les éléments de protection en polyamide réticulé comportent chacun un 15 matériau minéral avec une concentration massique inférieure ou égale à 40%, le matériau minéral étant différent des fibres de verre. - Le matériau minéral est la wollastonite. - Le matériau polyamide réticulé des éléments de protection est du polyamide 6,6. - Les éléments de protection s'étendent essentiellement parallèlement à 20 l'empilement, depuis une extrémité inférieure de l'empilement, jusqu'à un rebord inférieur d'une corne supérieure d'arc placée au-dessus de l'empilement. - Le volume de matière des éléments de protection de la chambre de coupure est inférieur ou égal à 10cm3, de préférence inférieur ou égal à 5cm3. - Les éléments de protection sont fixés aux parois latérales au moyen de rivets. 25 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation d'un disjoncteur donné uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une illustration, selon une vue en coupe longitudinale, d'une 30 portion d'un disjoncteur comportant une chambre de coupure d'arc électrique selon l'invention ; - la figure 2 est une illustration, selon une vue en perspective, d'une chambre de coupure d'arc électrique du disjoncteur de la figure 1 ; - la figure 3 est une illustration, selon une vue en perspective partiellement éclatée, 35 de la chambre de coupure d'arc électrique de la figure 2 ; 3050566 4 - la figure 4 est une illustration partiellement écorchée de la chambre de coupure d'arc électrique des figures 2 et 3, selon une vue latérale dans un plan médian de cette chambre de coupure d'arc électrique ; - la figure 5 est une vue rapprochée de la zone V de la figure 4. 5 La figure 1 représente un disjoncteur 2 destiné à être utilisé dans un circuit électrique, afin de permettre l'interruption d'une alimentation en courant électrique de ce circuit électrique, par exemple lorsqu'une anomalie de fonctionnement est détectée, telle qu'un court-circuit ou une surintensité. Dans cet exemple, le disjoncteur 2 est un disjoncteur à basse tension et à courant 10 alternatif, prévu pour une tension électrique supérieure ou égale à 690 V AC et pour des courants électriques d'intensité supérieure à 1[ REVENDICATIONS1.- Disjoncteur (2) à coupure dans l'air, comportant : - deux contacts électriques (10, 12) séparables raccordés à des terminaux d'entrée (6) et de sortie (8) d'un courant électrique ; - une chambre de coupure (18) d'un arc électrique, pour éteindre un arc électrique formé lors de la séparation des contacts électriques (10, 12), cette chambre de coupure (18) comportant un empilement (20) de plaques de séparation (22) espacées les unes des autres et des parois latérales (24) disposées de part et d'autre de l'empilement (20), les plaques de maintien (22) étant fixées aux parois latérales (24), chaque paroi latérale (24) comportant un tissu polyamide imprégné de résine thermodurcissable et étant dépourvue de fibres de verre ; caractérisé en ce que la chambre de coupure (18) comporte en outre des éléments de protection (40) en polyamide réticulé, les éléments de protection (40) étant placés à l'intérieur de la chambre de coupure, le long des parois latérales (24) de part et d'autre de l'empilement (20), au niveau de zones de jonction entre les parois latérales (24) et les plaques de maintien (22), les éléments de protection (40) recouvrant des coins (49) des plaques de séparation (22) adjacents aux parois latérales (24), de sorte à séparer ces coins (49) des plaques de séparation (22) des contacts électriques (10, 12). 2.- Disjoncteur (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de protection (40) comporte des logements (48) délimités par des doigts (46), un coin (49) d'une plaque de séparation (22) de l'empilement (20) étant reçu à l'intérieur de chaque logement (48). 3.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément de protection (40) présente une face latérale (44) incurvée s'étendant, avec une forme concave, depuis la paroi latérale (24) adjacente à l'élément de protection (40), vers une région centrale de l'empilement (20). 4.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance (D'1) entre une zone de formation (Z) d'arc électrique entre les contacts électriques (10, 12) et chaque élément de protection (40) est supérieure ou égale à 5mm, de préférence supérieure ou égale à 7mm, de préférence encore comprise entre 12mm et 15mm. 3050566 15 5.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de protection (40) en polyamide réticulé comportent chacun un matériau minéral avec une concentration massique inférieure ou égale à 40%, le matériau minéral 5 étant différent des fibres de verre. 6.- Disjoncteur (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau minéral est la wollastonite. 10 7.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polyamide réticulé des éléments de protection (40) est du polyamide 6,6. 8.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de protection (40) s'étendent essentiellement parallèlement à 15 l'empilement (20), depuis une extrémité inférieure de l'empilement (20), jusqu'à un rebord inférieur (29) d'une corne supérieure d'arc (26) placée au-dessus de l'empilement (20). 9.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume de matière des éléments de protection (40) de la chambre de coupure (18) 20 est inférieur ou égal à 10cm3, de préférence inférieur ou égal à 5cm3. 10.- Disjoncteur (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de protection (40) sont fixés aux parois latérales (24) au moyen de rivets (50). 25