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.
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).