Dispositif de coupure à ecran de coupure d'arc

Abstract

 Dispositif de coupure à écran de coupure d'arc comportant dans un boîtier (1) au moins un contact fixe (12) coopérant avec un contact mobile (11) porté par un bras porte contact (14) et un dispositif d'actionnement (10) du contact mobile (11). Un écran mobile (13) de coupure d'arc est commandé en déplacement pour occuper une position de repos et une position de laminage. L'écran mobile de coupure (13) est relié au bras porte contact (14) par une bielle d'actionnement (20) de manière à ce que le déplacement du bras porte contact (14) entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure (13), la bielle d'actionnement (20) étant respectivement reliée à l'écran mobile de coupure (13) et au bras porte contact (14) par un second et troisième axe de rotation (Z2, Z3).

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

[0001] L'invention est relative à un dispositif de coupure à écran de coupure d'arc permettant une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit ou à une ouverture par commande manuelle. Ledit dispositif comporte dans un boîtier au moins un contact fixe coopérant avec un contact mobile porté par un bras porte contact. Ledit dispositif comporte un dispositif d'actionnement du contact mobile se déplaçant entre une position de fermeture et une position d'ouverture desdits contacts. Un écran mobile de coupure d'arc est commandé en déplacement pour occuper une position de repos lorsque les contacts sont dans la position de fermeture ; et une position de laminage lorsque les contacts sont dans la position d'ouverture.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002] Comme décrit dans le brevet FR2577712, l'utilisation d'un écran mobile de coupure d'arc dans un appareil électrique interrupteur de protection unipolaire ou multipolaire est connue. Ce type d'appareil permet de manière traditionnelle une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit ou à une ouverture par commande manuelle.

[0003] L'utilisation d'un tel écran permet ainsi de laminer l'arc électrique entre les contacts et permet de couper ainsi le courant électrique de court-circuit. En effet, la coupure par écran permet de générer des tensions d'arc importantes quelque soit l'amplitude du courant à couper. A titre d'exemple, la tension d'arc générée peut être supérieure à 500V par pôle.

[0004] Ce dispositif de coupure est particulièrement destiné à la coupure de courant continu notamment dans les installations de production électrique de type photovoltaïques.

[0005] En outre, ledit appareil comporte dans un boîtier :

• au moins un contact fixe et un contact mobile,
• un bras mobile portant le contact mobile et sollicité élastiquement dans le sens de la fermeture des contacts,
• un dispositif de déclenchement comprenant un organe déclencheur et une serrure, et présentant un seuil de fonctionnement sur une surintensité de court-circuit à partir duquel la serrure est actionnée par l'organe déclencheur et coopère avec le bras porte-contact pour entraîner un déplacement de ce dernier dans le sens de l'ouverture des contacts.

[0006] L'écran mobile de coupure occupe une position de repos vers laquelle il est rappelé par un ressort et étant entraîné par le dispositif de déclenchement en réponse à une surintensité de court-circuit pour s'interposer entre les contacts.

[0007] L'appareil électrique interrupteur de protection comprend aussi un organe de commande manuelle relié à un mécanisme de commande coopérant avec le bras porte-contact pour entraîner par manceuvre de l'organe de commande un déplacement du bras dans le sens de l'ouverture des contacts.

[0008] Ce type d'appareil peut être destiné à isoler électriquement et à protéger contre les courts-circuits un ensemble départ-moteur (contacteur, relais thermique).

[0009] 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. 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 qu'à partir du seuil de déclenchement sur court-circuit de l'organe de déclenchement automatique et ne participe donc qu'à la coupure en cas de court-circuit.

[0010] Pour remédier à cet inconvénient, l'appareil interrupteur décrit dans la demande EP0310468 permet 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 pour des courants de surcharge, voire même à des intensités inférieures ou égales aux intensités nominales.

[0011] Les mécanismes de commande de l'écran connus présentent l'inconvénient d'être relativement complexes. En effet, ils comportent généralement des moyens spécifiques pour un actionnement manuel dudit écran et d'autres moyens aptes à agir sur l'écran en cas de défaut de court-circuit. En outre, les mécanismes connus présentent parfois des moyens de rappel de l'écran dans une position de fonctionnement.

EXPOSE DE L'INVENTION

[0012] L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un dispositif de coupure à écran de coupure d'arc ayant un fonctionnement optimisé.

[0013] L'écran mobile de coupure du dispositif de coupure selon l'invention est relié au bras porte contact par une bielle d'actionnement de manière à ce que le déplacement du bras porte contact entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure, la bielle d'actionnement étant respectivement reliée à l'écran mobile de coupure et au bras porte contact par un second et troisième axe de rotation.

[0014] De préférence, l'écran mobile de coupure est relié au bras porte contact par une bielle d'actionnement de manière à ce que le déplacement du bras porte contact de la position d'ouverture vers la position de fermeture entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure de la position de laminage vers la position de repos, le déplacement du bras porte contact de la position de fermeture vers la position d'ouverture entrainant le déplacement de l'écran mobile de coupure de la position de repos vers la position de laminage.

[0015] Avantageusement, l'écran mobile de coupure est commandé en rotation autour d'un premier axe de rotation solidaire du boitier.

[0016] Selon un mode préférentiel de réalisation, la bielle d'actionnement comporte deux tronçons articulés l'un par rapport à l'autre autour un quatrième axe de rotation, un premier tronçon étant relié à l'écran mobile de coupure par le second axe de rotation et un second tronçon étant relié à l'organe porte contact par le troisième axe de rotation.

[0017] De préférence, le quatrième axe de rotation comporte au moins une extrémité positionnée dans un rail de guidage solidaire du boitier, ledit rail de guidage comportant au moins une première rampe de déplacement dudit quatrième axe pour autoriser un déplacement simultané de l'organe porte contact et de l'écran mobile de coupure.

[0018] Selon un premier mode particulier de réalisation de l'invention, le rail de guidage comportant au moins une seconde rampe de déplacement du quatrième axe, un déplacement dudit axe dans la seconde rampe autorisant seulement un déplacement de l'organe porte contact au-delà de la position d'ouverture des contacts, l'écran mobile de coupure restant immobile.

[0019] Avantageusement, les première et seconde rampes sont accolées de manière à ce que la seconde rampe de déplacement soit placée à une première extrémité de la première rampe principale.

[0020] Selon un second mode particulier de réalisation de l'invention, le rail de guidage comportant au moins une troisième rampe de déplacement du quatrième axe, un déplacement dudit axe dans la troisième rampe autorisant seulement un déplacement de l'organe porte contact au-delà de la position de fermeture des contacts, l'écran mobile de coupure restant immobile.

[0021] Avantageusement, les première et troisième rampes sont accolées de manière à ce que la seconde rampe de déplacement soit placée à une seconde extrémité de la première rampe principale.

[0022] Avantageusement, les seconde et troisième rampe de déplacement du quatrième axe de rotation décrivent un arc de cercle permettant l'immobilisation de l'écran et le déplacement du contact mobile, ledit arc de cercle ayant pour centre le second axe de rotation.

[0023] De préférence, la première rampe de déplacement comporte un axe longitudinal formant un angle compris entre 0-45° par rapport à un axe reliant les second et troisième axes.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0024] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :

• les figures 1 et 2 représentent des vues en perspective d'un dispositif de coupure à écran de coupure d'arc respectivement dans deux positions de fonctionnement selon un premier mode préférentiel de fonctionnement de l'invention ;
• les figures 3 et 4 représentent des vues en perspective d'un dispositif de coupure à écran de coupure d'arc respectivement dans deux positions de fonctionnement selon un second mode préférentiel de fonctionnement de l'invention ;
• la figure 5 représente une vue d'une chaine cinématique du dispositif d'actionnement des contacts associé à un écran mobile de coupure dans une position d'ouverture des contacts ;
• la figure 6 représente une vue de détail du dispositif selon les figures 3 et 4 dans une position d'ouverture des contacts ;
• la figure 7 représente une vue d'une chaine cinématique du dispositif d'actionnement des contacts associé à un écran mobile de coupure dans une position de sur-course à l'ouverture des contacts ;
• la figure 8 représente une vue de détail du dispositif selon les figures 3 et 4 dans une position de sur-course à l'ouverture des contacts ;
• la figure 9 représente une vue d'une chaine cinématique du dispositif d'actionnement des contacts associé à un écran mobile de coupure dans une position de fermeture des contacts ;
• la figure 10 représente une vue de détail du dispositif selon la figure 3 dans une position de fermeture des contacts ;
• la figure 11 représente une vue d'une chaine cinématique du dispositif d'actionnement des contacts associé à un écran mobile de coupure dans une position de sur-course à la fermeture des contacts ;
• la figure 12 représente une vue de détail du dispositif selon la figure 3 dans une position de sur-course à la fermeture des contacts.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION

[0025] Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 1, le dispositif de coupure à écran de coupure d'arc comporte un boîtier 1 dans lequel sont logés au moins un contact fixe 12 coopérant avec un contact mobile 11 porté par un bras porte contact 14.

[0026] Le dispositif de coupure comporte un dispositif d'actionnement 10 du contact mobile 11 se déplaçant entre une position de fermeture et une position d'ouverture desdits contacts.

[0027] Le dispositif d'actionnement 10 peut être commandé par l'intermédiaire d'un organe de commande manuelle 40 La commande manuelle d'ouverture des contacts s'opère ainsi par l'intermédiaire dudit organe coopérant avec un bras porte-contact 14 pour entraîner un déplacement dudit bras dans le sens de l'ouverture des contacts.

[0028] Le dispositif d'actionnement 10 peut être aussi commandé par l'intermédiaire de moyens de déconnexion 50 permettant une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit. Le contact fixe 12 est alors électriquement relié à une extrémité d'un enroulement d'une bobine 51 appartenant à un déclencheur électromagnétique des moyens de déconnexion 50. Ledit enroulement est lui-même raccordé par son autre extrémité à une borne d'entrée 17. Le déclencheur électromagnétique comprend en outre un noyau magnétique mobile 24 conformé en plongeur et monté à coulissement à l'intérieur de la bobine 51. Une extrémité du noyau est destinée venir agir directement sur le dispositif d'actionnement 10.

[0029] Le contact mobile 11 est disposé à une extrémité d'un bras porte-contact 14 et est électriquement relié à une borne de sortie 22. Le bras porte-contact 14 est monté pivotant à son extrémité opposée au contact mobile 11 et est sollicité dans le sens de la fermeture des contacts par un ressort de rappel non figuré.

[0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de coupure comporte un écran mobile 13 de coupure. L'écran est commandé en déplacement pour occuper

• une première position de repos lorsque les contacts 11, 12 sont dans la position de fermeture ;
• une position de laminage lorsque les contacts 11, 12 sont dans la position d'ouverture ;

[0031] L'écran rotatif 13 occupe normalement une position de repos vers laquelle il est rappelé par un moyen élastique, notamment un ressort de torsion non représenté.

[0032] Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, l'écran rotatif mobile de coupure est de préférence un écran rotatif relié de manière solidaire au boitier 1 par l'intermédiaire d'un premier axe de rotation Z1. L'écran mobile de coupure 13 est relié au bras porte contact 14 par une bielle d'actionnement 20 de manière à ce que le déplacement du bras porte contact 14 entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure 13.

[0033] Comme représenté sur les figures 1 à 4, la bielle d'actionnement 20 comporte deux extrémités reliées respectivement à l'écran mobile de coupure 13 et au bras porte contact 14.

[0034] Une première extrémité de la bielle est relié à l'écran mobile 13 par un second axe de rotation Z2 et une seconde extrémité est reliée au bras porte contact par un par un troisième axe de rotation Z3.

[0035] Le second axe de rotation Z2 est parallèle du premier axe de rotation et se trouve décentré par rapport audit premier axe de manière à ce que de déplacement du second axe entraine la rotation de l'écran mobile de coupure 13.

[0036] Ainsi, l'écran mobile de coupure 13 est relié au bras porte contact 14 par une bielle d'actionnement 20 de manière à ce que le déplacement du bras porte contact 14 de la position d'ouverture vers la position de fermeture entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure 13 de la position de laminage vers la position de repos, le déplacement du bras porte contact 14 de la position de fermeture vers la position d'ouverture entrainant le déplacement de l'écran mobile de coupure 13 de la position de repos vers la position de laminage.

[0037] Selon un mode préférentiel de réalisation tel que représentée sur les figures 3 et 4, la bielle d'actionnement 20 comporte deux tronçons articulés l'un par rapport à l'autre autour un quatrième axe de rotation Z4. La bielle comporte alors un premier tronçon 21 relié à l'écran mobile de coupure 13 par le second axe de rotation Z2 et un second tronçon étant relié à l'organe porte contact 14 par le troisième axe de rotation Z3.

[0038] Comme représenté sur les figures 9 et 10, Le quatrième axe de rotation Z4 comporte au moins une extrémité positionnée dans un rail de guidage 30 solidaire du boitier 1.

[0039] Ledit rail de guidage comportant au moins une première rampe principale 31 de déplacement dudit quatrième axe Z4 pour autoriser un déplacement simultané de l'organe porte contact 14 et de l'écran mobile de coupure 13. Le déplacement du quatrième axe Z4 d'une extrémité de la première rampe principale 31 à une autre extrémité entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure 13 de la position de laminage vers la position de repos et inversement. L'inclinaison de cette première rampe par rapport à l'alignement des second et troisième axes de rotation permet de régler l'accélération subie par l'écran mobile de coupure 13 au moment de l'ouverture des contacts. Au moment de l'ouverture des contacts commandée par les moyens de déconnexion 50, l'organe porte contact 14 se déplace et entraine dans son mouvement la bielle d'actionnement 20. A titre d'exemple de réalisation, l'angle α formé par la première rampe principale 31 et l'axe reliant les second et troisième axes de rotation est compris entre 0 et 45°.

[0040] Selon un premier mode particulier de réalisation du dispositif de coupure à écran tel que représenté sur les figures 7 et 8, le rail de guidage 30 comporte au moins une seconde rampe de déplacement 32 du quatrième axe Z4. La seconde rampe de déplacement est placée à une première extrémité de la première rampe principale 31. La seconde rampe 32 décrit un arc de cercle permettant la rotation du premier tronçon 21 de la bielle 20 sans que l'écran 13 ne se déplace. Le centre de l'arc de cercle est confondu avec le second axe de rotation Z2. Lorsque le quatrième axe Z4 commence à se déplacer dans la seconde rampe de déplacement 32, l'écran mobile de coupure 13 se trouve dans la position de laminage et est immobile. Le déplacement du quatrième axe Z4 dans la seconde rampe de déplacement autorise alors seulement un déplacement de l'organe porte contact 14 au-delà de la position d'ouverture des contacts.

[0041] Selon un second mode particulier de réalisation du dispositif de coupure à écran tel que représenté sur les figures 11 et 12, le rail de guidage 30 comportant au moins une troisième rampe de déplacement 33 du quatrième axe Z4. La troisième rampe de déplacement 33 est placée à une seconde extrémité de la première rampe principale 31. La troisième rampe 33 décrit un arc de cercle permettant la rotation du premier tronçon 21 de la bielle 20 sans que l'écran 13 ne se déplace. Le centre de l'arc de cercle est confondu avec le second axe de rotation Z2. Lorsque le quatrième axe Z4 commence à se déplacer dans la troisième rampe de guidage 32, l'écran mobile de coupure 13 se trouve dans la position d'ouverture et est immobile. Le déplacement du quatrième axe Z4 dans la troisième rampe de guidage 33 autorise alors seulement un déplacement de l'organe porte contact 14 au-delà de la position de fermeture des contacts. Ce second mode particulier de réalisation est particulièrement adapté, lorsque les contacts sont usés et que l'organe porte contact 14 a une course de déplacement supérieure à celle observée lorsque les contacts ne sont pas usés.

[0042] Selon ces modes particuliers de réalisation de l'invention, la forme du rail de guidage est sensiblement celle d'un S.

[0043] Ainsi grâce à l'utilisation de ce rail de guidage comportant une ou plusieurs rampes de déplacement, l'utilisation de la bielle d'actionnement 20 permet d'amplifier la course angulaire de l'écran à partir un mouvement limité du porte contact. Ce mode de réalisation permet aussi d'accélérer l'insertion de l'écran entre les contacts.

[0044] De préférence le dispositif de coupure selon l'invention est un dispositif de coupure unipolaire. Ainsi contrairement aux solutions existantes, l'originalité de nouvelle conception repose également sur le fait que le mécanisme permet un assemblage aisé du produit bipolaire à partir de l'unipolaire.

[0045] Dans le cas d'un dispositif de coupure bipolaire, tripolaire ou tétrapolaire, si un contact mobile s'ouvre suite à un phénomène de répulsion, l'écran relié à ce contact mobile peut se déplacer pour venir rapidement s'insérer entre les contacts très sans attendre l'ouverture des autres pôles.

[0046] Selon une variante de réalisation, le dispositif d'actionnement 10 peut être aussi commandé par l'intermédiaire d'un déclencheur thermique. Le déclencheur thermique comporte de préférence un bilame connecté entre le contact mobile 11 et la à une borne de sortie 22.

Revendications

1. Dispositif de coupure à écran de coupure d'arc 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 (1) :

― au moins un contact fixe (12) coopérant avec un contact mobile (11) porté par un bras porte contact (14),

― un dispositif d'actionnement (10) du contact mobile (11) se déplaçant entre une position de fermeture et une position d'ouverture desdits contacts ;

― un écran mobile (13) de coupure d'arc commandé en déplacement pour occuper

● une position de repos lorsque les contacts (11, 12) sont dans la position de fermeture ;

● une position de laminage lorsque les contacts (11, 12) sont dans la position d'ouverture ;

caractérisé en ce que l'écran mobile de coupure (13) est relié au bras porte contact (14) par une bielle d'actionnement (20) de manière à ce que le déplacement du bras porte contact (14) entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure (13), la bielle d'actionnement (20) étant respectivement reliée à l'écran mobile de coupure (13) et au bras porte contact (14) par un second et troisième axe de rotation (Z2, Z3).

2. Dispositif de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran mobile de coupure (13) est relié au bras porte contact (14) par une bielle d'actionnement (20) de manière à ce que le déplacement du bras porte contact (14) de la position d'ouverture vers la position de fermeture entraine le déplacement de l'écran mobile de coupure (13) de la position de laminage vers la position de repos, le déplacement du bras porte contact (14) de la position de fermeture vers la position d'ouverture entrainant le déplacement de l'écran mobile de coupure (13) de la position de repos vers la position de laminage.

3. Dispositif de coupure selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écran mobile de coupure (13) est commandé en rotation autour d'un premier axe de rotation (Z1) solidaire du boitier (1).

4. Dispositif de coupure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bielle d'actionnement (20) comporte deux tronçons articulés l'un par rapport à l'autre autour un quatrième axe de rotation (Z4), un premier tronçon (21) étant relié à l'écran mobile de coupure (13) par le second axe de rotation (Z2) et un second tronçon étant relié à l'organe porte contact (14) par le troisième axe de rotation (Z3).

5. Dispositif de coupure selon la revendication 4, caractérisé en ce que le quatrième axe de rotation (Z4) comporte au moins une extrémité positionnée dans un rail de guidage (30) solidaire du boitier (1), ledit rail de guidage comportant au moins une première rampe (31) de déplacement dudit quatrième axe (Z4) pour autoriser un déplacement simultané de l'organe porte contact (14) et de l'écran mobile de coupure (13).

6. Dispositif de coupure selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rail de guidage (30) comportant au moins une seconde rampe de déplacement (32) du quatrième axe (Z4), un déplacement dudit axe dans la seconde rampe (32) autorisant seulement un déplacement de l'organe porte contact (14) au-delà de la position d'ouverture des contacts, l'écran mobile de coupure (13) restant immobile.

7. Dispositif de coupure selon la revendication 6, caractérisé en ce que la seconde rampe (32) décrit un arc de cercle permettant la rotation du premier tronçon (21) de la bielle (20) sans que l'écran (13) ne se déplace, ledit arc de cercle comporte un centre confondu avec le second axe de rotation (Z2).

8. Dispositif de coupure selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la première et seconde rampes (31, 32) sont accolées de manière à ce que la seconde rampe (32) de déplacement soit placée à une première extrémité de la première rampe principale (31).

9. Dispositif de coupure selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le rail de guidage (30) comportant au moins une troisième rampe de déplacement (33) du quatrième axe (Z4), un déplacement dudit axe dans la troisième rampe (33) autorisant seulement un déplacement de l'organe porte contact (14) au-delà de la position de fermeture des contacts, l'écran mobile de coupure (13) restant immobile.

10. Dispositif de coupure selon la revendication 9, caractérisé en ce que la troisième rampe (33) décrit un arc de cercle permettant la rotation du premier tronçon (21) de la bielle (20) sans que l'écran (13) ne se déplace, ledit arc de cercle comporte un centre confondu avec le second axe de rotation (Z2).

11. Dispositif de coupure selon les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les première et troisièmes rampes (31, 33) sont accolées de manière à ce que la troisième rampe (33) de déplacement soit placée à une seconde extrémité de la première rampe principale (31).

12. Dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la première rampe de déplacement (31) comporte un axe longitudinal formant un angle (α) compris entre 0-45° par rapport à un axe reliant les second et troisième axes (Z2, Z3).

Dessins