Disjoncteur limiteur multipolaire à répulsion électrodynamique

Abstract

 Le ressort (90) comporte un organe palpeur (94) coopérant à glissement avec une surface d'appui 80a du contact mobile (22) pour modifier le point d'application (103) de la force de pression P dans la deuxième position active de répulsion, entraînant une diminution du couple de rappel avant l'intervention du mécanisme (58). Le contact mobile (22) est conformé en fourche en étant articulé sur un axe (84) excentré et parallèle à l'axe de rotation du barreau (70). Le ressort (90) en spirale est monté flottant dans l'évidement (92) du barreau (70), et comprend deux enroulements (90a), (90b) hélicoïdaux de fil métallique.

Description

[0001] L'invention est relative à un disjoncteur limiteur multipolaire à boîtier isolant moulé, renfermant :

• un dispositif interrupteur de courant ayant par pôle des éléments de contacts séparables, à répulsion électrodynamique, et au moins une chambre d'extinction d'arc,
• un mécanisme de commande à genouillère associée à un ressort d'embiellage, et à un dispositif de déclenchement,
• un barreau de commutation en matériau isolant servant de support aux contacts mobiles de l'ensemble des pôles, ledit barreau étant accouplé mécaniquement à la genouillère pour être déplacé par le mécanisme entre la position de fermeture, et la position d'ouverture des contacts,
• une manette accouplée au mécanisme en traversant une lumière de passage dans la face avant du boîtier,
• le contact mobile de chaque pôle étant formé par un bras de contact articulé sur un axe solidaire du barreau, ledit contact mobile étant déplaçable par répulsion électrodynamique à partir d'une première position de repos vers une deuxième position active, et l'axe du contact mobile étant excentré par rapport à l'axe de rotation du barreau,
     et des moyens élastiques comprenant un ressort logé dans un évidement du barreau pour assurer la pression de contact et pour ralentir la retombée du contact mobile vers la première position de repos, le ressort coopérant à glissement avec une surface d'appui du contact mobile pour modifier le point d'application de la force de pression P au cours de la course d'ouverture.

[0002] Dans ce premier type de disjoncteur limiteur, l'apparition d'un courant de court-circuit provoque dans une première phase l'ouverture rapide, par répulsion électrodynamique, des contacts du pôle en défaut, et dans une deuxième phase le déclenchement du mécanisme piloté par les moyens de déclenchement. La rotation du barreau de commutation pour l'ouverture définitive des contacts intervient uniquement durant la deuxième phase après déverrouillage de levier de déclenchement par le verrou. Le barreau reste immobile pendant la première phase de répulsion électrodynamique.

[0003] Seul, le bras de contact du pôle en défaut s'ouvre, les contacts des autres pôles restant fermés durant cette première phase. Il est essentiel que la rotation du barreau pour la confirmation de l'ouverture du disjoncteur intervienne avant la retombée du bras de contact vers la position de fermeture. Le défaut de coordination entre les deux phases est dû principalement au maintien du barreau en position de fermeture durant la première phase de répulsion et peut provoquer des battements des contacts et une usure prématurée du disjoncteur.

[0004] Selon le document US-A-4.480.242, le contact mobile est soumis à une variation du couple de rappel du ressort de pression de contact, ledit couple étant croissant jusqu'à une position intermédiaire de la course d'ouverture, puis décroissant jusqu'à la position d'ouverture.

[0005] Le document FR-A 2553 930 de la demanderesse appartient à un deuxième type de disjoncteur limiteur ayant un mécanisme réversible, dans lequel l'axe de rotation du barreau coïncide avec le point d'articulation de chaque bras de contact. Le ressort de traction est ancré entre le contact mobile et le barreau.

[0006] Le bras de contact de chaque pôle coopère avec le dispositif à genouillère pour entraîner à rotation le barreau de commutation dans le sens d'ouverture après l'entrée en action des moyens de répulsion électrodynamique du pôle en défaut de manière à autoriser la séparation des contacts de tous les pôles avant le déverrouillage du levier de déclenchement par le verrou.

[0007] La réversibilité du mécanisme par rotation du barreau pendant la première phase d'ouverture électrodynamique accélère le temps de déclenchement pour confirmer l'ouverture définitive du disjoncteur. La rotation du barreau avant l'intervention du déclencheur est rendue possible grâce à la déformation de la genouillère dont l'angle de décalage des biellettes est compris en position de fermeture entre 10 et 20 degrés.

[0008] L'invention se rapporte au premier type de disjoncteur limiteur, et a pour objet d'améliorer le système anti-retombée du contact mobile en fin de course de répulsion.

[0009] Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que:
   le contact mobile est conformé en fourche ayant une âme commune de support de deux bras de contact, et une queue de maintien articulée sur l'axe et que le ressort 90 en spirale est monté flottant dans l'évidement du barreau et comporte un organe palpeur coopérant avec deux fentes d'équilibrage de la surface d'appui solidaire de l'âme pour répartir la pression de contact sur les deux bras de contact.

[0010] Le ressort en spirale comporte deux enroulements hélicoïdaux de fil métallique, disposés coaxialement dans l'évidement en étant interconnectés dans la zone centrale par une liaison élastique saillante constituant ledit palpeur, et comprenant deux brins d'extrémités en appui contre une paroi du barreau.

[0011] La répartition de la pression de contact avec le ressort en spirale s'effectue au moyen de deux fentes d'équilibrage prévues sur la surface d'appui de l'âme du contact mobile en fourche. Chaque fente est dotée de surfaces d'accrochage pour bloquer temporairement le contact mobile dans la deuxième position active.

[0012] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dossiers annexés, dans lesquels :

• la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un disjoncteur selon l'invention, représenté en position de fermeture,
• la figure 2 est une vue en élévation du barreau de commutation équipé des contacts mobiles de l'ensemble des pôles, le barreau étant vu du côté des contacts fixes,
• la figure 3 représente le barreau de la figure 2, vu du côté opposé,
• la figure 4 montre une vue en coupe du barreau selon la ligne 4-4 de la figure 3, le contact mobile se trouvant dans une première position de repos,
• la figure 5 représente une vue partielle à l'échelle agrandie d'un pôle du barreau de la figure 3,
• la figure 6 est une vue identique de la figure 4, le contact mobile se trouvant dans une deuxième position active après répulsion électrodynamique,
• les figures 7 et 8 sont des vues identiques à la figure 1, respectivement au début et à la fin de la phase de répulsion électrodynamique,
• la figure 9 montre une vue identique à la figure 1 lors d'une ouverture manuelle du disjoncteur.

[0013] Sur la figure 1, un disjoncteur multipolaire 10 à boîtier 12 isolant moulé, comporte un module de coupure 14 par pôle, formé par une ampoule 16 monobloc en matière plastique moulée, et ayant une forme de parallélépipède rectangle. L'ampoule 16 comprend une face avant 18 ayant un orifice 20 de passage du contact mobile 22, et le module de coupure 14 comprend un dispositif à répulsion électrodynamique des contacts.

[0014] A l'intérieur de l'ampoule 16, se trouvent deux contacts fixes 24, 26 reliés respectivement par des conducteurs 28, 30 de liaison à une première plage 32 d'une borne de raccordement 34, et à une deuxième plage 36 destinée à être connectée par une vis 38 à une troisième plage de contact 40 d'un dispositif de déclenchement 42.

[0015] Le dispositif de déclenchement 42 comporte un déclencheur magnétothermique 44 équipé à l'opposé de la plage 40, d'une quatrième plage de contact 46 faisant partie de l'autre borne 48 de raccordement du pôle. Le déclencheur 44 est inséré électriquement en série dans le pôle avec les contacts 22, 24, 26 du module de coupure 14.

[0016] Le dispositif de déclenchement 42 comprend de plus une barre de déclenchement 50 montée à rotation limitée entre une position armée et une position déclenchée en fonction de la position de l'organe d'actionnement du déclencheur 44, par exemple la bilame 52 ou la palette 54. La barre 50 rotative est déplacée vers la position déclenchée dès que le courant circulant dans le pôle dépasse un seuil prédéterminé. La barre de déclenchement 50 coopère d'autre part avec un verrou 56 d'accrochage d'un mécanisme 58 de commande à genouillère 60 et à manette 62.

[0017] Le mécanisme 58 est commun à l'ensemble des pôles, et est logé à l'intérieur du boîtier 12, seule la manette 62 étant accessible de l'extérieur en traversant une lumière 64 ménagée dans la face avant du boîtier 12, pour la commande manuelle du disjoncteur 10.

[0018] La biellette inférieure 66 de la genouillère 60 est accouplée à une protubérance 68 d'un barreau 70 de commutation servant de support aux contacts mobiles 22 de tous les pôles. Le barreau 70 de commutation est réalisé en matériau isolant et s'étend parallèlement à la barre de déclenchement 50 dans la direction transversale des pôles.

[0019] Une action de déverrouillage de la barre de déclenchement 50 sur le verrou 56 libère le mécanisme 58, lequel se désarme sous l'action de détente d'un ressort 72 d'embiellage, entraînant le déplacement par pivotement de la genouillère 60, et la rotation du barreau 70 vers la position d'ouverture des contacts 22, 24, 26 de tous les pôles. L'ordre de déverrouillage du verrou 56 peut provenir du déclencheur 44 magnétothermique, ou d'un déclencheur auxiliaire, notamment à manque de tension MN, à émission de courant MX, différentiel, etc...

[0020] Chaque module de coupure 14 renferme deux chambres d'extinction d'arc, dont une seule 74 est représentée sur la figure 1, chaque chambre se trouvant en communication avec une ouverture ou canal 76 d'échappement des gaz de coupure vers l'extérieur de l'ampoule 16. Chaque chambre d'extinction d'arc 74 est formée par un empilage des tôles de désionisation à encoches en V orientées vers le contact mobile 22.

[0021] Sur les figures 2 et 3, le barreau de commutation 70 d'un disjoncteur tripolaire est équipé de trois contacts mobiles 22 identiques, répartis à intervalles réguliers le long de la direction transversale du barreau 70. Chaque contact mobile 22 présente une forme de fourche à deux bras de contact 22a, 22b, parallèles, coopérant en position de fermeture avec les deux contacts fixes 24, 26.

[0022] L'intérieur de l'ampoule 16 de chaque module de coupure 14 est subdivisé par une paroi isolante intermédiaire en deux compartiments adjacents, dans lesquels pénètrent les deux bras 22a, 22b du contact mobile 22 en fourche à travers l'orifice 2o, le contact mobile 22 se trouvant positionné à cheval sur la paroi lors de son pivotement entre les positions de fermeture et d'ouverture. Le barreau 70 est guidé en rotation par des paliers (non représentés) prévus dans l'ampoule 16 des différents modules de coupure 14.

[0023] En référence aux figures 4 à 6, chaque contact mobile 22 en fourche comporte une base 80 commune de support des deux bras de contact 22a, 22b verticaux, de manière à former un U renversé. La base 80 rectiligne s'étend dans la direction transversale du barreau 70, et est équipée dans la zone centrale d'une queue 82 de maintien dont l'extrémité libre est articulée sur un axe 84 horizontal solidaire du barreau 70. La queue 82 est située dans le plan médian de symétrie avec une orientation inverse par rapport aux deux bras de contact 22a, 22b élémentaires.

[0024] L'axe 84 de chaque contact mobile 22 est logé avec jeu dans deux paliers 86, 88 alignés ménagés sur la face supérieure du barreau 70. L'axe 84 de contact est parallèle, et excentré par rapport à l'axe de rotation du barreau 70.

[0025] Chaque contact mobile 22 coopère avec un ressort 90 en spirale situé dans un évidement 92 délimité par un cadre 93 rectangulaire du barreau 70 pour assurer la pression de contact en position de fermeture. Le ressort 90 comprend deux enroulements hélicoïdaux 90a, 90b coaxiaux réalisés en fil métallique et interconnectés par une liaison élastique 94 intermédiaire, laquelle est traversée par la queue 82 en prenant appui sur la base 80 du contact mobile 22. La liaison élastique 94 du ressort 90 comprend deux brins de fil métallique, conformés selon une demi-spire jouant le rôle de palpeur, et ayant une partie saillante 94a incurvée vers le haut.

[0026] Le palpeur de la liaison élastique 94 est positionné dans deux fentes 96, 98 en V prévues sur la surface d'appui 80a de la base 80 pour assurer l'équilibrage de la pression de contact en position de fermeture des contacts 22, 24, 26. Les deux fentes 96, 98 sont symétriques par rapport au plan médian passant par la queue 82, et les deux brins d'extrémités100, 102 des deux enroulements 90a, 90b sont plaqués en permanence contre la face supérieure interne du cadre 93.

[0027] Le ressort 90 est monté flottant dans l'évidement 92 par rapport à l'axe du barreau 70 rotatif. La coopération du ressort 90 avec l'âme 80 du contact mobile 22 en fourche constitue un dispositif de maintien temporaire du contact en fin de course de répulsion électrodynamique.

[0028] Le fonctionnement d'un pôle du disjoncteur 10 à répulsion électrodynamique est le suivant :

[0029] En position de fermeture représentée sur la figure 1, le contact mobile 22 en fourche se trouve en appui stable contre les contacts fixes 24, 26 correspondants. La réaction symétrique des deux brins 100, 102 du ressort 90 en spirale sur le cadre 93 du barreau 70 assure l'équilibrage de la pression de contact sur les deux bras 90a, 90b grâce à l'action de poussée répartie de la liaison élastique 94 ou palpeur sur l'âme 80. La figure 4 montre la force de pression P qui s'exerce sur le contact mobile 22 lorsque ce dernier se trouve dans une première position de repos. La ligne d'action de la force P est sensiblement perpendiculaire à la liaison électrique 94 du ressort 90, et sollicite le contact mobile 22 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour exercer la pression de contact.
La manette 62 du mécanisme 58 se trouve dans la position de fermeture, en butée contre l'extrémité gauche de la lumière 64. Le mécanisme 58 à ressort 72 est armé, et le déclencheur 44 est inactif. Le point d'application 103 de la force P se trouve sur le bord de l'âme 80.

[0030] Sur la figure 7, l'apparition d'un courant de court-circuit dans le pôle provoque un effet de répulsion électrodynamique des contacts, avec un déplacement rapide du contact mobile 22, lequel pivote autour de son axe 84, dans le sens des aiguilles d'une montre. La répulsion électrodynamique assure une ouverture brusque des contacts du pôle en défaut, avant l'intervention mécanique du mécanisme 58 de commande. Le ressort 72 et la genouillère 60 restent immobiles, ainsi que le barreau de commutation 70, dont la position correspond à celle de la figure 1. L'arc reste ancré entre le contact mobile 22 et la corne d'arc fixe 104, et est propulsé en direction des tôles de désionisation de la chambre d'extinction 74.

[0031] En fin de course d'ouverture sur répulstion (figure 8), le contact mobile 22 est ouvert au maximum, et se trouve en butée contre la paroi de l'ampoule 16. L'arc est refroidi par les tôles de la chambre 74, et le déclencheur 44 commence à piloter la phase de déclenchement du mécanisme 58 (voir flèches).

[0032] Après déclenchement du mécanisme 58 (non représenté sur les figures), le verrou 56 libère la genouillère 60 entraînant la détente du ressort 72, et la rotation du barreau 70 dans le sens des aiguilles d'une montre, de manière à confirmer l'ouverture du contact mobile 22.

[0033] Pendant les phases de répulsion électrodynamique représentées sur les figures 7 et 8, il est impératif que le contact mobile 22 ne se referme pas avant l'intervention du barreau 70 suite au déclenchement du mécanisme 58. Le retard de retombée du contact mobile 22 est obtenu grâce au déplacement du point d'application 103 de la force P qui s'exerce sur l'âme 80 lors de la répulsion.

[0034] Dans la position de répulsion de la figure 6, le glissement de la liaison élastique 94 vers l'intérieur des fentes d'équilibrage 96, 98 modifie l'emplacement du point d'application 103 de la force P exercée par le ressort 90. La ligne d'action de la force P passe au voisinage de l'axe 84 de pivotement du contact mobile 22, ce qui diminue notablement le couple de rappel vers la position de fermeture. Cette diminution du couple de rappel permet de retarder la retombée du contact mobile 22 avant l'intervention du barreau 70.

[0035] Les fentes 96, 98 comportent avantageusement des surfaces d'accrochage conformées pour bloquer temporairement le contact mobile 22 dans la position de répulsion maximum.

[0036] La figure 9 montre une phase d'ouverture manuelle du disjoncteur 10 par l'actionnement de la manette 62 dans le sens de la flèche. Le mécanisme 58 reste armé, et la rotation du barreau 70 provoque le déplacement du contact mobile 22 vers la position d'ouverture dès que la manette 62 a dépassé la position intermédiaire du point mort ouverture.

[0037] Il n'y a pas de répulsion électrodynamique des contacts, et le point d'application 103 de la force P du ressort 90 correspond à celui de la figure 4.

[0038] Il est clair que le ressort 90 en spirale peut être remplacé par tout autre type de ressort.

Revendications

1. Disjoncteur limiteur multipolaire à boîtier (12) isolant moulé, renfermant :

- un dispositif interrupteur de courant ayant par pôle des éléments de contacts séparables (22), (24), (26) à répulsion électrodynamique, et au moins une chambre d'extinction d'arc (74),

- un mécanisme (58) de commande à genouillère (60) associée à un ressort (72) d'embiellage, et à un dispositif de déclenchement (42),

- un barreau de commutation (70) en matériau isolant servant de support aux contacts mobiles (22) de l'ensemble des pôles , ledit barreau étant accouplé mécaniquement à la genouillère (60) pour être déplacé par le mécanisme (58) entre la position de fermeture, et la position d'ouverture des contacts,

- une manette (62) accouplée au mécanisme (58) en traversant une lumière (64) de passage dans la face avant du boîtier (12),

- le contact mobile (22) de chaque pôle étant formé par un bras de contact articulé sur un axe (84) solidaire du barreau (70), ledit contact mobile (22) étant déplaçable par répulsion électrodynamique à partir d'une première position de repos vers une deuxième position active, et l'axe (84) du contact mobile (22) étant excentré par rapport à l'axe de rotation du barreau (70),

- et des moyens élastiques comprenant un ressort (90) logé dans un évidement (92) du barreau (70) pour assurer la pression de contact et pour ralentir la retombée du contact mobile (22) vers la première position de repos, le ressort (90) coopérant à glissement avec une surface d'appui (80a) du contact mobile (22) pour modifier le point d'application (103) de la force de pression P au cours de la course d'ouverture,

caractérisé en ce que
   le contact mobile (22) est conformé en fourche ayant une âme (80) commune de support de deux bras de contact (22a, 22b), et une queue (82) de maintien articulée sur l'axe (84) et que le ressort 90 en spirale est monté flottant dans l'évidement (92) du barreau (70) et comporte un organe palpeur (94) coopérant avec deux fentes d'équilibrage (96, 98) de la surface d'appui (80a) solidaire de l'âme (80) pour répartir la pression de contact sur les deux bras de contact (22a, 22b).

2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (90) en spirale comporte deux enroulements (90a), (90b) hélicoïdaux de fil métallique, disposés coaxialement dans l'évidement (92) en étant interconnectés dans la zone centrale par une liaison élastique saillante constituant ledit palpeur (94), et comprenant deux brins d'extrémités (100), (102) en appui contre une paroi du barreau (70).

3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison élastique du palpeur (94) comprend une demi-spire de fil métallique ayant une partie saillante (94a) incurvée vers le haut.

4. Disjoncteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux enroulements (90a), (90b) du ressort (90) et les deux bras de contact (22a), (22b) du contact en fourche (22) sont disposés symétriquement dans chaque pôle par rapport au plan médian passant par la queue (82) de maintien.

5. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque fente (96), (98) est dotée de surfaces d'accrochage pour bloquer temporairement le contact mobile (22) dans la deuxième position active.

Dessins