Brevet FR3123143A1 — publié le 20221125

L’invention concerne un module de coupure électrique (3) comportant un boitier (5) électriquement isolant, dans lequel sont logés un contact fixe (CF) et un contact mobile (CM) définissant entre eux une zone de coupure (Z) dans laquelle s’étend un arc électrique (E) lors de l’ouverture du circuit électrique. Il comporte un dispositif de soufflage magnétique (10) pourvu d’au moins une source de champ magnétique (11) disposée en regard de ladite zone de coupure (Z) pour déplacer et étirer ledit arc électrique (E) dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan de coupure (P) en direction du boitier (5). Le dispositif de soufflage magnétique (10) comporte en outre un déflecteur (20) électriquement isolant, disposé dans une chambre de coupure (9) pour occuper la majeure partie de l’espace existant entre ladite zone de coupure (Z) et ledit boitier (5), de sorte à créer dans l’intervalle restant au moins une zone de confinement d’arc (21), dans laquelle ledit arc électrique (E) lorsqu’il est soufflé magnétiquement est dévié et contraint pour favoriser son refroidissement et son extinction. Figure pour l’abrégé : Fig 7 Module de coupure électrique équipé d’un dispositif de soufflage magnétique et appareil de coupure électrique comportant un tel module La présente invention concerne un module de coupure électrique équipé d’un dispositif de soufflage magnétique, ledit module de coupure comportant un boitier électriquement isolant, dans lequel sont logés au moins un contact fixe et un contact mobile, ledit contact mobile étant agencé pour se déplacer par rapport audit contact fixe entre une position fermée et une position ouverte sur une trajectoire définissant un plan de coupure, ledit contact fixe et ledit contact mobile définissant entre eux une zone de coupure dans laquelle s’étend un arc électrique notamment lors de l’ouverture du circuit électrique, ledit module de coupure comportant au moins une chambre de coupure délimitée par les parois intérieures dudit boitier et comportant ladite zone de coupure pour gérer ledit arc électrique en vue de couper le courant, et ledit dispositif de soufflage magnétique comportant au moins une source de champ magnétique disposée en regard de ladite zone de coupure. L’invention concerne également un appareil de coupure électrique comportant au moins un module de commande et ledit module de coupure électrique défini ci-dessus. Le soufflage magnétique de l’arc électrique est un principe couramment employé dans les technologies de coupure pour gérer l’arc électrique qui naît en particulier lors de l’ouverture d’un circuit électrique, dans le but de réaliser un gain en performance de coupure et de préserver l’intégrité des contacts fixe et mobile du module de coupure. Le champ magnétique, qui peut être généré par tout type de source de champ magnétique, permet de déplacer l’arc électrique dès sa naissance et de l’étirer rapidement pour accélérer son refroidissement jusqu’à son extinction. Le refroidissement du plasma d’arc a pour effet d’augmenter son impédance, ce qui permet d’augmenter la tension d’arc lors de la coupure. La coupure d’un courant continu (DC) implique que le module de coupure génère plus de tension que la tension du réseau à couper. C’est la raison pour laquelle le principe de soufflage magnétique s’applique particulièrement bien à la coupure du courant DC. Néanmoins, une forte tension de l’arc électrique est aussi intéressante pour la coupure d’un courant alternatif (AC) puisqu’elle permet une limitation du courant lors de la coupure, ayant pour effet de diminuer les dommages dus à l’arc, voire aussi de diminuer le temps de l’arc électrique par un effet limiteur. Par conséquent, le principe de soufflage magnétique de l’arc est tout aussi intéressant pour des courants DC que des courants AC. La publication FR 3 006 101 A1 de la demanderesse propose un module de coupure électrique équipé d’un dispositif de soufflage magnétique non polarisé, qui a l’avantage de fonctionner indépendamment du sens du courant dans ledit module de coupure. Le dispositif de soufflage magnétique comporte à cet effet une source de champ magnétique, telle qu’un aimant permanent disposé de telle façon à ce que la réponse en coupure est inchangée quel que soit le sens du courant. La disposition de l’aimant en face de la zone de coupure permet un soufflage de l’arc électrique important. Le soufflage magnétique se traduit par un allongement de l’arc électrique et une colonne d’arc qui vient lécher les parois intérieures isolantes du boitier. Ces deux phénomènes combinés tendent à refroidir le plasma d’arc qui voit alors son impédance augmenter. Ainsi, la tension d’arc croit de manière brutale, ce qui permet de couper des tensions continues plus importantes. Toutefois, la recherche du gain en performance de coupure est omniprésente. La présente invention vise à améliorer le dispositif de soufflage magnétique décrit entre autre dans la publication de la demanderesse en proposant une solution qui permet d’augmenter encore le refroidissement du plasma d’arc, en vue de générer encore plus de tension d’arc lors de l’interruption du courant, tout en conservant une solution de coupure non polarisée, pouvant s’adapter aisément à différentes configurations d’appareils de coupure électrique, et permettant de faire le choix d’aimants moins performants et donc moins onéreux. Dans ce but, l'invention concerne un module de coupure électrique du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que ledit dispositif de soufflage magnétique comporte en outre au moins un déflecteur électriquement isolant, disposé dans ladite chambre de coupure pour occuper la majeure partie de l’espace existant entre ladite zone de coupure et ledit boitier, de sorte à créer dans l’intervalle restant au moins une zone de confinement d’arc dans laquelle ledit arc électrique, lorsqu’il est soufflé magnétiquement, est dévié et contraint pour favoriser son refroidissement et son extinction. L’ajout du déflecteur dans la chambre de coupure a pour effet d’augmenter le refroidissement du plasma d’arc en confinant l’arc électrique dans un espace étriqué entre deux parois électriquement isolantes. Selon les variantes de réalisation, ladite chambre de coupure peut s’étendre de part et d’autre dudit plan de coupure symétriquement ou non, et ledit déflecteur peut s’étendre également de part et d’autre dudit plan de coupure symétriquement ou non, pour définir au moins deux zones de confinement d’arc en opposition par rapport audit plan de coupure. Dans une forme préférée de l’invention, ladite au moins une source de champ magnétique peut être orientée pour générer au moins un vecteur d’excitation magnétique sensiblement parallèle audit plan de coupure de sorte que la force électromagnétique induite déplace et étire ledit arc électrique dans une direction sensiblement perpendiculaire audit plan de coupure en direction du boitier dans ladite au moins une zone de confinement d’arc. Selon les formes de réalisation choisies, ledit déflecteur peut être mobile et solidaire dudit contact mobile, ou fixe et solidaire dudit boitier. En outre, ledit déflecteur peut être constitué d’une pluralité d’ailettes ou de plaques espacées entre elles et orientées sensiblement perpendiculairement audit plan de coupure. Il peut également être constitué d’une pièce monobloc pleine ou ajourée. Dans la forme préférée de l’invention, ledit déflecteur peut présenter une section en forme de C, sensiblement symétrique par rapport au plan de coupure, comportant deux oreilles séparées par une ouverture centrale agencée pour libérer un passage pour le déplacement dudit contact mobile. Ledit dispositif de soufflage magnétique peut en outre comporter au moins une carcasse agencée pour canaliser le flux magnétique induit par ladite au moins une source de champ magnétique, cette carcasse pouvant être ou non intégrée au boitier et disposée autour au moins de ladite source de champ magnétique et dudit déflecteur. Selon les variantes de réalisation, ladite au moins une source de champ peut être statique et solidaire dudit boitier, ou mobile et solidaire dudit contact mobile. En outre, ledit contact mobile peut être mobile en rotation autour dudit axe central ou en translation parallèlement audit plan de coupure. Si le module de coupure électrique comporte deux contacts fixes symétriques par rapport à un axe central ou un plan médian dudit boitier, et un contact mobile commun aux deux contacts fixes définissant deux zones de coupure symétriques, alors il comporte avantageusement deux chambre de coupure symétriques, et au moins deux déflecteurs électriquement isolants, chacun disposé dans une des chambres de coupure. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: est une vue en perspective d’un appareil de coupure électrique selon l’invention, est une vue de dessus en perspective d’un module de coupure rotatif de l’appareil de la , en position fermée, est une vue de dessus en perspective du module de coupure de la , en position ouverte, est une vue agrandie du détail IV du module de coupure de la , montrant un dispositif de soufflage magnétique, est une vue partielle agrandie du module de coupure de la , montrant le trajet d’un arc électrique à sa naissance dans la chambre de coupure, est une vue similaire à la , montrant le trajet de l’arc électrique soufflé magnétiquement dans la chambre de coupure, est une vue partielle en coupe transversale du module de coupure de la au droit d’une chambre de coupure et d’un dispositif de soufflage magnétique, est une vue similaire à la montrant une variante de réalisation du dispositif de soufflage magnétique, est une vue éclatée d’une partie du dispositif de soufflage magnétique de la , est une vue partielle en coupe transversale similaire à la , de la chambre de coupure et du dispositif de soufflage magnétique de la , est une vue de dessus en perspective d’un module de coupure linéaire d’un autre appareil de coupure selon l’invention, en position fermée, est une vue de dessus en perspective du module de coupure de la , en position ouverte, est une vue en coupe transversale du module de coupure de la au droit des chambres de coupure et des dispositifs de soufflage magnétique, est une vue en coupe transversale du module de coupure de la selon une autre variante de réalisation des dispositifs de soufflage magnétique, est une vue en coupe transversale du module de coupure de la selon une variante du dispositif de soufflage magnétique, et est une vue en perspective similaire à la du module de coupure de la , montrant une autre variante du dispositif chambre de soufflage magnétique. Module de coupure électrique (3, 3’) équipé d’un dispositif de soufflage magnétique (10), ledit module de coupure comportant un boitier (5) électriquement isolant, dans lequel sont logés au moins un contact fixe (CF) et un contact mobile (CM), ledit contact mobile (CM) étant agencé pour se déplacer par rapport audit contact fixe (CF) entre une position fermée et une position ouverte sur une trajectoire définissant un plan de coupure (P), ledit contact fixe (CF) et ledit contact mobile (CM) définissant entre eux une zone de coupure (Z) dans laquelle s’étend un arc électrique (E) notamment lors de l’ouverture du circuit électrique, ledit module de coupure comportant au moins une chambre de coupure (9) délimitée par les parois intérieures dudit boitier (5) et comportant ladite zone de coupure (Z) pour gérer ledit arc électrique (E) en vue de couper le courant, ledit dispositif de soufflage magnétique (10) comportant au moins une source de champ magnétique (11) disposée en regard de ladite zone de coupure (Z), caractérisé en ce que ledit dispositif de soufflage magnétique (10) comporte en outre au moins un déflecteur (20, 20’) électriquement isolant, disposé dans ladite chambre de coupure (9) pour occuper la majeure partie de l’espace existant entre ladite zone de coupure (Z) et ledit boitier (5), de sorte à créer dans l’intervalle restant au moins une zone de confinement d’arc (21, 21’) dans laquelle ledit arc électrique (E), lorsqu’il est soufflé magnétiquement, est dévié et contraint pour favoriser son refroidissement et son extinction. Module de coupure électrique (3, 3’) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre de coupure (9) s’étend de part et d’autre dudit plan de coupure (P) et ledit déflecteur (20, 20’) s’étend également de part et d’autre dudit plan de coupure (P) pour définir au moins deux zones de confinement (21) en opposition par rapport audit plan de coupure (P). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite chambre de coupure (9) est symétrique par rapport audit plan de coupure (P) et ledit déflecteur (20, 20’) est symétrique par rapport audit plan de coupure (P). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite au moins une source de champ magnétique (11) est orientée pour générer au moins un vecteur d’excitation magnétique (M) sensiblement parallèle audit plan de coupure (P) de sorte que la force électromagnétique (F) induite déplace et étire ledit arc électrique (E) dans une direction sensiblement perpendiculaire audit plan de coupure (P) en direction du boitier (5) dans ladite au moins une zone de confinement d’arc (21, 21’). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit déflecteur (20) est mobile et solidaire dudit contact mobile (CM). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit déflecteur (20’) est fixe et solidaire dudit boitier (5). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit déflecteur (20, 20’) est constitué d’une pluralité d’ailettes (25) ou de plaques (24’) espacées entre elles et orientées sensiblement perpendiculairement audit plan de coupure (P). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit déflecteur (20) est constitué d’une pièce monobloc pleine (26) ou d’une pièce monobloc ajourée. Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit déflecteur (20, 20’) présente une section en forme de C, sensiblement symétrique par rapport au plan de coupure (P), comportant deux oreilles (22) séparées par une ouverture centrale (23) agencée pour libérer un passage pour le déplacement dudit contact mobile (CM). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de soufflage magnétique (10) comporte au moins une carcasse (12) agencée pour canaliser le flux magnétique (M) induit par ladite au moins une source de champ magnétique (11). Module de coupure électrique (3, 3’) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite carcasse (12) est intégrée au boitier (5) et disposée autour au moins de ladite source de champ magnétique (11) et dudit déflecteur (20, 20’). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une source de champ (11) est statique et solidaire dudit boitier (5). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite au moins une source de champ (11) est mobile et solidaire dudit contact mobile (CM). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit contact mobile (CM) est mobile en rotation autour dudit axe central (A) ou mobile en translation parallèlement audit plan de coupure (P). Module de coupure électrique (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux contacts fixes (CF) symétriques par rapport à un axe central (A) ou un plan médian (B) dudit boitier (5), et un contact mobile (CM) commun aux deux contacts fixes (CF) définissant deux zones de coupure (Z) symétriques, ledit module de coupure comportant deux chambre de coupure (9) symétriques, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins deux déflecteurs (20, 20’) électriquement isolants, chacun disposé dans une des chambres de coupure (9). Appareil (1) de coupure électrique comportant au moins un module de commande (2) et un module de coupure (3, 3’) selon l’une quelconque des revendications précédentes.