Interrupteur de protection à écran de coupure d'arc

Description

[0001] La présente invention concerne un appareil électrique interrupteur de protection unipolaire ou multipolaire permettant une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit ou à une ouverture par commande manuelle et comportant dans un boîtier :

• au moins un contact fixe et un contact mobile,
• un bras déplaçable portant le contact mobile et sollicité élastiquement dans le sens de la fermeture des contacts,
• un organe déclencheur actionnant en réponse à une surintensité de court-circuit, une serrure de déclenchement automatique coopérant avec le bras porte-contact pour entraîner un déplacement de ce dernier dans le sens de l'ouverture des contacts,
• un écran mobile de coupure d'arc occupant une position de repos vers laquelle il est rappelé par un ressort et étant entraîné par l'organe déclencheur en réponse à une surintensité de court-circuit pour s'interposer entre les contacts,
• un organe de commande manuelle relié à un basculeur mobile présentant un premier élément d'appui faisant office d'organe d'entraînement du bras porte-contact, pour entraîner, par manoeuvre de l'organe de commande manuelle, un déplacement dudit bras dans le sens de l'ouverture des contacts.

[0002] Un tel appareil interrupteur dit à écran de coupure d'arc est décrit dans le brevet FR-A- 2 577 712 ou le brevet EP-A- 0 193 440. Cet appareil est un sectionneur-disjoncteur dont le rôle est d'isoler électriquement et de protéger contre les courts-circuits un ensemble départ-moteur (contacteur, relais thermique).

[0003] On sait par ailleurs qu'il peut être demandé à un même interrupteur de protection assurant une coupure à la suite d'un déclenchement automatique sur court-circuit, de pouvoir également couper des courants de surcharge, fixés par les normes, en réponse à l'actionnement d'un organe de commande manuelle.

[0004] Or, jusqu'à présent, dans la technique de coupure par écran, notamment dans les appareils de disjonction du type décrit dans le brevet déjà cité, l'écran de coupure d'arc n'est sollicité par l'organe de déclenchement automatique sur court-circuit qu'à partir du seuil de déclenchement de celui-ci et ne participe donc qu'à la coupure en cas de court-circuit. Tel est le cas notamment de l'interrupteur décrit dans le brevet EP-A 0 189 689.

[0005] D'une façon analogue à celle décrite dans le brevet EP-A 0 236 576, la présente invention a notamment pour but 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 tant pour des courants de surcharge que pour des courants de valeur inférieure ou égale à celle du courant nominal de l'appareil.

[0006] Toutefois, contrairement au brevet précité, elle a en outre pour but de parvenir à ce résultat en évitant toute interférence entre le mécanisme de commande manuelle et le mécanisme de déclenchement automatique et ce, de manière à permettre à ce dernier d'obtenir une plus grande rapidité de coupure.

[0007] Selon l'invention, un appareil interrupteur de protection du type décrit précédemment, est plus particulièrement caractérisé en ce que le basculeur présente en outre un élément d'entraînement qui coopère avec l'écran pour entraîner celui-ci à l'encontre de son ressort de rappel lors d'une ouverture manuelle, le susdit élément d'appui et ledit élément d'entraînement étant positionnés l'un par rapport à l'autre sur le basculeur de manière à assurer d'abord l'ouverture des contacts par l'intermédiaire de l'élément d'appui, puis l'interposition de l'écran entre les contacts une fois ouverts, grâce à l'élément d'entraînement.

[0008] La solution proposée permet ainsi de bénéficier de l'action de l'écran grâce à une simple liaison mécanique entre l'organe de commande manuelle et l'écran, afin de favoriser la coupure lors d'une ouverture manuelle.

[0009] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe d'entraînement de l'écran en cas d'ouverture manuelle est constitué par un doigt en saillie qui est formé sur un basculeur mobile entraîné par l'organe de commande manuelle et qui coopère lors d'une ouverture manuelle avec un épaulement prévu sur l'écran. Dans le cas d'un écran de coupure d'arc du type rotatif, ledit épaulement est formé, de préférence, sur la périphérie de l'écran.

[0010] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
Les figures 1 à 4 représentent schématiquement en élévation un interrupteur de protection conforme à l'invention, respectivement dans les positions de fermeture, de coupure sur court-circuit, d'ouverture manuelle et de réarmement consécutivement à un déclenchement sur court-circuit ;
La figure 5 est une vue de face de l'interrupteur dans une version tripolaire.

[0011] Sur les figures 1 à 4, un appareil interrupteur à seuil d'intensité, désigné par le repère général 10, comporte un boîtier 11 dans lequel sont logés au moins un contact fixe 12 et un contact mobile 13 porté par un bras de contact 14 lequel est monté à pivotement sur un palier 15 d'axe A1 dans le boîtier 11 et est sollicité dans le sens de la fermeture des contacts par un ressort de rappel non figuré. Le contact fixe 12 est raccordé à une borne d'entrée 16 via une liaison électrique 17 comprenant une bobine 18 appartenant à un électroaimant qui constitue l'organe de déclenchement automatique sur court-circuit 19 de l'appareil considéré, tandis que le contact mobile 13 est relié par une liaison conductrice 20 à une borne de sortie 22.

[0012] En position de fermeture des contacts 12, 13, représentée figure 1, le courant entrant par la borne 16 traverse la bobine 18 et les contacts fermés 12, 13 avant de sortir par la borne opposée 22.

[0013] A l'intérieur de la bobine 18 du déclencheur électromagnétique 19 est monté à coulissement un noyau magnétique 24 conformé en plongeur qui est apte à actionner en position attirée suite à un court-circuit une serrure de déclenchement schématisée en 25 elle-même agissant sur le bras portecontact 14 dans le sens d'ouverture des contacts (figure 2).

[0014] Un écran de coupure 27 en matériau isolant, connu en soi, est monté à rotation sur un pivot fixe 28, d'axe X-X paralléle à l'axe A1, dans le boitier 11 et est actionné directement ou indirectement par le noyau plongeur 24 du déclencheur électromagnétique 19 en réponse à une surintensité de court-circuit pour s'interposer entre les contacts fixe 12 et mobile 13 (figure 2) afin de contribuer à étirer, refroidir et déstabiliser l'arc de coupure. Dans le présent exemple de réalisation, l'écran rotatif 27 est directement accroché sur une queue 29 du noyau plongeur 24 et est propulsable par celle-ci à l'encontre d'un ressort de rappel schématisé en 30 sous l'action du noyau plongeur lors d'un court-circuit.

[0015] Un bouton de commande manuelle 32 situé à l'extérieur du boitier 11 coopère avec un basculeur de commande 33 du bras porte-contact ; le bouton est monté pivotant autour d'un axe A2 perpendiculaire à l'axe A1, tandis que le basculeur est monté à pivotement sur un palier 34 d'axe A3 parallèle à l'axe A1. Une liaison mécanique appropriée à engrénement et/ou à came permet de transformer le mouvement rotatif du bouton 32 en un mouvement rotatif corrélatif du basculeur 33. Dans le présent exemple de réalisation, le basculeur 33 comprend une empreinte à deux encoches 33a, 33b destinées à coopérer avec une pièce de liaison 36 portant des tenons 36a, 36b ; la pièce 36 est susceptible de tourner autour de l'axe A2 en réponse au pivotement du bouton 32 et elle présente à cet effet un carré 36c coopérant avec un évidement 32a du bouton 32.

[0016] Le basculeur 33 présente une saillie ou autre élément d'appui 38 susceptible d'application sur le bras portecontact 14 pour entraîner un déplacement de celui-ci dans le sens d'ouverture des contacts en réponse au pivotement du basculeur sous l'action du bouton 32 lors d'une commande manuelle d'ouverture (figure 3).

[0017] Conformément à l'invention, il est également prévu sur le basculeur 33 un élément d'entraînement 39 destiné à coopérer avec l'écran 27 lors du pivotement du basculeur en cas d'ouverture manuelle afin d'entraîner en rotation l'écran 27 dans le sens de son interposition entre les contacts. Cet élément d'entraînement 39 est présentement réalisé sous la forme d'un doigt en saillie qui vient s'appliquer contre un épaulement 27a prévu sur la périphérie de l'écran 27 en réponse au pivotement du basculeur 33 suite à une ouverture manuelle de façon à entraîner l'écran à l'encontre de son ressort de rappel 30 et ce, jusqu'à l'interposition dudit écran entre les contacts (figure 3). Le doigt 39 du basculeur 33 est par ailleurs conformé de manière à être en engagement avec l'écran 27 pendant toute la course du basculeur entre les positions extrêmes de fermeture et d'ouverture des contacts.

[0018] L'élément d'appui 38 et le doigt d'entraînement 39 du basculeur 33 sont disposés l'un par rapport à l'autre de manière que le pivotement du basculeur lors d'une commande manuelle d'ouverture provoque d'abord la séparation des contacts au moyen de l'élément d'appui 38, puis l'interposition de l'écran 27 entre les contacts ouverts au moyen du doigt d'entraînement 39.

[0019] L'appareil interrupteur 10 décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante :
Dans la position de fermeture des contacts (figure 1), le bouton 32 susceptible de rotation autour de l'axe A2 occupe la position marche (notée "1" sur la figure 5) et coopère par l'intermédiaire de la pièce de liaison 36 à tenons 36a, 36b avec l'empreinte à encoches 33a, 33b du basculeur 33. Le doigt 39 du basculeur 33 n'est pas appliqué en position de fermeture contre l'épaulement 27a de l'écran 27.

[0020] L'appareil parvient à la position de déclenchement représentée figure 2 lorsqu'un courant de court-circuit parcourt la bobine 18 de l'électroaimant déclencheur 19. Le noyau plongeur 24 est alors attiré et se déplace vers la gauche à l'encontre d'un ressort de rappel schématisé en 40 en actionnant la serrure 25, laquelle serrure fait pivoter en sens antihoraire le bras porte-contact 14, et en faisant tourner en sens horaire l'écran 27 qui s'interpose entre les contacts fixe 12 et mobile 13 afin de favoriser la coupure de l'arc.

[0021] Au cours de ce déclenchement sur court-circuit, le basculeur 33 ne change pas de position.

[0022] Pour couper un courant de surcharge, ou même pour interrompre le circuit en service normal, l'appareil est mis dans la position d'ouverture (figure 3) lorsque l'opérateur fait tourner le bouton 32 autour de l'axe A2 pour le porter de la position marche à la position arrêt (notée "0" sur la figure 5). La rotation du bouton 32 est alors de 90° mais peut bien entendu s'effectuer sur un angle différent.

[0023] La rotation du bouton 32 de "1" vers "0" détermine la rotation autour de l'axe A2 de la pièce de liaison 36 dont le tenon 36a s'engage dans l'encoche 33b de l'empreinte du basculeur 33. Il en résulte un pivotement antihoraire du basculeur 33 autour de l'axe A3 au cours duquel, d'une part, l'élément d'appui 38 entraîne un pivotement antihoraire du bras porte-contact 14 et, d'autre part, le doigt 39 est en appui contre l'épaulement 27a de l'écran et entraîne en sens horaire l'écran rotatif 27 qui s'interpose en fin de pivotement du basculeur 33 entre les contacts fixe 12 et mobile 13 pour favoriser la coupure de l'arc. Malgré les mouvements de rotation inverses du basculeur 33 et de l'écran 27, le doigt 39 du basculeur 33 reste engagé dans l'épaulement 27a de l'écran 27 en fin de pivotement du basculeur (voir figure 3).

[0024] On notera que le déplacement angulaire du bras porte-contact 14 lors d'une ouverture manuelle est supérieur à celui dudit bras lors d'un déclenchement sur court-circuit, comme cela est connu d'après le brevet FR - 2 577 712.

[0025] Etant donné que le noyau plongeur 24 du déclencheur électromagnétique 19 reste en position de repos au cours de la phase d'ouverture manuelle qui vient d'être décrite, il n'actionne donc pas la serrure 25, ce qui permet d'éviter le déverrouillage de ladite serrure et, par conséquent, son réarmement.

[0026] Dans ces conditions, après ouverture par commande manuelle, la remise en position de fermeture de l'appareil s'effectue simplement par rotation horaire du bouton 32 de "0" vers "1". La rotation du bouton 32 entraîne un pivotement horaire du basculeur 33 qui autorise, par l'effacement de l'élément 38 et du doigt 39 et sous l'action du ressort 30, la rotation antihoraire de l'écran 27 conjuguée avec la fermeture des contacts 12, 13 jusqu'à la position de la figure 1.

[0027] Après déclenchement sur court-circuit, le réarmement (figure 4) s'effectue par rotation du bouton 32 en sens antihoraire au-delà de la position "0" de la figure 5 jusqu'à la position notée "RESET" sur la même figure. Le noyau plongeur 24 et l'écran 27 (en traits pleins sur la figure 4) étant revenus à leur position de repos, cette rotation du bouton 32 provoque un pivotement antihoraire du basculeur 33 dont le doigt 39, illustré en traits mixtes figure 4, vient s'appliquer contre l'épaulement 27a de l'écran 27 et entraîne celui-ci en sens horaire jusqu'à la position illustrée en traits mixtes figure 4, et dont l'élément d'appui 38 entraîne un déplacement angulaire du bras porte-contact 14 légèrement supérieur à celui dudit bras en cas d'ouverture manuelle, autorisant le réarmement de la serrure 25.

[0028] Lorsque le bouton 32 est remis à sa position "1", il provoque un pivotement horaire du basculeur 33 qui autorise, par l'effacement de l'élément 38 et du doigt 39 et sous l'action du ressort 30, la rotation antihoraire de l'écran 27 conjuguée avec la fermeture des contacts 12, 13 pour reprendre la position initiale de la figure 1.

[0029] Dans une version multipolaire de l'interrupteur, la commande manuelle des bras ou ponts de contact 14 des divers pôles s'effectue à partir du bouton 32 sur autant de basculeurs 33 qu'il y a de pôles, les basculeurs 33 étant accouplés entre eux.

Revendications

1. Appareil électrique interrupteur de protection permettant une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit ou à une ouverture par commande manuelle, comportant dans un boîtier (11) :

- au moins un contact fixe (12) et un contact mobile (13),

- un bras déplaçable (14) portant le contact mobile (13) et sollicité élastiquement dans le sens de la fermeture des contacts,

- un organe déclencheur (19) actionnant en réponse à une surintensité de court-circuit une serrure de déclenchement automatique (25) coopérant avec le bras porte-contact (14) pour entraîner un déplacement de ce dernier dans le sens de l'ouverture des contacts,

- un écran mobile (27) de coupure d'arc occupant une position de repos vers laquelle il est rappelé par un ressort (30) et étant entraîné par l'organe déclencheur en réponse à une surintensité de court-circuit pour s'interposer entre les contacts,

- un organe de commande manuelle (32) relié à un basculeur mobile (33) présentant un premier élément d'appui (38) faisant office d'organe d'entraînement du bras porte-contact (14), pour entraîner par manoeuvre de l'organe de commande manuelle (32) un déplacement dudit bras (14) dans le sens de l'ouverture des contacts.

caractérisé en ce que le basculeur (33) présente en outre un élément d'entraînement (39) qui coopère avec l'écran (27) pour entraîner celui-ci à l'encontre de son ressort de rappel (30) lors d'une ouverture manuelle, le susdit élément d'appui (38) et ledit élément d'entraînement (39) étant positionnés l'un par rapport à l'autre sur le basculeur (33) de manière à assurer d'abord l'ouverture des contacts par l'intermédiaire de l'élément d'appui (38), puis l'interposition de l'écran (27) entre les contacts une fois ouverts, grâce à l'élément d'entraînement (39).

2. Appareil électrique interrupteur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'organe d'entraînement de l'écran est constitué par un doigt en saillie (39) formé sur le basculeur (33) et coopèrant avec un épaulement (27a) prévu sur l'écran (27) lors d'une ouverture manuelle.

3. Appareil électrique interrupteur selon la revendication 2, dans lequel l'écran (27) de coupure d'arc est du type rotatif.,
caractérisé en ce que l'épaulement (27a) est formé sur la périphérie de l'écran.

4. Appareil électrique interrupteur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que le basculeur (33) est monté pivotant sur un palier (34) d'axe parallèle à l'axe de rotation de l'écran (27).

5. Appareil électrique interrupteur selon l'une des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce que le basculeur (33) est également pourvu de l'organe d'entraînement (38) du bras porte-contact, les organes d'entraînement respectifs (38,39) du bras porte-contact (14) et de l'écran (27) étant positionnés l'un par rapport à l'autre sur le basculeur (33) de telle sorte que, à la suite de la manoeuvre de l'organe de commande manuelle (32), le déplacement du basculeur produise d'abord l'ouverture des contacts, puis l'interposition de l'écran entre les contacts.

Claims

1. Single-pole or multi-pole protective electrical switch device for cutting off current after automatic tripping in the event of a short-circuit overcurrent or in response to manual operation, the device comprising in a casing:

- at least one fixed contact (12) and one mobile contact (13),

- a movable arm (14) carrying the mobile contact (13) and spring-loaded in the direction of closing the contacts,

- a trip member (19) operating in response to a short-circuit overcurrent, an automatic trip lock (25) cooperating with the contact-holder arm (14) to displace the latter in the direction of opening the contacts,

- a mobile arc cut-off screen (27) occupying a rest position into which it is urged by a return spring (30) and which is inserted between the contacts by the trip member in response to a short-circuit overcurrent,

- a manual operation member (32) coupled to a mobile swing arm (33) having a first bearing member (38) serving as a contact-holder arm (14) drive member adapted to displace said arm (14) in the direction of opening the contacts by operation of the manual operation member (32),

characterised in that the swing arm (33) further comprises a drive member (39) which cooperates with the screen (27) to drive the latter against its return spring (30) during manual opening of the contacts, said bearing member (38) and said drive member (39) being positioned relative to each other on the swing arm (33) in such a way that the bearing member (38) first opens the contacts and the drive member (39) then inserts the screen (27) between the opened contacts.

2. Electrical switch device according to claim 1,
characterised in that the screen drive member comprises a projecting finger (39) on the swing arm (33) and cooperating with a shoulder (27a) on the screen (27) during manual opening of the contacts.

3. Electrical switch device according to claim 2, in which the screen (27) for cutting the arc is of the rotary type,
characterised in that the shoulder (27a) is at the periphery of the screen.

4. Electrical switch device according to claim 3,
characterised in that the swing arm (33) is pivotally mounted on a bearing (34) whose axis is parallel to the rotation axis of the screen (27).

5. Electrical switch device according to any one of claims 2 to 4,
characterised in that the swing arm (33) further comprises the contact-holder arm drive member (38), the respective drive members (38, 39) of the contact-holder arm (14) and of the screen (27) being positioned relative to each other on the swing arm (33) such that, after operation of the manual operation member (32), displacement of the swing arm first opens the contacts and then inserts the screen between the contacts.

Ansprüche

1. Elektrische Schutzschaltvorrichtung zur Stromunterbrechung durch automatische Auslösung bei Kurzschlussüberstrom oder durch Öffnung von Hand, welche in einem Gehäuse (11) aufweist :

- mindestens einen stationären (12) und einen beweglichen (13) Kontakt,

- einen verschiebbaren Arm (14), welcher den beweglichen Kontakt (13) trägt und elastisch in Richtung der Schliessung der Kontakte belastet wird,

- ein Auslöseorgan (19), das, infolge eines Kurzschlussüberstroms, ein automatisches Auslöseschloss (25) betätigt, welches mit dem Kontakthalterarm (14) zusammenwirkt, um letzteren in Richtung der Kontaktöffnung zu verschieben,

- eine bewegliche Blende (27), zur Unterbrechung des Lichtbogens, die eine Ruhestellung einnimmt, in die sie durch eine Rückstellfeder (30) zurückgebracht wird und die, infolge eines Kurzschlussüberstroms, vom Auslöseorgan zwischen die Kontakte geschoben wird,

- ein Handsteuerorgan (32), das mit einem beweglichen Kipper (33) verbunden ist, mit einem ersten Auflageelement (38), welches als Betätigungsorgan für den Kontakthalterarm (14) dient, um, bei Betätigung des Handsteuerorgans (32), den besagten Arm (14) in Richtung der Kontaktöffnung zu verschieben,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kipper (33) ausserdem ein Betätigungsorgan (39) aufweist, welches mit der Blende (27) zusammenarbeitet, um diese, gegen die Wirkung ihrer Rückstellfeder (30), bei einer Öffnung von Hand zu verschieben, wobei besagtes Auflageelement (38) und besagtes Betätigungselement (39) auf dem Kipper (33) im Verhältnis zueinander so angeordnet sind, dass sie zunächst, mittels des Auflagelementes (38), die Öffnung der Kontakte bewirken und dann, mittels des Betätigungselementes (39), das Einschieben der Blende (27) zwischen die dann geöffneten Kontakte.

2. Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Organ zur Betätigung der Blende aus einem vorstehenden, auf dem Kipper (33) gebildeten, Finger (39) besteht, der, bei einer Öffnung von Hand, mit einem auf der Blende (27) vorgesehenen Absatz (27a) zusammenwirkt.

3. Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, in welcher die Blende (27) zur Unterbrechung des Lichtbogens schwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (27a) auf dem Umfang der Blende vorgesehen ist.

4. Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kipper (33) schwenkbar auf ein Lager (34) montiert ist, dessen Achse parallel zur Schwenkachse der Blende (27) angeordnet ist.

5. Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kipper (33) ebenfalls mit dem Betätigungsorgan (38) für den Kontakthalterarm versehen ist und die jeweiligen Betätigungsorgane (38, 39) für den Kontakthalterarm (14) und die Blende (27) im Verhältnis zueinander so auf dem Kipper (33) angeordnet sind, dass, infolge der Betätigung des Handsteuerorgans (32), die Verschiebung des Kippers zunächst die Öffnung der Kontakte bewirkt und dann das Einschieben der Blende zwischen die Kontakte.

Dessins