Domaine de l'invention
[0001] L'invention concerne un appareil électrique de protection de ligne, du type interrupteur
différentiel (RCCB). Ce type d'appareil est conçu notamment pour couper et établir
des niveaux de courant généralement compris entre 16 et 125 ampères.
[0002] Une norme relative à ce type d'appareil stipule qu'il doit être capable de couper
un courant maximum de court-circuit différentiel égal à dix fois le courant nominal
In. Un courant de court-circuit différentiel est un courant qui ne traverse qu'un
seul pôle à la fois. Ce courant déclenche systématiquement la serrure de l'appareil,
car iI y a un déséquilibre d'intensité détecté par un tore.
[0003] Tous les courants de court-circuit équilibrés supérieurs (>10 x In) sont coupés par
un dispositif de type disjoncteur disposé en amont dans le coffret de distribution.
Un courant de court-circuit équilibré est un courant qui traverse au même moment tous
les pôles d'un même appareil. Ce type de courant peut, par l'action des forces de
répulsion, légèrement ouvrir les contacts, sans toutefois faire déclencher la serrure.
[0004] Pour autant, l'appareil électrique selon l'invention voit passer ces forts courants
de court-circuit équilibrés, et doit les supporter sans dommage interne.
[0005] Or plus le courant de court-circuit est élevé, plus le point de contact de l'appareil,
entre un contact mobile et un contact fixe, est sollicité. En l'espèce, il se produit
une concentration de lignes de champ magnétique localement, au niveau de ce point
de contact, vu la restriction de volume à cet emplacement au sein de l'appareil. Cela
génère une densité de courant très élevée au niveau de ce point de contact, qui, couplée
au champ magnétique, va créer des forces de Laplace, c'est-à-dire des forces électrodynamiques
de répulsion des contacts qui repoussent le contact mobile du contact fixe.
[0006] Deux phénomènes sont observables sous l'influence de ces forts courants traversant
le point de contact :
- si la répulsion est importante, il se produit un arc électrique conséquent qui peut
entamer le point de contact d'autant plus vite que le courant est élevé. Cela signifie
qu'il y a une détérioration du contact mobile et/ou du contact fixe au niveau du point
de contact. L'interrupteur est donc détérioré.
- si la répulsion est modérée, il peut se produire un collage des contacts au niveau
du point de contact. Cela signifie que la matière fond suite à un échauffement local,
puis que le contact mobile se retrouve « soudé » au contact fixe suite à un refroidissement.
L'interrupteur ne peut donc plus couper la charge.
Au niveau du point de contact, le contact fixe et le contact mobile sont chacun équipés
d'une pastille ou d'un rivet. Le contact entre les deux pastilles ou les deux rivets
forme le point de contact. Les deux pastilles ou les deux rivets sont notamment en
contact l'un contre l'autre en position de fermeture des contacts.
Etat de la technique
[0007] Pour contrer les phénomènes cités, l'une des solutions couramment mises en oeuvre
consiste à utiliser du tungstène pour former la pastille du contact mobile. Il peut
s'agir plus précisément d'un mélange tungstène-argent (AgW) ou d'un mélange de carbure
de tungstène-argent (AgCW). Le tungstène supporte correctement les effets de la répulsion
en termes d'usure et de collage. Cependant, il augmente le risque d'emballement thermique,
c'est-à-dire de surchauffe, qui risque de faire fondre l'appareil. De ce fait, avec
du tungstène, il est en général nécessaire d'utiliser des matériaux tels que les thermodurcissables
pour réaliser les composants qui portent les contacts fixes et mobiles, car ils supportent
mieux la chaleur et permettent de contenir les effets d'un emballement thermique.
Cependant, ce type de matériau nécessite beaucoup de précautions lorsqu'il est utilisé
dans un processus industriel.
[0008] D'autre part, le tungstène est un matériau qui vieillit mal, puisqu'il a tendance
à s'oxyder, rendant la connexion électrique défectueuse entre les pastilles. De plus,
il réduit fortement la mobilité de l'arc électrique lors des coupures, ce qui signifie
que l'arc électrique reste localisé précisément entre les deux pastilles, alors qu'il
est normalement préférable d'aspirer l'arc électrique vers une zone adaptée à cet
effet. Il est donc nécessaire de prévoir des échappements dans les chambres de coupure
vers l'extérieur de l'appareil pour permettre d'évacuer les gaz produits par l'arc
et donc pour limiter l'usure du point de contact. Or ces ouvertures favorisent l'entrée
de pollutions provenant de l'extérieur dans l'appareil. Tous ces inconvénients imposent
actuellement la conception de pastilles ayant un volume conséquent.
[0009] Une autre solution repose sur l'augmentation de la force de contact entre le contact
fixe et le contact mobile, lors de la fermeture des contacts. Cette force de contact
s'effectue en général au moyen d'un ressort. Pour l'augmenter, il est d'usage de choisir
un ressort présentant une force plus élevée. Ainsi, plus la force de contact est importante,
plus le courant traversant le point de contact doit être élevé pour séparer le contact
mobile du contact fixe. Cette solution présente cependant l'inconvénient d'augmenter
par conséquent la force d'armement de l'appareil pour passer de la position OFF (ouverture
des contacts) à la position ON (fermeture des contacts), et nécessite de revoir l'ergonomie
du produit. Cette augmentation de la force d'armement pour augmenter la force de contact
peut également entraîner un effet de fluage de certaines pièces dans le temps et altérer
le fonctionnement de l'appareil.
[0010] La publication
FR 2 905 795 A1 décrit un dispositif de contact comprenant des premier et deuxième éléments conducteurs
mobiles l'un par rapport à l'autre, le premier élément conducteur étant fixe et le
deuxième élément conducteur étant mobile. Deux paires de contact sont prévues sur
les premier et deuxième éléments conducteurs, de sorte à établir une première et une
deuxième zone de contact, lorsque deux contacts viennent en contact. Par ailleurs,
un organe d'amenée du courant, formé par un conducteur souple du genre tresse, est
raccordé électriquement au deuxième élément conducteur pour induire des efforts magnétiques
tendant à maintenir le deuxième élément conducteur mobile en contact avec le premier
élément conducteur fixe. Dans ce dispositif, l'organe d'amenée du courant est raccordé
au deuxième élément conducteur au niveau de la paire de contact qui située à proximité
du mécanisme permettant d'exercer un effort de pression de contact.
[0011] Par ailleurs, la publication
BE 667 601 A décrit un dispositif de contact qui comprend un contact fixe et un contact mobile
muni d'un bras pivotant mobile en rotation autour d'un axe. Un conducteur flexible
sous la forme d'une tresse est raccordé à une extrémité inférieure du bras, qui est
opposée à l'extrémité pouvant former une zone de contact entre le contact mobile et
le contact fixe, ce qui permet d'induire une force électrodynamique d'attraction ayant
tendance à augmenter la pression de contact. Dans ce dispositif de contact, le conducteur
flexible est raccordé à l'extrémité inférieure du bras, opposée à l'extrémité formant
point de contact, et à proximité de la chape et du support basculant.
[0012] Toutefois, conformément à l'art antérieur connu de ces documents, les effets des
efforts magnétiques induits par la présence d'un organe d'amenée du courant du genre
tresse ne sont pas maximaux.
Résumé de l'invention
[0013] La présente invention a pour objectif de pallier les différents inconvénients énoncés
ci-dessus, au moyen d'un appareil électrique de protection de ligne, capable de supporter
les courants de court-circuit équilibrés (>10 x In) et donc gérés par un disjoncteur
voisin, en empêchant la répulsion électrodynamique des contacts sans augmenter la
force d'armement de l'appareil.
[0014] L'appareil électrique de protection de ligne selon l'invention, du type interrupteur
différentiel, comporte de façon classique :
- un dispositif de coupure comportant une serrure mécanique, un dispositif de déclenchement
apte à faire basculer ladite serrure,
- un contact fixe et un contact mobile fixé à un porte-contact rotatif,
- une manette de commande du contact mobile entraînant ledit contact mobile à distance
ou vers le contact fixe, ladite manette étant reliée au porte-contact par l'intermédiaire
de la serrure mécanique apte à basculer en entraînant l'ouverture/fermeture des contacts
suite à une action manuelle sur la manette ;
- le dispositif de déclenchement étant apte à faire basculer la serrure du dispositif
de coupure pour ouvrir les contacts en cas d'apparition d'un courant de court-circuit
différentiel, donc inférieur à un seuil d'intensité prédéterminé, et apte à laisser
les contacts fermés en cas d'apparition d'un courant de court-circuit équilibré, donc
supérieur audit seuil d'intensité prédéterminé,
- en position de fermeture des contacts, ledit contact mobile est maintenu contre ledit
contact fixe au niveau d'un point de contact sous l'action d'un moyen élastique disposé
entre le contact mobile et le porte-contact et induisant une force de contact nominale
F1 appliquée sur le contact fixe,
- des moyens de transformation du courant de court-circuit en force supplémentaire de
contact F2 appliquée sur le contact fixe et dirigée selon la force de contact F1,
la somme des forces F1 et F2 étant au moins égale aux forces électrodynamiques de
répulsion Fr des contacts engendrés par le courant de court-circuit équilibré,
- une borne de raccordement, le contact mobile étant relié électriquement à ladite borne
de raccordement via un conducteur souple du type tresse, lesdits moyens de transformation
consistant en un agencement spécifique entre le conducteur, le contact mobile et le
contact fixe,
- le contact mobile étant agencé pour pivoter autour d'un point de pivot localisé à
proximité du point de contact.
[0015] Cet appareil se caractérise, à titre principal, en ce que le contact mobile comporte
une première extrémité proximale du porte-contact et une seconde extrémité distale
du porte-contact, ledit conducteur étant raccordé au niveau de la seconde extrémité
du contact mobile et à distance du point de pivot.
[0016] La force de contact nominale F1 est bien inférieure aux forces de répulsion Fr, et
ne suffit pas à elle seule pour maintenir les contacts fermés en cas de court-circuit
équilibré.
[0017] L'idée principale de cette invention consiste à prévoir une force de contact supplémentaire
F2, qui permette de garder les contacts fermés, même en cas d'un courant de court-circuit
supérieur à dix fois le courant nominal. Cette force de contact supplémentaire F2
est indépendante de la force de contact nominale F1. Cela permet de conserver une
force d'armement convenable, c'est-à-dire un actionnement manuel de la manette où
le point dur est passé en exerçant une pression standard par l'utilisateur. La force
de contact supplémentaire est donc induite entre le contact mobile et le conducteur
souple, le contact mobile étant relié électriquement à ladite borne de raccordement
via un conducteur souple du type tresse.
[0018] Dans l'art antérieur le conducteur souple était raccordé au contact mobile au voisinage
du point de pivot, et n'induisait donc aucune force dans ce secteur. Lors du passage
d'un courant de court-circuit dans le conducteur, ce dernier génère un champ magnétique
tout autour de la zone de raccordement avec le contact mobile. Ce champ magnétique,
couplé au courant, induit une force qui s'applique au niveau de cette zone de raccordement.
Or une force qui s'applique au voisinage du point de pivot ne permet pas de déplacer
le contact mobile. Ainsi, dans l'art antérieur, l'effet du conducteur sur le contact
mobile est quasiment nul.
[0019] De la même manière, même avec un conducteur souple raccordé au contact mobile à distance
du point de pivot, si ce dernier est éloigné du point de contact, la force F2 exercée
au point de contact sera fortement diminuée, ce qui ne permettra pas de contrer les
forces de répulsion Fr. Pour que l'invention fonctionne, il est donc essentiel de
positionner les points de pivot et de contact à la fois proches l'un de l'autre et
éloignés de la zone de raccordement avec le conducteur souple.
[0020] Le contact mobile consiste en un fer plat comportant :
- ladite première extrémité coopérant avec le moyen élastique,
- une première face depuis laquelle saille une protubérance apte à venir au contact
d'une protubérance similaire saillant du contact fixe, le contact entre ces deux protubérances
correspondant au point de contact entre le contact fixe et le contact mobile,
- un point de pivot autour duquel il tourne pour s'éloigner ou s'approcher du contact
fixe, ledit point de pivot étant disposé entre la première extrémité et la protubérance,
- ladite seconde extrémité à laquelle est fixé le conducteur, sur une deuxième face
opposée à la première face contenant la protubérance.
[0021] Dans la présente invention, l'idée est de raccorder le conducteur au niveau de l'extrémité
du contact mobile, c'est-à-dire le plus loin possible du point de pivot, afin d'avoir
un bras de levier le plus grand possible. Le champ magnétique créé par le conducteur
lorsqu'il est parcouru par un fort courant de court-circuit, génère une force F2'
qui s'applique sur le contact mobile au niveau du raccordement avec le conducteur,
et qui pousse le contact mobile de manière à le faire tourner selon un couple C2.
Ainsi, plus l'emplacement du raccordement est éloigné du point de pivot, plus le bras
de levier sera important, et plus le couple C2 permettant de faire pivoter le contact
mobile sera grand. Pour que le couple C2 et la force F2 puissent contrer les forces
de répulsion Fr et le couple Cr engendré par les effets électrodynamiques, il est
nécessaire que les forces F2 et Fr soient opposées. Les forces de répulsion Fr s'exercent
sur le contact mobile au niveau de la première face accueillant la protubérance. Il
est donc nécessaire que le raccordement du conducteur soit réalisé sur la face opposée
à cette première face pour que la force F2 et le couple C2 soient opposés à la force
Fr et au couple Cr, le point de pivot étant situé bien au-dessus de la protubérance
et de la zone de raccordement du conducteur.
[0022] Le moyen élastique créant la force F1' est, quant à lui, situé au-dessus du point
de pivot, donc de l'autre côté de la protubérance et de la zone de raccordement du
conducteur.
[0023] Par conséquent, pour qu'il créé une force F1 qui puisse contrer les forces de répulsion
Fr, le moyen élastique exerce une pression sur la première face du contact mobile.
Le couple engendré C1 tourne ainsi dans le même sens que le couple C2, c'est-à-dire
en sens inverse du couple Cr. L'objectif est donc que la somme des couples C1 et C2
soit supérieure ou égale au couple Cr, afin de maintenir les contacts fermés en cas
de court-circuit équilibré.
[0024] Pour augmenter encore cette force F2, le contact mobile comporte un tronçon allongé
entre la protubérance et la seconde extrémité. Plus ce tronçon est long, plus le bras
de levier relatif au couple C2 sera long.
[0025] Selon une configuration possible, le rapport entre la distance du point de pivot
à la seconde extrémité de raccordement au conducteur et la distance du point de pivot
au point de contact, est supérieur à 2. Plus ce rapport est grand, plus le bras de
levier relatif au couple C2 est important, et plus la force F2 sera capable de contrer
les forces de répulsion Fr. Ce rapport est optimisé au mieux selon l'encombrement
de l'appareil.
[0026] En effet, l'appareil est classiquement délimité par un boîtier, la distance entre
le point de pivot et la seconde extrémité de raccordement au conducteur étant limitée
par l'encombrement du boîtier. En effet, le contact mobile doit pouvoir être intégré
dans le volume défini par le boîtier. Son point de pivot et son point de contact étant
définis au sein du boîtier par l'emplacement de la serrure, seule sa longueur peut
être modifiée, et est limitée par des considérations géométriques relatives au boîtier.
[0027] Par ailleurs, la longueur du conducteur souple est limitée afin qu'il ne diffuse
pas trop de chaleur au sein de l'appareil.
[0028] L'allongement du contact mobile et son raccordement au conducteur au niveau de sa
seconde extrémité consistent en des modifications géométriques facilement réalisables
d'un point de vue industriel. Il s'agit donc d'une solution technique qui présente
l'avantage d'être simple de mise en oeuvre.
[0029] De préférence, lesdites protubérances saillant des contacts mobile et fixe consistent
chacune en un rivet. Ceci n'est possible que parce que les forces supplémentaires
F2 permettent de contrer les forces de répulsion Fr. Cela signifie que le conducteur,
le contact mobile et le contact fixe voient passer cet important courant de court-circuit
équilibré sans provoquer d'ouverture des contacts, et donc d'arc électrique qu'il
faudrait être capable de supporter. Ainsi, de simples rivets peuvent être fixés sur
le contact mobile, ainsi que sur le contact fixe. Il s'agit d'une solution non seulement
économique, mais également gage de qualité, par rapport à des protubérances en forme
de pastille dont une face spécifique se soude au contact mobile/fixe. En effet, dans
le cas des pastilles, il existe un risque de se tromper de face lors de la soudure.
Ce risque est présent, qu'il s'agisse d'un processus automatique ou manuel. Si la
pastille est soudée du mauvais côté, l'appareil électrique est alors défaillant.
[0030] Avec l'utilisation de rivet, ce risque est inexistant.
[0031] De préférence, ledit rivet est composé d'un alliage contenant de l'Argent et de l'Etain,
donc exempt de carbone ou de tungstène. Ces matériaux vieillissent bien, présentent
une très bonne longévité, ce qui permet à l'appareil de fonctionner plus longtemps,
comparé aux appareils de l'art antérieur. Ce type de matériaux est sain, comparé aux
pastilles qui sont souvent réalisées en tungstène, qui est un matériau moins robuste
à long terme.
[0032] Cependant, les protubérances de l'invention pourraient très bien consister en des
pastilles, aussi bien en alliage Argent-Etain qu'en tungstène par exemple.
[0033] Optionnellement, l'appareil comporte des moyens d'aspiration de l'arc électrique
créé entre les contacts fixe et mobile lors de l'ouverture des contacts.
[0034] Plus précisément, lesdits moyens d'aspiration de l'arc électrique consistent en une
tôle de soufflage entourant le contact mobile depuis le point de contact jusqu'à la
seconde extrémité du contact mobile. Cette tôle permet donc de diriger l'arc électrique
vers la seconde extrémité du contact mobile, c'est-à-dire à distance de la serrure
et du porte-contact qui constitue une zone fragile et peu étanche. Cette redirection
permet de mieux absorber la pollution de l'arc électrique, et d'éviter les dégradations
au sein de l'appareil.
[0035] Plus particulièrement, la tôle de soufflage peut présenter une forme de U et peut
comprendre une première branche et une deuxième branche sensiblement parallèles entre
elles et en regard l'une de l'autre, et qui s'étendent d'une base faisant partie de
la tôle de soufflage.
[0036] De préférence, ledit conducteur souple comporte une extrémité rigide de raccordement
au contact mobile. Cette extrémité rigide permet de mieux souder le conducteur sur
le contact mobile, et d'avoir une liaison robuste. Cette extrémité rigide doit cependant
rester la plus petite possible, afin de laisser un maximum de souplesse au conducteur,
qui doit être capable de se déformer lors du passage d'un courant de court-circuit
élevé. Pour se faire, ledit conducteur souple comporte un tronçon déformable en fonction
de la position du contact mobile par rapport au contact fixe. Ce tronçon déformable
démarre le plus bas possible, au niveau de la seconde extrémité du contact mobile,
afin d'obtenir le bras de levier le plus long entre le point de pivot et le lieu où
s'exerce la force F2 (c'est-à-dire au début du tronçon déformable). Le conducteur
consiste de préférence en une tresse plate.
[0037] Selon une première variante de réalisation de l'invention, le tronçon déformable
est courbé et comprend une première portion qui s'étend de la seconde extrémité rigide
de la tresse et est disposé en regard de la seconde face latérale du contact mobile
et une deuxième portion qui prolonge la première portion et s'étend jusqu'à la première
extrémité rigide.
[0038] Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, ledit tronçon déformable
est courbé et s'étend, à partir de la seconde extrémité, dans le prolongement de la
seconde extrémité du contact mobile et à l'opposé du contact mobile.
Présentation des figures
[0039] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages
de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée
qui va suivre, de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples
purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés.
[0040] Sur ces dessins :
- la figure 1 représente en vue de coupe une partie de l'intérieur d'un appareil selon
l'invention ;
- la figure 2 montre schématiquement les interactions entre différentes pièces de l'appareil
dans une première variante de réalisation selon l'invention ;
- la figure 3 montre schématiquement les interactions entre différentes pièces de l'appareil
dans une deuxième variante de réalisation selon l'invention ;
- les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de l'intérieur d'un appareil dans
la première variante de réalisation selon l'invention.
Description détaillée
[0041] En référence à la figure 1, un appareil électrique de protection de ligne, du type
interrupteur différentiel, est délimité par un boîtier 21 dans lequel se trouve un
agencement de pièces, dont notamment au moins un contact mobile 1 et un contact fixe
2.
[0042] Il peut s'agir par exemple d'un appareil tétrapolaire, avec trois phases et un neutre.
[0043] Lorsque les contacts fixe 2 et mobile 1 sont fermés, l'appareil est en position ON.
A l'inverse, lorsque les contacts fixe 2 et mobile 1 sont ouverts, l'appareil est
en position OFF.
[0044] L'appareil comporte principalement un dispositif de coupure et un dispositif de déclenchement.
Nous ne détaillerons pas le fonctionnement et l'agencement de ces dispositifs, car
ils ne font pas l'objet de l'invention.
[0045] Chacun des contacts 1,2 comporte une protubérance consistant en un rivet 8,9 dans
l'exemple de la figure 1, ou en une pastille 8',9' dans les exemples des figures 2
et 3. Lorsque les protubérances se retrouvent l'une contre l'autre, il existe alors
un point de contact 7 entre le contact fixe 2 et le contact mobile 1.
[0046] Le contact fixe 2 est encastré dans un support 19 fixe par rapport au boîtier 21.
[0047] Le contact mobile 1 est quant à lui en liaison pivot autour d'un porte-contact 18.
[0048] Ces deux contacts 1,2 consistent chacun en un fer plat, avec ou sans pli.
[0049] Comme cela est mieux représenté en figures 2 et 3, le contact mobile 1 comporte une
première extrémité 10, une seconde extrémité 11, une première face latérale 13 disposée
en vis-à-vis du contact fixe 2, et une seconde face latérale opposée 14.
[0050] Un ressort 5 est disposé entre le contact mobile 1 et le porte-contact 18. Ce ressort
5 consiste ici en un ressort 5 de torsion avec deux bras d'extrémité 5a, 5b. Un bras
d'extrémité 5a prend appui sur la première face 13 du contact mobile 1, tandis que
l'autre bras d'extrémité 5b prend appui sur le porte-contact 18.
[0051] Le contact mobile 1 tourne autour d'un point de pivot 6 se trouvant en-dessous du
ressort 5 et au-dessus de la pastille 8'. Ce mouvement de rotation permet au contact
mobile 1 d'être emmené à distance du contact fixe 2, en position OFF de l'appareil
ou contre le contact fixe 2 en position ON de l'appareil. Le contact mobile 1 est
relié à une borne 4 de raccordement de l'appareil, via une tresse 3 souple dont une
première extrémité rigide 16 est soudée à la borne 4 et dont la seconde extrémité
rigide 15 est soudée au contact mobile 1.
[0052] Plus particulièrement, la seconde extrémité rigide 15 est soudée au contact mobile
1 du côté de la seconde face latérale 14 du contact mobile 1 en au moins un point
de soudure S (figures 2 et 3).Cette tresse 3 comporte un tronçon central déformable
17 délimité par les deux extrémités rigides 16,15. Ainsi, lors des mouvements de rotation
du contact mobile 1, la tresse 3 peut se déformer tout en assurant la connexion électrique
avec la borne 4 de raccordement.
[0053] Le courant circule dans la borne 4 de raccordement, puis dans la tresse 3, puis dans
le contact mobile 1, et enfin dans le contact fixe 2 si les contacts sont fermés.
[0054] Lors du passage d'un courant de court-circuit différentiel, donc inférieur à dix
fois le courant nominal, le dispositif de déclenchement détecte cette anomalie et
provoque l'ouverture des contacts 1,2 via une serrure et le porte-contact 18. Il s'agit
d'un cas de fonctionnement habituel de l'interrupteur différentiel.
[0055] Lors du passage d'un courant de court-circuit équilibré, dit « élevé », c'est-à-dire
supérieur à dix fois le courant nominal, le rôle de cet interrupteur différentiel
selon l'invention est de ne pas déclencher et de garder les contacts 1,2 fermés. Il
s'agit d'un cas de fonctionnement inhabituel de l'appareil du fait de l'impact des
forces électrodynamiques sur le point de contact 7.
[0056] Pour pouvoir répondre à ces exigences, l'appareil selon l'invention est doté d'un
contact mobile 1 avec une portion 12 rallongée entre le point de contact 7 et la seconde
extrémité 11, et avec un raccordement électrique à la tresse 3 qui se situe exactement
au niveau de la seconde extrémité 11 du côté de sa seconde face latérale 14. Plus
particulièrement, le point de soudure S est situé au niveau de l'interface entre la
seconde extrémité 11 du contact mobile 1, du côté de la seconde face latérale 14 du
contact mobile 1, et la seconde extrémité rigide 15 de la tresse 3.
[0057] D'une part, la soudure de la tresse 3 est loin du point de pivot 6, et d'autre part,
le point de contact 7 est proche du point de pivot 6. Ces considérations géométriques
spécifiques permettent de créer une force qui contribuera à conserver les contacts
1,2 fermés lors du passage d'un courant de court-circuit élevé, comme cela sera expliqué
ci-dessous, au regard des figures 2 et 3 notamment.
[0058] On entend par point de pivot 6 localisé à proximité du point de contact 7, un point
de pivot 6 localisé plus près du point de contact 7 que de la seconde extrémité 11
ou du point de soudure S, comme l'illustrent les figures 2 et 3.
[0059] On entend par un conducteur 3 raccordé à distance du point de pivot 6, un point de
soudure S plus près du point de contact 7, que du point de pivot 6, comme l'illustrent
les figures 2 et 3.
[0060] Le premier bras 5a du ressort 5 en appui sur la première face latérale 13 du contact
mobile 1 créé une force F1' qui s'applique au niveau de la première extrémité 10 du
contact mobile 1. Cette force F1' est donc appliquée au-dessus du point de pivot 6
(en considérant l'orientation des pièces présentées sur les figures 1, 2 et 3), et
provoque le pivotement du contact mobile 1 vers le contact fixe 2, c'est-à-dire dans
le sens antihoraire sur les figures 2 et 3.
[0061] La rotation du contact mobile 1 est stoppée par le contact fixe 2 qui fait office
de butée. Le ressort 5 exerçant toujours une pression sur le contact mobile 1, il
existe donc une force F1 s'exerçant sur le contact fixe 2 à partir du point de contact
7. Cette force F1 est donc en lien avec la force F1'. Elle génère un couple C1 ayant
tendance à faire tourner le contact mobile 1 en direction du contact fixe 2, c'est-à-dire
dans le sens antihoraire sur la figure 2. Cette force F1 permet de maintenir les contacts
fermés lors d'un courant nominal.
[0062] Lors du passage d'un courant de court-circuit équilibré à travers le contact mobile
1 et le contact fixe 2, apparaissent des forces de répulsion électrodynamiques Fr
entre les deux contacts 1,2. Ces forces ont pour vocation de séparer les contacts
1,2. Par conséquent, ces forces Fr sont dirigées en sens inverse de la force F1, à
partir du point de contact 7. Ces forces Fr génèrent un couple Cr ayant tendance à
faire tourner le contact mobile 1 en l'éloignant du contact fixe 2, c'est-à-dire dans
le sens horaire sur la figure 2.
[0063] Ces forces Fr sont généralement plus importantes que la force F1, et cette dernière
ne suffit pas à elle seule à contrer les forces Fr, et les contacts 1,2 s'ouvrent
en créant des arcs électriques.
[0064] Lorsque la tresse 3 est parcourue par un courant, elle se déforme et génère un champ
magnétique. En soudant la tresse 3 à la seconde extrémité 11 du contact mobile 1,
le courant de court-circuit passe de la tresse 3 à la seconde extrémité 11 du contact
mobile 1. Dans cette zone, le champ magnétique créé par la tresse 3 et associé au
courant de court-circuit, génère une force F2' supplémentaire qui génère un couple
C2 ayant tendance à faire tourner le contact mobile 1 en le rapprochant du contact
fixe 2, c'est-à-dire dans le sens antihoraire sur la figure 2. Ramené au point de
contact, ce couple D2 génère une force F2 dirigée selon la force F1, et qui s'ajoute
ainsi à la force F1 pour contrer les forces Fr de répulsion.
[0065] Ainsi, grâce à la disposition particulière de la tresse 3 par rapport au contact
mobile 1, le courant de court-circuit est utilisé pour la création d'une force F2
permettant de maintenir les contacts 1,2 fermés.
[0066] Plus la distance d2 entre le point de pivot 6 et la seconde extrémité 11 où s'exerce
cette force F2 est importante, plus le bras de levier sera important, et plus le couple
C2 sera important, ce qui est l'objectif de la présente invention.
[0067] Concrètement, la somme des couples C1 et C2 doit être supérieure ou égale au couple
Cr, afin qu'il n'y ait pas de séparation des contacts lors du passage d'un courant
de court-circuit élevé.
[0068] Plus précisément, il est recommandé que le rapport entre le bras de levier correspondant
au couple Cr, c'est-à-dire la distance d1 entre le point de pivot 6 et le point de
contact 7, et le bras de levier correspondant au couple C2, c'est-à-dire la distance
d2 entre le point de pivot 6 et la seconde extrémité 11 du contact mobile 1, soit
supérieur ou égal à 2. Plus ce rapport est grand, plus le couple C2 sera important
par rapport au couple Cr et permettra de contrer les forces de répulsion Fr.
[0069] La distance d2 est limitée par la paroi interne du boîtier 21 au voisinage de la
seconde extrémité du contact mobile 1, comme illustré en figure 1.
[0070] Pour garder une distance d2 maximum, la seconde extrémité rigide 15 de la tresse
3 est la plus courte possible, étant donné que la force F2 prend naissance au niveau
du démarrage de la partie souple 17 de la tresse 3.
[0071] Le tronçon central déformable 17 de la tresse 3 peut être courbé.
[0072] Conformément à une première variante de réalisation selon l'invention illustrée aux
figures 2, 4 et 5, le tronçon central déformable 17 courbé peut comprendre une première
portion 17' qui s'étend de la seconde extrémité rigide 15 de la tresse 3, et est disposé
en regard de la seconde face latérale 14 du contact mobile 1. En outre, le tronçon
central déformable 17 peut comprendre une deuxième portion 17" qui prolonge la première
portion 17' et s'étend jusqu'à la première extrémité rigide 16. Il en résulte que
le premier tronçon 17' est disposé sensiblement en regard de la portion 12 du contact
mobile 1.
[0073] Dans cette configuration, le tronçon central déformable 17 présente une forme convexe.
[0074] Par ailleurs, de par cette disposition, lorsque du courant provenant de la borne
de raccordement 4 circule dans la tresse 3, puis dans la portion 12 du contact mobile
1, le courant circulant dans la première portion 17' et le courant circulant dans
la portion 12 du contact mobile 1 circulent dans des directions opposées. Il en résulte
la génération d'une force de répulsion FCT entre la première portion 17' de la tresse
3 et la portion 12 du contact mobile 1, qui les repousse l'une de l'autre. Cette disposition
tend à diminuer la force F2'.
[0075] De manière alternative, et conformément à une deuxième variante de réalisation selon
l'invention, illustrée à la figure 3, le tronçon central déformable 17 courbé s'étend,
à partir de la seconde extrémité 15, dans le prolongement de la seconde extrémité
11 du contact mobile 1 et à l'opposé du contact mobile 1.
[0076] Dans cette configuration, le tronçon central déformable 17 présente une forme concave.
En effet, le tronçon central déformable 17 de la tresse 3 et la portion 12 forme sensiblement
une forme de U. De par cette disposition, le courant circulant dans le contact mobile
1 n'a plus d'influence sur le tronçon central déformable 17 de la tresse 3 et ainsi,
la force F'2 ne diminue pas.
[0077] Au contraire, en formant une demi-boucle comme l'illustre la figure 3, le courant
traversant la tresse 3 crée des forces de répulsion F1TT et F2TT. Avantageusement,
la force de répulsion F1TT contribue à augmenter la force F2' et donc contribue à
augmenter l'effort sur le point de contact 7.
[0078] Dans les exemples des figures 2 et 3, les contacts fixe 2 et mobile 1 sont équipés
de pastilles 8',9', de préférence conçues dans un alliage comprenant de l'Argent et
de l'Etain, ou tout autre alliage d'argent.
[0079] Lors d'une ouverture des contacts 1,2 et de la création d'un arc électrique, une
tôle de soufflage 20 en forme de U est prévue autour du contact mobile 1, entre la
protubérance (rivet 8 ou pastille 8') et la seconde extrémité 11, afin de diriger
l'arc électrique vers le bas du boîtier 21, selon son orientation sur les figures
1, 2 et 3. Plus particulièrement et comme l'illustrent notamment les figures 4 et
5, la tôle de soufflage 20 en forme de U peut comprendre une première branche 20a
et une deuxième branche 20c sensiblement parallèles entre elles et en regard l'une
de l'autre, et qui s'étendent d'une base 20b faisant partie de la tôle de soufflage
20.
[0080] La première branche 20a, la base 20b, et la deuxième branche 20c peuvent délimiter
un espace dans lequel est contenue la portion 12 du contact mobile 1. Plus particulièrement,
cette portion 12 s'étend entre la seconde extrémité 11 et la protubérance, laquelle
se présente préférentiellement sous la forme d'un rivet 8 ou d'une pastille 8'. Par
ailleurs, la tôle de soufflage 20 peut être disposée entre la borne de raccordement
4 et le contact fixe 2.
[0081] L'arc électrique est donc amené à distance de la serrure et du porte-contact 18,
localisée dans des zones fragiles et peu étanches.
[0082] En ce qui concerne la description ci-dessus, les relations dimensionnelles optimales
pour les parties de l'invention, en incluant les variations de taille, de matériaux,
de formes, de fonction et de modes de fonctionnement, d'assemblage et d'utilisation,
sont considérées comme apparentes et évidentes pour l'homme du métier, et toutes les
relations équivalentes à ce qui est illustré dans les dessins et ce qui est décrit
dans le mémoire sont censées être incluses dans la présente invention.
1. Appareil électrique de protection de ligne, du type interrupteur différentiel, comprenant
:
- un dispositif de coupure comportant une serrure mécanique, un dispositif de déclenchement
apte à faire basculer ladite serrure,
- un contact fixe (2) et un contact mobile (1) fixé à un porte-contact (18) rotatif,
- une manette de commande du contact mobile (1) entraînant ledit contact mobile (1)
à distance ou vers le contact fixe (2), ladite manette étant reliée au porte-contact
(18) par l'intermédiaire de la serrure mécanique apte à basculer en entraînant l'ouverture/fermeture
des contacts (1, 2) suite à une action manuelle sur la manette;
- le dispositif de déclenchement étant apte à faire basculer la serrure du dispositif
de coupure pour ouvrir les contacts (1, 2) en cas d'apparition d'un courant de court-circuit
différentiel, et apte à laisser les contacts (1, 2) fermés en cas d'apparition d'un
courant de court-circuit équilibré ;
en position de fermeture des contacts (1, 2), ledit contact mobile (1) étant maintenu
contre ledit contact fixe (2) au niveau d'un point de contact (7) sous l'action d'un
moyen élastique (5) disposé entre le contact mobile (1) et le porte-contact (18) et
induisant une force de contact nominale (F1) appliquée sur le contact fixe (2),
- des moyens de transformation du courant de court-circuit équilibré en force supplémentaire
de contact (F2) appliquée sur le contact fixe (2) et dirigée selon la force de contact
(F1), la somme des forces (F1 et F2) étant au moins égale aux forces électrodynamiques
de répulsion (Fr) des contacts engendrés par le courant de court-circuit équilibré,
- une borne (4) de raccordement et en ce que le contact mobile (1) est relié électriquement
à ladite borne (4) de raccordement via un conducteur (3) souple du type tresse, lesdits
moyens de transformation consistant en un agencement spécifique entre le conducteur
(3), le contact mobile (1), et le contact fixe (2),
- le contact mobile (1) étant agencé pour pivoter autour d'un point de pivot (6) localisé
à proximité du point de contact (7),
appareil électrique de protection de ligne
caractérisé en ce que le contact mobile (1) comporte une première extrémité (10) proximale du porte-contact
(18) et une seconde extrémité (11) distale du porte-contact (18), et
en ce que ledit conducteur (3) est raccordé au niveau de la seconde extrémité (11) du contact
mobile (1) et à distance du point de pivot (6).
2. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le rapport entre la distance (d2) du point de pivot (6) à la seconde extrémité (11)
de raccordement au conducteur (3) et la distance (d1) du point de pivot (6) au point
de contact (7), est supérieur à 2.
3. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est délimité par un boîtier (21), la distance (d2) entre le point de pivot (6)
et la seconde extrémité (11) de raccordement au conducteur (3) étant limitée par l'encombrement
du boîtier (21).
4. Appareil électrique de protection de ligne selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le contact mobile (1) consiste en un fer plat comportant :
- ladite première extrémité (10) coopérant avec le moyen élastique (5),
- une première face (13) depuis laquelle saille une protubérance (8,8') apte à venir
au contact d'une protubérance (9,9') similaire saillant du contact fixe (2), le contact
entre ces deux protubérances (8, 8' ; 9, 9') correspondant au point de contact (7)
entre le contact fixe (2) et le contact mobile (1),
- le point de pivot (6) autour duquel il tourne pour s'éloigner ou s'approcher du
contact fixe (2), ledit point de pivot (6) étant disposé entre la première extrémité
(10) et la protubérance (8, 8'),
- ladite seconde extrémité (11) à laquelle est fixé le conducteur (3), sur une deuxième
face (14) opposée à la première face (13) contenant la protubérance (8, 8').
5. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contact mobile (1) comporte un tronçon allongé entre la protubérance (8, 8') et
la seconde extrémité (11).
6. Appareil électrique de protection de ligne selon l'une des revendications 4 et 5,
caractérisé en ce que lesdites protubérances (8, 9) saillant des contacts mobile (1) et fixe (2) consistent
chacune en un rivet.
7. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit rivet (8, 9) est composé d'un alliage contenant de l'Argent et de l'Etain.
8. Appareil électrique de protection de ligne selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration de l'arc électrique créé entre les contacts fixe
(1) et mobile (2) lors de l'ouverture des contacts (1, 2).
9. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens d'aspiration de l'arc électrique consistent en une tôle de soufflage
(20) entourant le contact mobile (1) depuis le point de contact (7) jusqu'à la seconde
extrémité (11) du contact mobile (1).
10. Appareil électrique de protection de ligne selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tôle de soufflage (20) présente une forme de U et comprend une première branche
(20a) et une deuxième branche (20c) sensiblement parallèles entre elles et en regard
l'une de l'autre, et qui s'étendent d'une base (20b) faisant partie de la tôle de
soufflage (20).
11. Appareil électrique de protection de ligne selon l'une des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que ledit conducteur (3) souple comporte une extrémité rigide (15) de raccordement au
contact mobile (1).
12. Appareil électrique de protection de ligne selon l'une des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce que ledit conducteur (3) souple comporte un tronçon déformable (17) en fonction de la
position du contact mobile (1) par rapport au contact fixe (2).
13. Appareil électrique de protection de ligne selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce que ledit tronçon déformable (17) est courbé et comprend une première portion (17'),
qui s'étend de la seconde extrémité rigide (15) de la tresse (3) et est disposé en
regard de la seconde face latérale (14) du contact mobile (1), et une deuxième portion
(17"), qui prolonge la première portion (17') et s'étend jusqu'à la première extrémité
rigide (16).
14. Appareil électrique de protection de ligne selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce que ledit tronçon déformable (17) est courbé et s'étend, à partir de la seconde extrémité
(15), dans le prolongement de la seconde extrémité (11) du contact mobile (1) et à
l'opposé du contact mobile (1).