Interrupteur électrique automatique La présente invention concerne un interrupteur élec trique automatique comprenant au moins un organe con ducteur constitué par une substance magnétique électri quement conductrice, des moyens d'enclenchement et de déclenchement et des moyens d'interruption destinés à ouvrir et à fermer un circuit à travers ledit organe conducteur.
Pour simplifier la construction compliquée des inter rupteurs de courant de surcharge conventionnels destinés à des réseaux de distribution et pour fournir un inter rupteur présentant une grande sécurité de fonctionnement à peu de frais, la titulaire a proposé d'utiliser une ma tière pour shunts magnétiques, qui est décrite dans le brevet U.S. No 3226507.
Pendant des études prolongées concernant de tels interrupteurs, la titulaire a constaté que pour un certain arrangement d'un aimant et d'un organe en une ma tière magnétique électriquement conductrice, les attrac tions magnétiques entre cet aimant et cet organe ont ins tantanément diminué, approximativement après 10 m. s. pour un courant alternatif à 50 p., après l'application d'un courant élevé à cet organe, par exemple d'un fort courant de court-circuit et la titulaire a réussi de cons truire un nouvel interrupteur d'une forme serrée et à peu de frais, en se basant sur cette constatation.
L'interrupteur selon l'invention est caractérisé en ce que lesdits moyens d'enclenchement et de déclenchement sont constitués par ledit organe conducteur, un aimant adjacent audit organe conducteur, de sorte qu'il attire cet organe grâce à l'aimantation induite, et un organe des tiné à produire une force dont la direction est telle qu'elle tend à séparer l'organe conducteur de l'aimant contre l'attraction magnétique, en ce que l'ensemble est agencé de manière que dans des conditions normales de fonc tionnement, l'organe conducteur est attiré par ledit ai mant contre ladite force, pour bloquer lesdits moyens d'interruption dans une position correspondant à la fer meture du circuit et que, après le passage d'un courant de surcharge à travers l'organe conducteur,
la direction de l'aimantation de l'organe conducteur induite par l'ai mant est déviée par le champ magnétique engendré par le courant s'écoulant à travers l'organe conducteur, de sorte que la force d'attraction magnétique devient infé rieure à ladite force tendant à séparer l'organe conduc teur de l'aimant et lesdits moyens d'interruption chan gent instantanément leur position pour ouvrir ledit circuit.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'une forme d'exé cution ; la fig. 2 est une vue de côté de l'interrupteur selon la fig. 1 ; les fig. 3A-3C sont des coupes faites le long de la ligne 111-11I de la fig. 1, qui représentent différentes for mes d'un aimant permanent et d'un organe magnétique électriquement conducteur pouvant être utilisés dans l'interrupteur selon l'invention ; les fig. 4a-4f sont des photographies représentant une suite d'opérations d'interrupteur selon la fig. 1 ;
les fig. 5a-5f et 6a-6f sont deux séries de photogra phies représentant des résultats des expériences destinés à confirmer les principes de fonctionnement de l'inter rupteur selon l'invention ; les fig. 7A et 7B sont respectivement une vue en élé vation et une vue en plan de l'interrupteur bipolaire à quatre bornes ;
les fig. 8 et 9a-9f constituent un graphique et une série de photographies représentant un dispositif d'essai de performance d'un organe magnétique électriquement con ducteur ayant la forme d'un U, qui peut être utilisé dans l'interrupteur selon l'invention et le résultat des essais faits au moyen de ce dispositif ; les fig. 10A et 10B sont respectivement une coupe verticale et une vue partielle d'une forme d'exécution utilisant un organe magnétique électriquement conduc teur ayant la forme d'un U.
les fi-. 11 A-11J sont des vues schématiques représen tant les différentes configurations possibles de l'organe magnétique électriquement conducteur ayant la forme d'un U, qui peut être utilisé; les fig. 12A-170 sont des vues schématiques qui re présentent différentes formes d'exécution de l'inven tion.
Sur les figures, les éléments correspondants ont été désignés par les mêmes références numériques.
Aux fig. 1 et 2, qui représentent un interrupteur à déclenchement libre, 1 est une base de l'interrupteur, 2 un couvercle de celui-ci, 3 une broche de commande fixée au sommet d'un aimant permanent M, 3a un bou ton de commande pouvant être en contact avec ladite broche 3 et mobile sur la surface du couvercle 2 le long d'une pièce de guidage 3b formée sur celui-ci, 4 un pivot permettant de tourner à l'aimant permanent M, qui est adjacent à un organe 14 en une matière magnétique électriquement conductrice, 4a un autre pivot destiné à permettre à l'organe 14 de tourner, 6 est un contact mobile monté sur l'extrémité libre de l'organe 14 et co opérant avec un contact fixe 7 fixé sur la borne 12, et 8 est un ressort de tension destiné à appliquer une force de tension à l'organe 14,
qui est opposée à la force d'at traction entre l'aimant permanent M et l'organe 14. Un moyen d'enclenchement et de déclenchement désigné en général par 13 comprend l'organe 14, qui est constitué par une barre plate, l'aimant permanent M capable de pivoter, et un ressort 8.
L'aimant permanent M peut être aimanté d'une ma nière convenable. Par exemple, l'aimant permanent est aimanté de manière qu'il produise le pôle S le long de l'arête inférieure parallèle à l'organe 14, mais qu'il pro duise le pôle N le long de l'arête supérieure, comme montré en fig. 3A. Toutefois, il est possible d'utiliser d'autres polarités convenables. On peut appliquer une paire des pièces polaires aux surfaces verticales opposées de l'aimant permanent, pour produire le pôle S dans l'une des pièces polaires et pour produire le pôle N dans l'autre pièce polaire comme montré en fig. 3B.
Il est préférable de prévoir un entrefer entre l'aimant permanent M et l'organe 1a-, lorsqu'il est attiré par l'ai mant permanent M. Lorsque la matière des contacts 6 et 7 est usée à cause des opérations répétées, la largeur de cet entrefer est réduite et le contact est toujours assuré entre les contacts 6 et 7. Un tel entrefer est de même utile pour ajuster la pression entre les contacts 6 et 7.
L'organe 14 est de préférence en une matière destinée à un shunt magnétique, ou en ferrite doux, décrite dans le brevet U.S. N- 3226507 et dont la variation thermique de perméabilité est réversible. Toutefois, l'organe 14 peut être en une autre matière magnétique convenable, telle que, par exemple, le fer doux ou l'aimant perma nent. Lorsqu'on désire obtenir une conductibilité électri que élevée pour l'organe 14, alors on peut le constituer au moyen d'un organe composé formé par un élément conducteur électrique 14b', par exemple un élément en cuivre, et par un élément 14a' en une matière magnéti que telle que le ferrite doux, comme montré en fi- . 30.
L'aimant permanent M est de préférence en une subs tance magnétique dont la variation thermique sponta née de l'aimantation est réversible, telle que par exemple l'alliage Al-Ni-Co (Alnico V), en ferrite de barium, etc. Toutefois, l'aimant permanent M peut être de même formé par d'autres matières magnétiques n'ayant pas de telles caractéristiques spécifiques, ou il peut être rem placé par un électro-aimant, à condition que l'organe 14 soit en une matière magnétique ayant des caractéristiques réversibles de variation thermique de la perméabilité et que l'interrupteur ne soit pas obligé de présenter un retard d'interruption d'une surcharge relativement faible de courant.
Pendant le fonctionnement, lorsque l'interrupteur est fermé, le circuit est constitué par la borne 11, l'organe 14, et les contacts 6 et 7 et l'autre borne 12. Dans les conditions représentées en traits forts, l'organe 14 est attiré par l'aimant permanent M pour bloquer l'interrup teur dans la position de fermeture, afin de fermer le cir cuit conduisant le courant de charge. Après le déplace ment du bouton de commande 3a vers la droite à partir de la position montrée en fi-, 1, l'aimant permanent M tourne autour du pivot 4 dans le sens horaire, grâce à l'embrayage mécanique entre le bouton 3a et la broche 3, et après son passage à travers l'entrefer, l'arête infé rieure 3 de l'aimant M entre en contact avec l'organe 14 et elle oblige cet organe à se déplacer vers le bas.
Lors que l'aimant permanent M continue à tourner à cause du déplacement du bouton 3a jusqu'à la position extrême 3, le contact mobile 6 est séparé du contact fixe 7 pour ouvrir l'interrupteur. Lorsque le bouton 3a est déplacé vers la gauche, à partir de sa position extrême à droite, le contact mobile 6 entre de nouveau en contact avec le contact fixe 7 comme décrit en liaison avec l'ouverture, mais dans l'ordre inverse.
Il est préférable de prévoir un cliquet convenable (non monté) pour le bouton 3a, de sorte que ce bouton puisse être bloqué d'un côté ou de deux côtés pendant sa course de travail.
L'interrupteur décrit est déclenché lentement avec un retard convenable pour une surcharge de courant relati vement petite et il est déclenché instantanément pour un courant de surcharge élevé, par exemple en cas d'un fort courant de perte à la terre. Le déclenchement lent avec un retard est dû à la réduction thermique réversible d'ai mantation de l'aimant permanent M, due à la produc tion de la chaleur par le courant de surcharge ou par une réduction thermique réversible de la perméabilité de l'or gane 14, provoquée par la même chaleur.
Puisque le temps nécessaire pour la réduction de ladite aimantation ou de la perméabilité jusqu'à un niveau déterminé d'avance, dépend de la vitesse de la production de la chaleur par l'organe 14, cette vitesse dépendant à son tour de l'intensité du courant de surcharge, il est possi ble d'obtenir un retard voulu en choisissant convenable ment l'équilibre entre la production de la chaleur par l'organe 14 et la dissipation de cette chaleur en dépen dance du courant de surcharge traversant cet organe. Une telle interruption thermique retardée est avanta geuse, mais elle n'est pas essentielle.
Le déclenchement instantané de l'interrupteur, qui sera décrit en détail par la suite, est une propriété émi nente de l'interrupteur décrit. Les essais effectués sur l'interrupteur selon la fig. 1 ont montré que lorsqu'un fort courant de surcharge, tel que par exemple environ <B>1000</B> % du courant nominal de charge, traverse l'organe 14, cet organe est très rapidement ou instantanément séparé de l'aimant permanent M, et le contact mobile 6 est ensuite séparé du contact 7 pour interrompre la sur charge.
Il est possible de construire un interrupteur capable d'interrompre instantanément une surcharge beaucoup plus petite, par exemple environ 500 % du courant nomi nal de charge. L'interruption d'une intensité du courant de surcharge très élevée peut être facilitée par une cham bre d'extinction de l'arc convenable, de sorte que le cou rant de surcharge est interrompu rapidement en réponse à l'ouverture du circuit entre les contacts 6 et 7.
Un essai de court-circuit a été effectué sur l'interrup teur selon les fig. 1 et 2 en laissant passer un courant alternatif de 50 p/s, dont la valeur efficace a été égale à 1600 A, sous une tension de 100 V, à travers l'organe 14 et le comportement de l'interrupteur a été enregistré au moyen d'un film avec une vitesse de 10 000 images par seconde. Les fig. 4a-4f montrent des images choisies de ce film. L'aimant permanent M est comme représenté en fig. 3B et le temps écoulé depuis la fermeture de l'inter rupteur jusqu'à la prise de chaque image est indiqué dans le tableau 1.
EMI0003.0006
<I>Tableau <SEP> 1</I>
<tb> Fig. <SEP> N <SEP> .. <SEP> . <SEP> .... <SEP> . <SEP> .. <SEP> . <SEP> . <SEP> .. <SEP> ..' <SEP> 4a <SEP> 4b <SEP> 4c <SEP> 4d <SEP> 4e <SEP> 4f
<tb> Temps <SEP> écoulé <SEP> depuis <SEP> la <SEP> fermeture <SEP> (mS) <SEP> 0 <SEP> 1.0 <SEP> 2.4 <SEP> ' <SEP> 3.8 <SEP> 5.2 <SEP> 6.6 Il résulte des fig. 4a-4f et du tableau I que l'interrup teur décrit est capable d'interrompre très rapidement un courant de surcharge élevé. En effet, dans les cas d'essai mentionnés, le courant de surcharge a été interrompu après 1/3 d'une période (20 m/s).
Une telle vitesse élevée d'interruption est accélérée parce que la masse de l'organe 14 est très petite. L'inter ruption rapide selon le tableau I a été constatée pour des surcharges à courant alternatif et courant continu et cela a prouvé qu'une telle interruption a lieu indépendam ment de la direction d'un tel courant de surcharge s'écou lant à travers l'organe conducteur 14. Le mécanisme exact d'une telle interruption n'est pas encore entière ment connu. Toutefois, la titulaire admet que le champ magnétique engendré par un très fort courant de sur charge est supérieur au champ magnétique dû à l'aimant M.
Par conséquent, la direction de l'aimantation induite dans l'organe conducteur par l'aimant M est déviée par le champ magnétique engendré par le courant de sur charge, de sorte que l'attraction magnétique entre l'or gane conducteur 14 et l'aimant M est réduite. La force appliquée par le ressort 8 reste inchangée, même dans le cas d'une surcharge, de sorte que l'attraction magnétique devient inférieure à la force appliquée par le ressort. Ainsi, les moyens d'enclenchement et de déclenchement 13 sont actionnés instantanément, en réponse à un fort courant de surcharge, quel que soit le sens ou la phase du courant de surcharge s'écoulant à travers l'organe conducteur 14.
Un essai a montré que l'intensité de l'aimantation de l'aimant permanent M n'est pas atteinte par le courant élevé de surcharge et que l'interrupteur décrit peut être utilisé à plusieurs reprises. L'absence de toute affecta tion de l'aimant permanent M par le courant élevé tra- versant l'organe 14 est due au fait que cet organe est éloi gné de l'aimant permanent M avant que le champ ma gnétique dû au courant élevé traversant l'organe 14 attei gne le niveau de la force coercitive de l'aimant M et au fait que le courant élevé est interrompu par l'interrup teur.
Pour confirmer le fait qu'une telle vitesse élevée d'in terruption d'un courant de surcharge élevé par l'interrup teur décrit est due au phénomène de la diminution de l'attraction magnétique provoquée par le passage d'un courant élevé dans un organe en une matière magnéti que électriquement conductrice attirée par un aimant, la titulaire a effectué des essais séparés, en utilisant deux genres de combinaisons, dont chacune était munie d'un aimant permanent, d'un organe en une matière magnéti que et d'un ressort de tension. On a fait passer un cou rant élevé à travers l'organe en matière magnétique de chaque combinaison. Les photos des combinaisons sont montrées en fi-. 5a et 6a.
Les comportements de ces combinaisons ont été enregistrés au moyen d'un film à une vitesse de 10 000 images p/s. Des images choisies de ce film sont montrées aux fig. 5b-5f et aux fig. 6b-6f.
Dans la combinaison selon la fig. 5a, des pièces po laires ont été montées sur les côtés opposés d'un aimant permanent en ferrite et un organe composé en une ma tière magnétique électriquement conductrice constitué par une bande en cuivre et par une pièce en fer a été uti lisé d'une façon montrée en fig. 3C. On a fait passer un courant alternatif à 50 p/s dont la valeur efficace a été égale à 2700 A à travers l'organe composé sous une ten sion de 100 V. Le temps écoulé depuis la fermeture de l'interrupteur jusqu'au moment de la prise des images selon les fig. 5b-5f est indiqué au tableau II.
EMI0003.0023
<I>Tableau <SEP> 11</I>
<tb> Fig. <SEP> N <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>-------</B> <SEP> 5b <SEP> 5c <SEP> 5d <SEP> 5e <SEP> 5f
<tb> Temps <SEP> écoulé <SEP> depuis <SEP> la <SEP> fermeture <SEP> (mS) <SEP> ' <SEP> 0 <SEP> 3.0 <SEP> ' <SEP> 5.0 <SEP> 8.0 <SEP> 9.5 Dans la combinaison selon la fig. 6a, un organe en une matière magnétique électriquement conductrice cons titué par une bande en fer ayant une rigidité suffisam ment élevée pour résister à une force mécanique due à un courant électrique élevé s'écoulant à travers cet organe est immobile, et un aimant en ferrite aimanté de manière montrée en fig. 3A a été fixé sur l'extrémité libre d'un ressort en spirale de manière qu'il soit mobile.
On a fait passer un courant alternatif à 50 p/s, dont la valeur efficace a été égale à 1600 A, à travers la bande en fer immobile, sous une tension de 100 V. Le temps écoulé depuis la fermeture de l'interrupteur jusqu'au moment de la .prise des images montrées aux fig. 6b-6f est indiqué au tableau III.
EMI0004.0008
<I>Tableau <SEP> III</I>
<tb> Fig. <SEP> No <SEP> ...................................._...._.................
<SEP> 6b <SEP> 6c <SEP> 6d <SEP> 6e <SEP> 6f
<tb> Temps <SEP> écoulé <SEP> depuis <SEP> la <SEP> fermeture <SEP> (mS) <SEP> 0 <SEP> 2.5 <SEP> 4.5 <SEP> 6.5 <SEP> 10.5 Il résulte des fig. 5b-5f et 6b-6f et des tableaux 11, III que lorsqu'un courant élevé s'écoule à travers un organe en une matière magnétique électriquement con ductrice, la force magnétique agissant entre l'organe et un aimant diminue presque instantanément.
En se référant de nouveau à la fig. 1, lorsque l'inter rupteur est ouvert automatiquement en éloignant l'or gane 14 en une matière magnétique de l'aimant perma nent M, l'attraction magnétique entre l'aimant M et l'or gane 14 est réduite de manière que l'organe 14 soit main tenu écarté de l'aimant M, pour maintenir le contact mobile 6 séparé du contact fixe 7.
Pour fermer l'interrupteur ainsi ouvert, il est néces saire de déplacer le bouton 3a d'abord jusqu'à sa posi tion d'ouverture, pour rétablir le blocage entre l'aimant permanent M et l'organe 14 et ensuite le bouton 3a est déplacé vers la gauche jusqu'à sa position de fermeture. Lorsqu'une panne, ou une surcharge n'est pas écartée avant cette nouvelle fermeture, l'interrupteur est de nou veau ouvert, de manière indiquée auparavant, de sorte que l'interrupteur décrit est muni d'un mécanisme à déclenchement libre.
Dans l'interrupteur décrit, il est préférable de monter des contacts 6 et 7 dans une chambre d'extinction de l'arc, pour interrompre rapidement le courant d'un arc dû à l'ouverture à une vitesse élevée d'un contact. En fig. 1 une paroi 9 bifurquée destinée à l'extinction d'un arc est montée sur la surface intérieure de la paroi 2, et des arêtes 100 sont fixées sur la surface intérieure de la paroi 2.
L'interrupteur décrit est donc muni d'un mécanisme d'enclenchement et de déclenchement comprenant un aimant et un organe en une matière magnétique électri quement conductrice opposé audit aimant, pour que l'in terrupteur enclenche et déclenche d'une façon sûre et à une vitesse élevée en réponse à une panne ou à une sur charge. Ainsi, le but visé, destiné à limiter la surcharge à un niveau bas au moyen d'un déclenchement à une vitesse élevée, peut être atteint.
En outre, la construction de l'interrupteur décrit, et plus particulièrement le montage d'un contact mobile directement sur un organe mobile du mécanisme de dé clenchement en liaison avec la mise en action de l'or gane du mécanisme de déclenchement au moyen d'un levier de commande, a permis de former un mécanisme simple, d'un fonctionnement sûr et à déclenchement libre.
L'interrupteur représenté aux fig. 1 et 2 peut être facilement modifié pour constituer un interrupteur bi polaire.
Les fig. 7a et 7b représentent un interrupteur auto matique bipolaire. Dans cet interrupteur sont utilisés deux organes 14a et 14b en une matière magnétique élec triquement conductrice. Ainsi, on peut construire un interrupteur automatique bipolaire très simple. Aux fig. 7A et 7B, 1 représente la plaque de base, 2 est un couvercle, 11, 11' et 12, 12' sont deux paires de bornes. La première paire de bornes est reliée à une source de courant, cependant que l'autre paire de bornes est reliée à une charge.
Aux fig. 7A et 7B, l'organe 14a en une matière ma gnétique électriquement conductrice est fixé sur la pla que de base de manière qu'il soit inséré dans le circuit électrique entre les bornes 11 et 12 et l'autre organe 14b est constitué par la même substance et il est fixé sur la plaque de base de manière qu'il soit inséré dans le cir cuit électrique entre les bornes 11' et 12'.
Au lieu du ressort de tension 8 selon la fig. 1, des organes élastiques conducteurs 8 et 8' munis de contacts mobiles 6 et 6' fixés sur ces organes sont reliés à chaque organe 14a et 14b à l'une de leurs extrémités respective ment, au moyen des conducteurs 29 et 29'. Des contacts fixes 7 et 7' sont reliés aux bornes<B>11</B> et 11', de manière qu'ils coopèrent avec les contacts mobiles 6 et 6' respec tivement. Les conducteurs élastiques 8 et 8' sont soumis à une force de tension tendant à interrompre le circuit entre les contacts 6 et 7 et un autre circuit entre les con tacts 6' et 7' respectivement. Il est possible d'utiliser des ressorts au lieu des organes conducteurs élastiques, pour appliquer ladite force au contact mobile.
L'interrupteur bipolaire selon les fig. 7A et 7C peut être utilisé comme un interrupteur unipolaire, en court- circuitant l'un des organes 14a, 14b, par exemple l'or gane 14b.
On décrira maintenant le fonctionnement de l'inter rupteur selon les fig. 7A et 7B, en se référant seulement au circuit d'interruption comprenant les contacts 6 et 7, mais il est évident que l'on peut obtenir un interrupteur bipolaire, en ajoutant un autre circuit d'interruption com prenant les contacts 6' et 7' entre la borne 11' et l'élé ment 14b.
Pour fermer le circuit entre les contacts 6 et 7, le contact mobile 6 est poussé vers le contact immobile 7 par un moyen de pression 5 monté sur un levier 15a supporté par une cheville 17 fixée sur une console 18 de manière qu'il puisse pivoter. Le levier 15a est en outre relié à un levier d'enclenchement 31 à travers une tige 16. Une sphère 5a est fixée sur l'extrémité courbée des moyens de pression 5 pour réduire au minimum le frot tement entre les moyens de pression et l'organe élastique conducteur 8 supportant le contact mobile 6.
Dans cette forme d'exécution, le levier 15a est court et il est capable d'effectuer un grand déplacement angu laire correspondant à une course angulaire du levier 31 pour actionner l'interrupteur. Ainsi, lorsque l'interrup teur est ouvert, le jeu entre les contacts 6 et 7 et le jeu correspondant entre les éléments 14a et 14b et un aimant permanent M peuvent être rendus très larges.
Aux fig. 7a et 7b, un axe de pivotement 4 du levier d'enclenchement 31 est supporté par une paire de conso- les 21. L'extrémité supérieure de la tige 16 est reliée au moyen d'une cheville 19 de manière qu'elle puisse pivo ter au levier 15a pouvant pivoter, cependant que l'extré mité inférieure de cette tige est reliée au moyen d'une cheville 20 de manière qu'elle puisse pivoter au levier d'enclenchement 31. L'aimant permanent M est fixé sur l'extrémité libre du levier 31. Les organes 14a et 14b sont pratiquement parallèles l'un à l'autre. L'aimant M est attiré par ces organes dans des conditions normales. Un bouton 22 est fixé sur le levier 15a pour faciliter l'ouverture et la fermeture du circuit entre les contacts 6 et 7.
Le fonctionnement de l'interrupteur selon les fig. 7A et 7B est pratiquement le même que celui de l'interrup teur selon la fi-. 1. Le contact mobile 6 est maintenu en contact avec le contact fixe 7 aussi longtemps que le courant s'écoulant à travers l'organe 14 est inférieur à une valeur nominale déterminée d'avance, cependant qu'il est séparé du contact fixe 7 avec un certain retard correspondant à un courant de surcharge dont l'intensité est égale à une certaine valeur déterminée d'avance et d'une façon instantanée pour un courant de court-circuit élevé.
Lorsque l'interrupteur bipolaire selon les fig. 7a et 7b est utilisé dans un circuit à courant continu ou dans un circuit à courant alternatif monophasé, les organes 14a et 14b sont traversés par un courant de charge dans les directions opposées. Pour confirmer le fait que l'attrac tion magnétique entre un aimant permanent et une paire d'organes en une matière magnétique électriquement con ductrice traversés par un courant dans des sens opposés est diminuée en réponse à une augmentation excessive de l'intensité du courant, la titulaire a effectué un essai en utilisant l'interrupteur selon la fig. 8.
Dans l'interrupteur selon la fig. 8, l'organe 14 est constitué par un élément ayant la forme d'un U montré en fig. 11B. Les parties parallèles 141 et 142 de l'organe 14 sont reliées aux conducteurs 29 et 30 de manière que le courant s'écoule en directions opposées dans lesdites parties parallèles. L'organe 14 est fixé sur la plaque de base 1 au moyen d'un socle convenable et un aimant per manent M est fixé sur l'extrémité libre du levier d'en clenchement 31 qui est supporté de manière qu'il puisse pivoter sur un pivot 4 fixé sur une console s'étendant vers le haut à partir de la plaque de base 1. Un contact mobile 6 est fixé en un point intermédiaire du levier 31, de manière qu'il coopère avec un contact fixe 7 monté sur la plaque de base 1.
Un ressort de tension 8 est introduit entre la plaque de base 1 et le levier 31, de sorte qu'une force de tension peut être appliquée au levier 31 pour ouvrir le circuit entre les contacts 6 et 7.
Un courant alternatif à 50 p/s dont la valeur efficace a été égale à 1000 A s'est écoulé à travers l'organe 14 sous une tension de 100 V. Le comportement de l'inter rupteur selon la fig. 8 en réponse à ce courant a été enre gistré par un film à une vitesse de 10 000 images par seconde. Les fig. 9a-9f représentent des images choisies de ce film. Le temps écoulé depuis la fermeture de l'in terrupteur selon la fig. 8 jusqu'à la prise de chaque image selon les fig. 9a-9f est indiqué au tableau IV.
L'interrup teur utilisé pour l'essai a été muni d'un organe 14 semblable à celui selon la fig. llb et l'aimant perma nent M a été aimanté de manière indiquée en fig. 3A.
EMI0005.0018
<I>Tableau <SEP> IV</I>
<tb> Fig. <SEP> No <SEP> .... <SEP> <B>..... <SEP> . <SEP> ..... <SEP> <SEP> .....</B> <SEP> 9a <SEP> :
<SEP> 9b <SEP> 9c <SEP> 9d <SEP> 9e <SEP> 9f
<tb> Temps <SEP> écoulé <SEP> depuis <SEP> la <SEP> fermeture <SEP> (mS) <SEP> '. <SEP> 0 <SEP> ' <SEP> 2.0 <SEP> 2.8 <SEP> 2.6 <SEP> ' <SEP> 4.3 <SEP> ' <SEP> 9.8 Il résulte des fig. 9a-9f et du tableau IV qu'un inter rupteur muni d'un organe en une matière magnétique électriquement conductrice ayant la forme d'un U est capable d'interrompre très rapidement un courant élevé. En effet, l'interrupteur selon la fig. 8 a interrompu un courant élevé successivement dans une demi-période (20 m/s), après la fermeture du circuit.
Les fig. 10A et lOB montrent une forme d'exécution dans laquelle est utilisé un organe en une matière magné tique électriquement conductrice ayant la forme d'un U. En fig. 10A, 1 représente une plaque de base, 2 un cou vercle, et 3 un bouton de commande capable de pivoter, sur lequel est fixé le levier d'enclenchement 31. Un res sort 8 est introduit entre la plaque de base 1 et une extré mité du levier 31 pour appliquer une force au bouton 3, qui le sollicite dans le sens horaire autour de son axe de support 4. Un contact fixe 7 est monté sur une extrémité de l'organe 14 montré en fig. 10B, cependant qu'un con tact mobile 10 est fixé sur l'autre extrémité du levier d'enclenchement 31.
L'aimant M comprend deux aimants permanents plats Ml et M2 fixés sur le bouton 3, de cha que côté du contact mobile 6. Les deux aimants perma nents peuvent être constitués par les deux parties paral lèles d'un aimant ayant la forme d'un fer à cheval.
Avec le mécanisme d'enclenchement 13 constitué par l'organe 14 et par l'aimant M, lorsque le courant traver sant l'organe 14 est inférieur à une certaine valeur nomi- nale déterminée d'avance, les aimants permanents Ml et M2 sont maintenus en contact avec l'organe 14 par l'at traction magnétique agissant entre eux et par conséquent le circuit entre les contacts 6 et 7 est fermé.
Cette forme d'exécution est caractérisée par le fait que quand le courant à travers l'organe 14 est supérieur à ladite valeur nominale et lorsqu'il est interrompu par les moyens d'interruption comprenant les contacts 6 et 7, le flux de dispersion dans l'espace entre les deux aimants permanents Ml, M2 augmente fortement à cause de la séparation des aimants de l'organe 14. Cette augmenta tion de la dispersion facilite une extinction rapide et effi cace de l'arc produit entre les moyens de contact après l'interruption d'un courant de surcharge. Par conséquent, le brûlage et le soudage des moyens de contact peut être éliminé et la sécurité de fonctionnement de l'interrupteur peut être fortement améliorée, ainsi que sa durabilité.
L'organe 14 peut avoir aussi la forme d'un V selon la fig. 11A, ou la forme d'un V selon la fig. 11C dans laquelle l'arête pointue est remplacée par un anneau pour améliorer la résistance mécanique de cet organe contre des contraintes dues à un courant élevé s'écoulant à tra vers les deux bras de l'organe.
Cet organe peut aussi être constitué par une combinaison d'un conducteur creux et d'un conducteur plein disposé le long de l'axe du con ducteur creux, comme montré en fig. 11D, ou il peut être constitué par une paire de plaques parallèles séparées l'une de l'autre par un goujon s'étendant entre les cen tres des plaques, comme montré en fig. 11E, etc. Dans le cas de la fig. 11E, le goujon doit être en une matière électriquement conductrice et il doit être fixé au centre desdites plaques.
Il est préférable de prévoir une paire de conducteurs reliés l'un à l'autre à l'une de leurs ex trémités, cependant que leurs extrémités opposées sont reliées à la périphérie de l'une desdites plaques aux points diamétralement opposés. Une autre paire de conducteurs est prévue, qui sont reliés à l'une de leurs extrémités l'un à l'autre, cependant que leurs extrémités opposées sont reliées à la périphérie de l'autre plaque aux points dia métralement opposés.
En outre, pour augmenter la capacité de transport du courant de l'organe 14, cet organe 14 peut être com posé d'un conducteur électrique et d'un élément en une substance ferromagnétique. Par exemple, l'organe 14 peut être composé d'un élément en cuivre ayant la forme d'un U, qui est laminé ou recouvert par un élément en fer ayant une forme semblable, comme montré en fig. 11F-11H, ou il peut être composé d'un élément 14C en cuivre ayant la forme d'un U, sur lequel sont fixés un ou plusieurs blocs 14m en une matière ferromagnétique, comme montré en fig. <B>111.</B>
Dans les formes d'exécution décrites auparavant, les moyens d'interruption comprennent un contact fixe et un contact mobile. Toutefois, il est possible de munir les moyens d'interruption d'une paire de contacts mo biles. Dans ce cas, le pouvoir de coupure de l'interrup teur est augmenté à cause de l'augmentation de la vitesse de coupure relative de deux contacts. Les fig. 12A et 12B montrent une telle forme d'exécution. En fig. 12A, les contacts 6 et 7 sont montés sur les organes conduc teurs élastiques 8a et 8b respectivement, qui sont sou mis à une force de tension tendant à les séparer.
Un organe 14 en une matière conductrice est introduit dans le circuit entre les bornes 11 et 12, de sorte que le circuit électrique est constitué par la borne<B>11,</B> un conducteur 10', un organe élastique conducteur 8b; le contact 7 fixé sur l'extrémité libre de l'organe 8b, le contact 6, un organe élastique conducteur 8a portant ledit contact 6 à son extrémité libre, un conducteur 9, l'organe 14, le conducteur 10 et la borne 12.
L'organe 14 a la forme d'un fer à cheval et il est en une matière magnétique électriquement conductrice telle que le fer doux ou la fonte utilisée pour des aimants per manents. Un bras du fer à cheval est traversé dans un sens par le courant, cependant que l'autre bras est tra versé par le même courant dans le sens opposé. Lorsqu'il est avantageux d'utiliser une matière magnétique ayant une faible conductibilité électrique, telle que, par exem ple, un ferrite dur et un ferrite doux, l'organe 14 peut être composé, en feuilletant ladite matière magnétique sur un élément électriquement conducteur, par exemple sur une feuille de cuivre, ou en constituant l'organe 14 par un mélange des particules d'une poudre en ferrite et des particules d'une poudre en cuivre.
L'aluminium et le fer peuvent être utilisés avec un ferrite pour améliorer la conductibilité électrique de l'organe 14 de la manière indiquée auparavant.
On a prévu deux leviers d'enclenchement 31a et 31b, qui peuvent pivoter autour des axes 4a et 4b respective ment. Deux aimants M,,, Mb sont montés aux extrémi tés libres des leviers 3la et 31b respectivement. L'un des aimants, par exemple M,,, est capable de coopérer avec un bras de l'organe 14 ayant la forme d'un fer à cheval, cependant que l'autre aimant, par exemple Mb, peut coopérer avec l'autre bras de l'organe 14. Les leviers 31a et 31b sont reliés au moyen des tiges 16a et 16b aux leviers 15a et 15b respectivement, qui peuvent pivoter.
Des moyens de pression 5c, 5d sont fixés sur les leviers 15a, l5b en proximité des axes 17a, 17b de pivote ment, de sorte que les extrémités libres des organes élas tiques et conducteurs 8a et 8b peuvent être poussées l'une vers l'autre au moyen des organes sphériques 5a et 5b fixés sur les extrémités courbées des moyens de pression 5c et 5d respectivement. Il y a un bouton de commande (non montré) pour fermer et ouvrir à la main le circuit entre les contacts 6 et 7.
Les aimants Ma, et Mb de cette forme d'exécution peuvent être constitués par la même matière que l'aimant M de la forme d'exécution précédente.
Dans l'interrupteur selon les fig. 12A et 12B, lors que le courant traversant l'organe 14 est inférieur à une certaine valeur déterminée d'avance, les aimants Ma et Mb sont attirés vers l'organe 14 et ils restent en contact avec cet organe. L'attraction magnétique entre l'organe 14 et les aimants Ma et Mb sert à maintenir les contacts 6 et 7 fermés, pour compléter le circuit entre les leviers 31, et 31b, les tiges 16a et 16b, les leviers 15a et 15,, et les moyens de pression 5c, 5d.
Cette attraction magnéti que est supérieure aux forces de tension appliquées aux contacts par les organes conducteurs élastiques 8, et 8b . Ainsi, le circuit entre le contact 6 et 7 est fermé.
Il est évident que lorsque le courant traversant l'or gane 14 est supérieur à une certaine valeur déterminée d'avance, par exemple à cause d'une surcharge ou d'un court-circuit, ladite attraction magnétique dans le méca nisme d'enclenchement et de déclenchement est réduite de la même manière que dans les formes d'exécution précédentes et par conséquent la force d'enclenchement agissant sur les contacts 6 et 7, qui est proportionnelle à l'attraction magnétique, est inférieure à la force appli quée par les organes élastiques conducteurs 8, et 8r, . Ainsi, une surcharge supérieure à une valeur déterminée peut être interrompue par l'interrupteur.
Dans l'interrupteur selon les fig. 12A et 12B, les deux contacts 6 et 7 sont déplacés l'un par rapport à l'au tre très rapidement pour interrompre une surcharge et, par conséquent, la vitesse relative de déplacement des contacts pendant l'ouverture est double par rapport à cette vitesse dans la forme d'exécution précédente. Ainsi, l'altération du contact est réduite, et la sécurité de fonc tionnement et la durabilité de l'interrupteur peuvent être fortement améliorées.
Dans la forme d'exécution selon les fig. 13A et 13B l'organe 14, en une matière magnétique électriquement conductrice, est constitué par deux parties 41 et 42 ayant deux contacts électriques 6 et 7, qui sont fixés sur ces parties. L'une de ces parties, par exemple 41, est mo bile pour compléter le circuit entre les contacts électri ques 6 et 7, lorsqu'ils sont dans une position et pour interrompre le circuit, lorsque ces contacts occupent une autre position.
Un aimant M est introduit dans l'espace entre les deux parties de l'organe 14 de manière qu'il puisse oscil ler. Dans cette forme d'exécution, les moyens de support pour les contacts 6 et 7 peuvent être éliminés et le méca nisme de l'interrupteur peut être fortement simplifié.
Aux fig. 13A et 13B, 1 est une base, 11 et 12 sont des bornes, 41 est une partie mobile de l'organe 14 pou vant pivoter sur un axe 43 à l'extrémité inférieure de celui-ci, 6 est un contact mobile fixé à l'extrémité de la partie 41, et 42 est une partie fixe de l'organe 14 munie d'un contact fixe 7 fixé à son extrémité supérieure, de sorte que ce contact peut entrer en contact avec le con tact mobile 6. Un ressort 44 exerce une force sur la par tie mobile 41 tendant à éloigner cette partie de la partie fixe. Ce ressort est relié à la borne 11 au moyen d'un conducteur 10.
Lorsque le circuit est fermé par les contacts 6 et 7, la partie mobile 41 est pratiquement parallèle à la partie fixe 42 et le courant traversant ces deux parties à travers les contacts 6 et 7 produit une force agissant sur ces deux parties dans un sens tel que ces deux parties soient sé parées l'une de l'autre.
La partie mobile 41 est en une matière magnétique, de sorte qu'elle peut être attirée par l'aimant M et blo quée par celui-ci. L'aimant M peut être maintenu immo bile pendant le fonctionnement normal de l'interrupteur, comme il sera décrit par la suite. Ainsi, le contact mo bile 6 porté par la partie 41 peut être maintenu en con tact avec le contact fixe 7 porté par la partie fixe 42 pour compléter le circuit électrique à travers les contacts 6 et 7, malgré la force élastique du ressort 44 et la force électromagnétique due à un courant traversant les parties 41 et 42.
Il est naturellement possible de constituer la partie mobile 41 par un organe composé d'un élément électri quement conducteur, pour que le courant puisse traver ser cette partie, en provoquant de faibles pertes et d'un élément en une matière magnétique, pour provoquer ledit effet de blocage.
Dans la forme d'exécution selon les fig. 13A et 13B est prévu un bouton 45 pouvant pivoter. L'aimant M constitue une partie intégrale de ce bouton et un aimant 46 est fixé sur la base 1 de manière que l'attraction ma gnétique entre l'aimant permanent 46 et l'aimant M agisse pour bloquer le bouton 45, lorsqu'il est attiré par l'aimant permanent 46.
Dans le cas d'une surcharge, l'organe mobile 41 tourne et il s'éloigne de l'aimant M pour ouvrir les con tacts 6 et 7. Pour fermer de nouveau l'interrupteur, il est nécessaire de faire tourner le bouton 45 de manière qu'il s'éloigne de l'élément 46 jusqu'à ce que la partie mobile 41 soit attirée par l'aimant M porté par le bouton 45. Lorsque le bouton 45 retourne vers l'aimant permanent 46, la partie mobile 41 retourne de même vers la partie fixe 42, pour fermer de nouveau le circuit entre les con tacts 6 et 7.
Lorsque les conditions de surcharge existent après la nouvelle fermeture de l'interrupteur, la partie mobile 41 est de nouveau séparée de la partie fixe 42, pour inter rompre le courant de surcharge, en ouvrant le circuit entre les contacts 6 et 7, comme décrit auparavant. Ainsi le fonctionnement à déclenchement libre est assuré.
Le fonctionnement normal de l'enclenchement et de déclenchement de l'interrupteur peut être assuré, en tour nant le bouton 45 vers l'aimant permanent 46 et en l'éloignant de cet aimant.
Dans les formes d'exécution décrites auparavant, les parties mobiles du mécanisme de déclenchement et d'en clenchement sont soumises à une force opposée à l'at traction magnétique agissant entre l'organe magnétique 14 et l'aimant M, pour faciliter le déclenchement de l'interrupteur et pour assurer un déclenchement à une vitesse élevée. La grandeur de ladite force est très élevée. La présence des moyens destinés à fournir cette force introduit un danger d'une interruption inattendue du courant de surcharge, provoqué par des vibrations de l'interrupteur ou par une réduction de l'aimantation des éléments en une matière magnétique.
Pour éviter ces difficultés, dans le cas de l'interrup teur selon la fig. 14, la partie mobile d'un mécanisme d'enclenchement et de déclenchement est capable de se déplacer pratiquement de manière que sa trajectoire coupe sous un angle droit la direction de la force ma gnétique agissant entre un organe 14 et un aimant M du mécanisme d'enclenchement et de déclenchement. Dans ce cas, on peut éliminer la force appliquée à la partie mobile.
En fig. 14, 2 est un boîtier, 11, 12 sont des bornes, 7 est un contact fixe monté sur le boîtier et relié à la borne 11, et 6 est un contact mobile fixé sur l'extrémité libre d'un cantilever pouvant fléchir, qui est fixé sur le boîtier au moyen de rivets 73, pour coopérer avec le contact 7. L'organe 14 est introduit entre la borne 12 et le contact mobile 6 au moyen d'un conducteur 10. Un aimant M est fixé sur un manche de commande 50, de sorte que quand ce manche est en position En<B> ,</B> comme indiqué en trait fort, il y a une attraction magné tique entre l'organe 14 et l'aimant M, pour amener le contact mobile 6 en contact avec le contact fixe 7 au moyen d'une oreille 50a formée sur un côté du manche et pour le bloquer dans cette position.
Le manche de commande 50 peut pivoter sur un axe 51 fixé sur le boîtier 2 et un ressort en spirale 52 fixé sur l'axe 51 exerce une force tendant à amener le man che 50 dans la position Hors , pour éloigner le con tact mobile 6 du contact fixe 7. Une extrémité du ressort 52 est fixée sur une partie de tête 51a de l'axe 51, cepen dant que l'extrémité opposée du ressort 52 est maintenue par une bosse 50b formée sur le manche 50.
Il ressort de la fig. 14 que le sens de rotation du manche 50 est perpendiculaire à la direction de la force d'attraction magnétique agissant entre l'organe 14 et l'aimant M. L'extrémité supérieure du manche 50 sort du boîtier 2 à travers une fente 2a aménagée sur la paroi supérieure du boîtier, et on peut faire tourner le manche entre les positions En et Hors , comme montré au dessin.
Lorsque le manche 50 est en position En un cir cuit est complété entre la borne 11 et la borne 21 à tra vers le contact 6, 7, le contact mobile 6, l'organe 14, le conducteur 10. Aussi longtemps que le courant traver sant l'organe 14 est inférieur à une certaine valeur déter minée d'avance, le contact mobile 6 est maintenu en contact direct avec le contact fixe 7, comme montré en fig. 14, au moyen d'attraction magnétique et de frotte ment entre l'organe 14 et l'aimant M.
Lorsque le cou rant traversant l'interrupteur dépasse ladite valeur, par exemple lorsqu'il atteint une valeur double de la valeur nominale, à cause d'une surcharge, la vitesse de la con- duction de la chaleur dans l'organe 14 dépasse la vitesse de la dissipation de la chaleur et par conséquent la tem pérature de l'organe 14 augmente pour réduire sa per méabilité magnétique. Ainsi, la force de blocage entre l'organe 14 et l'aimant M est réduite et le frottement entre l'organe 14 et l'aimant M est éliminé par la force du ressort 52. L'interrupteur ouvre pour interrompre la surcharge avec un retard déterminé par les différentes constantes thermiques de l'interrupteur.
D'autre part, lorsqu'un courant de court-circuit élevé, qui est plusieurs fois supérieur au courant nominal de l'interrupteur, s'écoule à travers l'organe 14 en une ma tière magnétique, l'attraction magnétique agissant sur l'organe 14 est réduite subitement, comme décrit aupa ravant. La force du ressort 52 provoque l'ouverture des contacts 6 et 7. Par conséquent, le courant de court- circuit élevé peut être interrompu presque instantané ment.
Dans cette forme d'exécution, le déplacement auto matique du manche 50 pendant le déclenchement peut avoir lieu d'une façon très douce parce que la force du ressort 52 est compensée par le frottement entre l'organe 14 et l'aimant M, qui est proportionnel à la grandeur de la force d'attraction magnétique. Des essais ont démon tré que cette forme d'exécution de l'interrupteur peut être déclenchée d'une façon plus douce que les autres formes d'exécution comprenant une force mécanique appliquée au contact mobile 6, qui est opposée à la force de blocage magnétique. Il est de même possible de cons truire un coupe-circuit d'un fonctionnement très sûr et pouvant être utilisé à plusieurs reprises, au moyen d'une opération de remise très simple.
En fi-. 15, 60 est un cylindre creux constituant un boîtier en bakélite, 61 et 62 sont des bornes à arêtes en lame de couteau. Un interrupteur d'une construction sim ple est monté dans le cylindre 60, qui comprend des conducteurs à bande 9 et 10, un organe 14 en une ma tière magnétique, un contact fixe 7, un contact mobile 6, un organe conducteur élastique 8 et un aimant M. Le contact mobile 6 est fixé sur l'extrémité libre de l'organe 8. Un aimant M est fixé sur l'organe e au moyen d'un connecteur 64, comme montré au dessin. Une protubé rance 65 est fixée sur l'organe 8 pour limiter le déplace ment du contact mobile 6. Une fenêtre 67 est découpée dans le cylindre 60 pour faciliter l'opération de remise du bouton 66 monté sur l'organe 8.
L'organe 14 en une matière magnétique et l'aimant M constituent le mécanisme d'enclenchement et de dé clenchement 13, dont le fonctionnement a été décrit en détail auparavant. Il est évident que le contact mobile 6 est bloqué pour compléter le circuit à travers les contacts 6 et 7 au moyen de l'attraction magnétique entre l'or gane 14 et l'aimant M du mécanisme 13, aussi longtemps que le courant à travers l'interrupteur est inférieur à une intensité déterminée d'avance, cependant que le contact mobile 6 est séparé du contact fixe 7 après que le cou rant a dépassé ladite valeur déterminée d'avance grâce à l'action du mécanisme d'enclenchement et de déclen chement 13, de sorte qu'un courant de surcharge peut être interrompu.
Il est possible d'effectuer cette inter ruption du courant de surcharge avec un retard conve nable, lorsque l'intensité du courant de surcharge n'est pas trop grande. D'autre part, dans le cas d'un courant de court-circuit élevé, l'interruption de ce courant peut être effectuée intantanément comme décrit auparavant.
Ainsi, il est évident que le coupe-circuit selon la fig. 15 peut être utilisé pour interrompre un courant de sur charge avec un retard ou sans un retard pour assurer le bon fonctionnement du circuit électrique. Cette forme d'exécution présente un avantage, parce que l'interrup teur peut être facilement remis pour qu'il fonctionne à plusieurs reprises, en enclenchant le mécanisme 13 au moyen du bouton 66.
Lorsqu'il n'est pas nécessaire d'utiliser l'interrupteur à plusieurs reprises, le bouton de remise 66 et la fenêtre 67 peuvent être supprimés. Lorsqu'on veut empêcher une contamination de l'interrupteur, on peut utiliser un cylindre 60 complètement fermé en scellant la fenêtre 67 au moyen d'une matière élastique convenable. Ainsi, on peut obtenir un coupe-circuit complètement scellé et pou vant être utilisé à plusieurs reprises.
Dans une autre forme d'exécution, le pouvoir de cou pure de l'interrupteur peut être considérablement amé lioré en combinant le mécanisme d'enclenchement et de déclenchement 13 avec un fusible scellé dans un boîtier évacué.
En fig. 16A et 16.C, 91 est un interrupteur connecté en série entre une extrémité d'un organe 14 en une ma tière magnétique électriquement conductrice d'un méca nisme d'enclenchement et de déclenchement 13 et une borne 12 de l'interrupteur, cependant que l'extrémité opposée de l'organe 14 est reliée à l'autre borne 11 de l'interrupteur.
Un moyen magnétique de mise en action 92, par exemple un aimant permanent M, destiné à ouvrir et à fermer l'interrupteur 91 de l'extérieur du boîtier à vide, est fixé à une extrémité d'un levier coudé 97 pouvant pivoter autour de l'axe 96. Un ressort de rappel 93 est relié de même à ladite extrémité du levier coudé 97, ce pendant que l'extrémité opposée du levier coudé 97 est reliée à un levier d'enclenchement 31 à travers une tige 95. Le ressort 93 est agencé de manière qu'il éloigne le moyen 92 de l'interrupteur 91, cependant que le levier coudé 97 est capable de transmettre la force d'attrac tion magnétique agissant entre l'organe 14 et l'aimant M au moyen du moyen de commande 92, pour équili brer la force du ressort 93.
Le mécanisme à levier 94 de l'interrupteur comprend le levier de blocage 31 capable de pivoter sur un axe 4, l'organe M en une matière magnétique fixé sur l'extré mité libre du levier 31, le levier coudé 97 pouvant pivo ter autour de l'axe 96 et relié au levier 31 au moyen d'une tige 95. Il est possible d'utiliser un aimant perma nent en fer à cheval M2, comme montré en fig. 16B, capable d'enfermer le conducteur 91 dans l'espace com pris entre ses bras.
En fig. 16C, l'interrupteur 91 comprend un boîtier à vide V, 2 fils conducteurs w1 et w. fixés aux deux ex trémités de l'interrupteur pour établir une connexion électrique entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier à vide, des anses conductrices<B>11</B> et 12 reliées aux conducteurs w1 et w, respectivement, les contacts 6 et 7 fixés sur les anses 11 et 1, respectivement, et des petites pièces en une matière magnétique M1 et M2 fixées sur les anses 11 et 1 respectivement.
Au lieu d'utiliser des petites pièces ma gnétiques M1 et M. on peut former les anses 11 et L en une matière magnétique.
Dans l'interrupteur selon les fig. 16A-160, lorsque le courant traversant l'organe 14 est inférieur à une certaine valeur déterminée d'avance, le moyen de commande 92 est maintenu près de l'interrupteur pour bloquer les con tacts 6 et 7, cependant que, après l'augmentation du courant au-dessus de ladite valeur déterminée d'avance, l'attraction magnétique entre l'organe 14 et l'aimant M diminue et l'organe de commande 92 est éloigné de l'in terrupteur 95 pour séparer les contacts 6 et 7 et inter rompre ainsi le courant de surcharge.
La forme d'exécution 16A-160 présente un avantage parce qu'un pouvoir de coupure élevé peut être réalisé au moyen d'un mécanisme compact et simple. En effet, les contacts 6 et 7 sont scellés dans un boîtier à vide pour permettre une extinction rapide d'un arc. En outre, en disposant des moyens magnétiques de commande 92, par exemple l'aimant M. dans le cas de l'interrupteur selon la fige 16, à l'extérieur de l'interrupteur à vide, il est pos sible d'atteindre un vide effectivement très poussé dans l'interrupteur à vide, en augmentant la température de l'interrupteur pour son évacuation, sans qu'on endom mage les moyens magnétiques de commande.
Dans l'interrupteur décrit, il est possible de prévoir des moyens indicateurs destinés à indiquer la position de travail de l'interrupteur. Les fige 17A-17C représen tent une forme d'exécution équipée de tels moyens indi cateurs. Un bouton de commande 3 est supporté par un pivot 74 fixé sur la paroi 2 et il est lié à un aimant per manent M à travers une tige 73. L'aimant permanent M est supporté par la paroi 2 au moyen d'un axe 4 de ma nière qu'il puisse tourner. La tige 73 est reliée à l'aimant M et au bouton 3 au moyen de chevilles 71 et 75 res pectivement. Un organe 14 en une matière magnétique électriquement conductrice est supporté par un axe 4a de manière qu'il puisse tourner, cet axe étant fixé sur la paroi 2 de l'interrupteur.
Des bornes 11, 12 et des contacts 6, 7 sont disposés comme en fige 1 et 2. Un ressort de tension 8 est représenté en fige 17A. Toute fois ce ressort peut être éliminé dans cette forme d'exé cution, comme décrit par la suite. L'enclenchement et le déclenchement de l'interrupteur peuvent être effectués comme dans le cas de la forme d'exécution selon les fige 1 et 2. Des moyens indicateurs comprennent un indi cateur 82 relié sans serrage à une extrémité du levier de commande 83 et une barre de commande 84 reliée sans serrage à l'extrémité opposée du levier de commande 83. L'indicateur 82 est dans la position Hors , lorsque l'interrupteur est ouvert, et il est dans la position En lorsque l'interrupteur est fermé.
La barre de commande est en prise avec l'organe 14 lorsque l'interrupteur est fermé, et elle est séparée de cet organe après l'ouverture de l'interrupteur.
Il est préférable de former le levier de commande 83 en une matière magnétique et de monter un aimant per manent 85 sur la paroi 2 pour produire une attraction magnétique entre le levier de commande et l'aimant per manent pour accélérer le déplacement de l'indicateur 82 vers sa position Hors<B> .</B> Dans cet exemple particulier, selon la fige 17A, le moment de l'indicateur 82 agissant sur le levier 83 par rapport à un point d'appui 83a est légèrement supérieur au moment correspondant de la barre de commande 84 lorsque l'interrupteur est fermé. Toutefois, la relation entre le moment de l'indicateur 82 et celui de la barre de commande 84 peut être opposée à la relation indiquée en relation avec la fige 17a.
Lorsque le levier de commande 83 est amené plus près de l'aimant permanent 85, l'attraction magnétique entre le levier 83 et l'aimant 85 augmente rapidement et elle agit pour élever l'indicateur 82, afin qu'il indique l'inter ruption de l'interrupteur; une telle attraction magnétique agit de même pour pousser l'organe 14 vers le bas, à travers la barre de commande 84 et pour accélérer l'in terruption du circuit entre les contacts 6 et 7. Toutefois, lorsque le levier de commande 83 se trouve dans la posi tion indiquée en fige 17A, l'attraction magnétique est négligeable. Il est préférable de prévoir un cliquet 79 pour que le levier 3 bute, lorsqu'il est déplacé de la position Hors , et de prévoir une chambre d'extinc tion de l'arc 80 constituée par des arêtes 100.
Lorsque le levier 3 est amené dans la position Hors<B> ,</B> comme montré en fige 17B, la barre de com mande 84 est déplacée vers le bas à cause de la rota- tion de l'organe 14 et le levier de commande est appro ché de l'aimant permanent 85 pour accélérer le dépla cement vers le haut de l'indicateur, ainsi que le déplace ment vers le bas de l'organe 14. Ainsi, le déclenchement de l'interrupteur est indiqué comme montré au dessin. La force de gravitation agissant sur la barre de com mande 84 et la force d'attraction magnétique agissant sur le levier de commande 83 tendent d'appliquer une force à l'organe 14 ayant la tendance d'ouvrir l'inter rupteur et, par conséquent, il est possible de supprimer le ressort 8 dans ces conditions.
Lorsque l'interrupteur est déclenché à cause d'une surcharge de la même façon que dans les formes d'exé cution précédentes, comme montré en fige 17C, le levier de commande 83 est maintenu dans sa position<B> </B>En<B> ,</B> mais la barre de commande est déplacée vers le bas à cause de la séparation de cette barre de l'organe 14, de sorte que le déclenchement de l'interrupteur est indiqué.
Dans les moyens indicateurs, selon les fige 17a-17c, le levier de commande 83 est constitué par une balance supportée au point d'appui 83a. Toutefois, le levier de commande peut faire partie intégrante de la barre 84, cependant que les relations magnétiques entre le levier 83 et l'aimant 85 peuvent rester les mêmes. Dans ce cas, l'indicateur 82 est maintenu dans sa position supé rieure, lorsque l'interrupteur est fermé, cependant qu'il est maintenu dans sa position inférieure, lorsque l'inter rupteur est ouvert.
Les propriétés de l'interrupteur décrit sont les sui vantes 1) une vitesse élevée d'interruption d'un courant de surcharge dans un temps inférieur à une période d'un courant alternatif à fréquence industrielle. Dans des interrupteurs conventionnels, l'interruption du courant de surcharge est effectuée en deux temps, par exemple il y a le déclenchement d'un moyen de blo cage des contacts principaux de l'interrupteur et le dé placement ou la séparation des contacts principaux pour interrompre le courant de surcharge. Avec un tel méca nisme, l'inertie mécanique des moyens de blocage et des contacts, ainsi que des moyens de support mobiles pro voque la diminution de la vitesse de l'interruption.
Dans l'interrupteur décrit, un organe en une matière conductrice est capable d'agir comme un élément de déclenchement et il porte en outre un contact mobile, de sorte que l'inertie de l'organe mobile des moyens d'en clenchement et de déclenchement est fortement réduite, et le courant de surcharge peut être interrompu en un seul temps. L'expérience a montré qu'un courant de sur charge élevé peut être interrompu par l'interrupteur dé crit dans une demi-période.
2) La durabilité de l'interrupteur décrit est élevée, parce que le courant de surcharge n'exerce aucun effet nui sible sur les différentes parties de l'interrupteur, à cause de la vitesse élevée de déclenchement.
Dans certains interrupteurs conventionnels munis des moyens de blocage magnétiques, des moyens conduc teurs destinés à être traversés par le courant de charge sont maintenus fixes et adjacents aux moyens magnéti ques même après l'ouverture des contacts principaux de l'interrupteur.
Par conséquent, le courant présent après l'ouverture des contacts principaux, par exemple un arc, a la ten dance d'exercer des effets nuisibles sur certaines parties de l'interrupteur. Dans l'interrupteur décrit, le conducteur traversé par ?e courant de surcharge est éloigné rapidement des moyens magnétiques. Par conséquent, il n'y a aucun danger que les moyens magnétiques soient endommagés, à cause du courant de surcharge. Une interruption du courant de surcharge et l'isolation du conducteur tra versé par le courant de surcharge des moyens magnéti ques sont possibles seulement dans l'interrupteur décrit, qui comprend un organe en une matière magnétique électriquement conductrice.
En outre, le danger des ef fets nuisibles peut être réduit, en montant le contact mobile sur ledit organe conducteur mobile.
En général, lorsqu'un aimant permanent est utilisé dans les moyens magnétiques, des moyens d'enclenche ment et de déclenchement du courant de surcharge élevé s'écoulant à travers un conducteur adjacent aux moyens magnétiques a la tendance de désaimanter l'aimant per manent. Il a été confirmé par l'expérience que dans l'in terrupteur décrit une telle désaimantation de l'aimant permanent ne peut pas avoir lieu. La titulaire suppose que la distance entre le conducteur et l'aimant perma nent augmente rapidement avant que le champ magnéti que produit par un tel courant de surcharge atteigne une valeur égale à celle de la force coercitive de l'aimant permanent.
3) Il a été confirmé par des essais que la vitesse de dé clenchement de l'interrupteur décrit est pratiquement indépendante de la polarité du courant de surcharge devant être interrompu. Ainsi, une interruption ins tantanée au bout d'une demi-période est possible.
4) Le temps de fermeture de l'interrupteur est très court. Cela est possible parce que la masse de l'or gane mobile est très petite. En outre, l'attraction ma gnétique entre la partie fixe et la partie mobile des moyens d'interruption agit de même pour raccourcir le temps de fermeture. Le fonctionnement en un seul temps est de même favorable à un raccourcissement du temps d'enclenchement.
5) Le fonctionnement de l'interrupteur est stable et il est très peu affecté par la présence des vibrations mécaniques. Dans l'interrupteur décrit, la différence entre la force de blocage magnétique et la tension mécanique appliquée peut être très grande, de sorte qu'il en résulte une interruption rapide et sûre du courant de surcharge. La force de blocage effective qui est équivalente à la différence de ces deux forces peut être rendue élevée pour assurer un blocage in dépendant des effets de vibration.
6) L'interrupteur décrit est simple et il est bon marché. 7) Dans les interrupteurs conventionnels il est habituel lement nécessaire de prévoir des équipements addi tionnels, tels que des bobines, des cliquets, etc., pour qu'ils soient à déclenchement libre.
Par contre, l'interrupteur décrit peut être rendu facilement à déclenchement libre.
8) Le flux magnétique destiné à bloquer les contacts peut être utilisé en outre pour l'extinction de l'arc.
Automatic electrical switch The present invention relates to an automatic electrical switch comprising at least one conductor member constituted by an electrically conductive magnetic substance, switching on and off means and interrupting means intended to open and close a circuit. through said conductive member.
To simplify the complicated construction of conventional overload current switches intended for distribution networks and to provide a switch with high operating safety at low cost, the licensee has proposed to use a material for magnetic shunts, which is described in U.S. Patent No. 3,226,507.
During prolonged studies of such switches, the licensee has found that for a certain arrangement of a magnet and a member of an electrically conductive magnetic material, the magnetic attrac tions between this magnet and this member have instantly diminished, approximately after 10 m. s. for an alternating current at 50 p., after applying a high current to this organ, for example a strong short-circuit current and the holder has succeeded in constructing a new switch of a tight shape and inexpensively, based on this finding.
The switch according to the invention is characterized in that said engagement and release means consist of said conductive member, a magnet adjacent to said conductor member, so that it attracts this member by virtue of the induced magnetization, and an organ designed to produce a force whose direction is such that it tends to separate the conductive organ from the magnet against the magnetic attraction, in that the assembly is arranged so that under normal operating conditions operation, the conductive member is attracted by said magnet against said force, to block said interrupting means in a position corresponding to the closing of the circuit and that, after the passage of an overload current through the member driver,
the direction of magnetization of the conductive organ induced by the magnet is deflected by the magnetic field generated by the current flowing through the conductive organ, so that the magnetic attraction force becomes less than said force tending to separate the conductor member from the magnet and said interrupting means instantly change their position to open said circuit.
The accompanying drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the present invention.
Fig. 1 is a vertical section of an embodiment; fig. 2 is a side view of the switch according to FIG. 1; figs. 3A-3C are sections taken along line 111-11I of fig. 1, which represent different forms of a permanent magnet and of an electrically conductive magnetic member which can be used in the switch according to the invention; figs. 4a-4f are photographs showing a series of switch operations according to FIG. 1;
figs. 5a-5f and 6a-6f are two series of photographs representing results of experiments intended to confirm the operating principles of the switch according to the invention; figs. 7A and 7B are respectively an elevational view and a plan view of the four-terminal bipolar switch;
figs. 8 and 9a-9f constitute a graphic and a series of photographs showing a device for testing the performance of an electrically conductive magnetic member having the shape of a U, which can be used in the switch according to the invention and the results of the tests carried out using this device; figs. 10A and 10B are respectively a vertical section and a partial view of an embodiment using an electrically conductive magnetic member having the shape of a U.
the fi-. 11 A-11J are schematic views showing the various possible configurations of the U-shaped electrically conductive magnetic member which can be used; figs. 12A-170 are schematic views which represent different embodiments of the invention.
In the figures, the corresponding elements have been designated by the same reference numerals.
In fig. 1 and 2, which represent a free-tripping switch, 1 is a base of the switch, 2 a cover thereof, 3 a control pin attached to the top of a permanent magnet M, 3 has a control knob capable of being in contact with said pin 3 and movable on the surface of the cover 2 along a guide piece 3b formed thereon, 4 a pivot for rotating the permanent magnet M, which is adjacent to a member 14 of an electrically conductive magnetic material, 4a another pivot intended to allow the member 14 to rotate, 6 is a movable contact mounted on the free end of the member 14 and co-operating with a fixed contact 7 fixed on the terminal 12, and 8 is a tension spring intended to apply a tension force to member 14,
which is opposed to the pulling force between the permanent magnet M and the member 14. A latching and tripping means generally designated by 13 comprises the member 14, which is constituted by a flat bar, the 'permanent magnet M capable of rotating, and a spring 8.
The permanent magnet M can be magnetized in a suitable way. For example, the permanent magnet is magnetized so that it produces the S pole along the lower edge parallel to the member 14, but produces the N pole along the upper edge, as shown in fig. 3A. However, it is possible to use other suitable polarities. A pair of the pole pieces can be applied to the opposite vertical surfaces of the permanent magnet, to produce the S pole in one of the pole pieces and to produce the N pole in the other pole piece as shown in fig. 3B.
It is preferable to provide an air gap between the permanent magnet M and the member 1a-, when it is attracted by the permanent magnet M. When the material of the contacts 6 and 7 is worn due to repeated operations, the the width of this air gap is reduced and contact is always ensured between the contacts 6 and 7. Such an air gap is also useful for adjusting the pressure between the contacts 6 and 7.
The member 14 is preferably of a material intended for a magnetic shunt, or of soft ferrite, described in U.S. Patent N-3226507 and the thermal variation of permeability of which is reversible. However, member 14 may be of another suitable magnetic material, such as, for example, soft iron or the permanent magnet. When it is desired to obtain a high electrical conductivity for the member 14, then it can be constituted by means of a compound member formed by an electrically conductive element 14b ', for example a copper element, and by an element 14a'. made of a magnetic material such as soft ferrite, as shown in fig. 30.
The permanent magnet M is preferably made of a magnetic substance whose spontaneous thermal variation of the magnetization is reversible, such as for example the Al-Ni-Co alloy (Alnico V), barium ferrite, etc. However, the permanent magnet M can likewise be formed by other magnetic materials not having such specific characteristics, or it can be replaced by an electromagnet, provided that the member 14 is of a material magnetic having reversible characteristics of thermal permeability variation and that the switch is not required to exhibit a delay in interrupting a relatively small current overload.
During operation, when the switch is closed, the circuit is formed by terminal 11, member 14, and contacts 6 and 7 and the other terminal 12. Under the conditions shown in solid lines, member 14 is attracted by the permanent magnet M to block the switch in the closed position, in order to close the circuit carrying the load current. After moving the control button 3a to the right from the position shown in fi-, 1, the permanent magnet M rotates around the pivot 4 clockwise, thanks to the mechanical clutch between button 3a and the pin 3, and after its passage through the air gap, the lower edge 3 of the magnet M comes into contact with the member 14 and it forces this member to move downwards.
When the permanent magnet M continues to rotate due to the displacement of the button 3a to the extreme position 3, the movable contact 6 is separated from the fixed contact 7 to open the switch. When the button 3a is moved to the left, from its extreme right position, the movable contact 6 again comes into contact with the fixed contact 7 as described in connection with the opening, but in the reverse order.
It is preferable to provide a suitable pawl (not mounted) for the button 3a, so that this button can be locked on one side or on both sides during its working stroke.
The switch described is tripped slowly with a delay suitable for a relatively small current overload and is tripped instantaneously for a high overload current, for example in the event of a large loss current to earth. The slow tripping with a delay is due to the reversible thermal reduction of magnetization of the permanent magnet M, due to the generation of heat by the overload current or by a reversible thermal reduction in the permeability of gold gane 14, caused by the same heat.
Since the time necessary for the reduction of said magnetization or of the permeability to a predetermined level depends on the speed of the production of heat by the organ 14, this speed depending in turn on the intensity of the overload current, it is possible to obtain a desired delay by suitably choosing the balance between the production of heat by the member 14 and the dissipation of this heat in dependence on the overload current flowing through this member. Such a delayed thermal interruption is advantageous, but it is not essential.
The instantaneous tripping of the switch, which will be described in detail later, is an eminent property of the switch described. The tests carried out on the switch according to fig. 1 have shown that when a strong overload current, such as for example approximately <B> 1000 </B>% of the nominal load current, crosses the member 14, this member is very quickly or instantaneously separated from the magnet permanent M, and the mobile contact 6 is then separated from the contact 7 to interrupt the overload.
It is possible to construct a switch capable of instantaneously interrupting a much smaller overload, for example about 500% of the nominal load current. Interruption of a very high overload current can be facilitated by a suitable arc extinguishing chamber, so that the overload current is interrupted quickly in response to the circuit opening between the two. contacts 6 and 7.
A short-circuit test was carried out on the switch according to fig. 1 and 2 by letting an alternating current of 50 p / s, the rms value of which was equal to 1600 A, at a voltage of 100 V, pass through component 14 and the behavior of the switch was recorded at average of a film with a speed of 10,000 frames per second. Figs. 4a-4f show selected images from this film. The permanent magnet M is as shown in fig. 3B and the time elapsed from closing the switch until each image is taken is shown in Table 1.
EMI0003.0006
<I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Fig. <SEP> N <SEP> .. <SEP>. <SEP> .... <SEP>. <SEP> .. <SEP>. <SEP>. <SEP> .. <SEP> .. '<SEP> 4a <SEP> 4b <SEP> 4c <SEP> 4d <SEP> 4e <SEP> 4f
<tb> Time <SEP> elapsed <SEP> since <SEP> the <SEP> closing <SEP> (mS) <SEP> 0 <SEP> 1.0 <SEP> 2.4 <SEP> '<SEP> 3.8 <SEP> 5.2 <SEP> 6.6 It follows from fig. 4a-4f and Table I that the interrupter described is capable of interrupting a high overload current very quickly. In fact, in the test cases mentioned, the overload current was interrupted after 1/3 of a period (20 m / s).
Such a high rate of interruption is accelerated because the mass of member 14 is very small. The rapid interruption according to Table I has been observed for AC and DC overloads and it has been shown that such an interruption takes place regardless of the direction of such overload current flowing through. the conductive member 14. The exact mechanism of such an interruption is not yet fully known. However, the licensee admits that the magnetic field generated by a very strong overcharge current is greater than the magnetic field due to the magnet M.
Consequently, the direction of the magnetization induced in the conductive organ by the magnet M is deviated by the magnetic field generated by the over-charge current, so that the magnetic attraction between the conductive organ 14 and l magnet M is reduced. The force applied by the spring 8 remains unchanged, even in the case of an overload, so that the magnetic attraction becomes less than the force applied by the spring. Thus, the switching on and off means 13 are actuated instantaneously, in response to a strong overload current, whatever the direction or the phase of the overload current flowing through the conductive member 14.
A test has shown that the intensity of the magnetization of the permanent magnet M is not reached by the high overload current and that the described switch can be used repeatedly. The absence of any affectation of the permanent magnet M by the high current flowing through the member 14 is due to the fact that this member is moved away from the permanent magnet M before the magnetic field due to the high current passing through the member 14 reaches the level of the coercive force of the magnet M and the fact that the high current is interrupted by the switch.
To confirm the fact that such a high rate of interruption of a high overload current by the described switch is due to the phenomenon of the decrease of the magnetic attraction caused by the passage of a high current in a body made of an electrically conductive material attracted to a magnet, the licensee carried out separate tests, using two kinds of combinations, each of which had a permanent magnet, a body made of a magnetised material and a tension spring. A high current was passed through the magnetic material member of each suit. The photos of the suits are shown in fig. 5a and 6a.
The behaviors of these combinations were recorded using film at a speed of 10,000 frames p / s. Selected images from this film are shown in Figs. 5b-5f and in fig. 6b-6f.
In the combination according to fig. 5a, polar parts were mounted on opposite sides of a ferrite permanent magnet and a member composed of an electrically conductive magnetic material consisting of a copper strip and an iron part was used with a way shown in fig. 3C. An alternating current at 50 p / s, the rms value of which was equal to 2700 A, was passed through the compound organ at a voltage of 100 V. The time elapsed from the closing of the switch until the moment of taking the images according to fig. 5b-5f is shown in Table II.
EMI0003.0023
<I> Table <SEP> 11 </I>
<tb> Fig. <SEP> N <SEP>. <SEP>. <SEP> <B> ------- </B> <SEP> 5b <SEP> 5c <SEP> 5d <SEP> 5e <SEP> 5f
<tb> Time <SEP> elapsed <SEP> since <SEP> the <SEP> closing <SEP> (mS) <SEP> '<SEP> 0 <SEP> 3.0 <SEP>' <SEP> 5.0 <SEP> 8.0 <SEP> 9.5 In the combination according to fig. 6a, a member of an electrically conductive magnetic material constituted by an iron strip having a rigidity high enough to withstand a mechanical force due to a high electric current flowing through this member is stationary, and a ferrite magnet magnetized in the manner shown in fig. 3A has been attached to the free end of a spiral spring so that it is movable.
An alternating current at 50 p / s, the rms value of which was equal to 1600 A, was passed through the stationary iron strip at a voltage of 100 V. The time elapsed from the closing of the switch until 'at the time of taking the images shown in fig. 6b-6f is shown in Table III.
EMI0004.0008
<I> Table <SEP> III </I>
<tb> Fig. <SEP> No <SEP> ...................................._...._. ................
<SEP> 6b <SEP> 6c <SEP> 6d <SEP> 6e <SEP> 6f
<tb> Time <SEP> elapsed <SEP> since <SEP> the <SEP> closing <SEP> (mS) <SEP> 0 <SEP> 2.5 <SEP> 4.5 <SEP> 6.5 <SEP> 10.5 It results from figs . 5b-5f and 6b-6f and Tables 11, III that when a high current flows through a member of an electrically conductive magnetic material, the magnetic force acting between the member and a magnet decreases almost instantaneously.
Referring again to fig. 1, when the switch is opened automatically by moving the organ 14 of a magnetic material away from the permanent magnet M, the magnetic attraction between the magnet M and the organ 14 is reduced so that the 'member 14 is hand held away from the magnet M, to keep the movable contact 6 separate from the fixed contact 7.
To close the switch thus opened, it is necessary to move the button 3a first to its open position, to reestablish the blocking between the permanent magnet M and the member 14 and then the button 3a is moved to the left to its closed position. When a failure or an overload is not ruled out before this new closing, the switch is opened again, as indicated previously, so that the switch described is provided with a free-release mechanism.
In the switch described, it is preferable to mount contacts 6 and 7 in an arc extinguishing chamber, to quickly interrupt the current of an arc due to the opening at a high speed of a contact. In fig. 1 a bifurcated wall 9 intended for the extinction of an arc is mounted on the inner surface of the wall 2, and ridges 100 are fixed on the inner surface of the wall 2.
The switch described is therefore provided with a latching and tripping mechanism comprising a magnet and a member made of an electrically conductive magnetic material opposite said magnet, so that the switch engages and releases in a safe and secure manner. high speed in response to failure or overload. Thus, the intended goal of limiting the overload to a low level by means of triggering at a high speed can be achieved.
In addition, the construction of the switch described, and more particularly the mounting of a movable contact directly on a movable member of the trigger mechanism in conjunction with the actuation of the organ of the trigger mechanism by means of A control lever, made it possible to form a simple mechanism, of a safe operation and free release.
The switch shown in fig. 1 and 2 can be easily modified to constitute a bi-polar switch.
Figs. 7a and 7b represent a bipolar automatic switch. In this switch are used two members 14a and 14b made of an electrically conductive magnetic material. Thus, one can construct a very simple bipolar automatic switch. In fig. 7A and 7B, 1 is the base plate, 2 is a cover, 11, 11 'and 12, 12' are two pairs of terminals. The first pair of terminals is connected to a current source, while the other pair of terminals is connected to a load.
In fig. 7A and 7B, the member 14a made of an electrically conductive magnetic material is fixed on the base plate so that it is inserted into the electrical circuit between the terminals 11 and 12 and the other member 14b is formed by the same substance and it is fixed on the base plate so that it is inserted in the electrical circuit between terminals 11 'and 12'.
Instead of the tension spring 8 according to fig. 1, elastic conductive members 8 and 8 'provided with movable contacts 6 and 6' fixed to these members are connected to each member 14a and 14b at one of their ends respectively, by means of conductors 29 and 29 '. Fixed contacts 7 and 7 'are connected to terminals <B> 11 </B> and 11', so that they cooperate with moving contacts 6 and 6 'respectively. The elastic conductors 8 and 8 'are subjected to a tensile force tending to interrupt the circuit between the contacts 6 and 7 and another circuit between the contacts 6' and 7 'respectively. It is possible to use springs instead of the elastic conductive members, to apply said force to the movable contact.
The bipolar switch according to fig. 7A and 7C can be used as a unipolar switch, by shorting one of the members 14a, 14b, for example the organ 14b.
We will now describe the operation of the switch according to fig. 7A and 7B, referring only to the interrupt circuit comprising contacts 6 and 7, but it is obvious that a bipolar switch can be obtained by adding another interrupt circuit comprising contacts 6 'and 7 'between terminal 11' and item 14b.
To close the circuit between the contacts 6 and 7, the movable contact 6 is pushed towards the immobile contact 7 by a pressure means 5 mounted on a lever 15a supported by a pin 17 fixed on a bracket 18 so that it can pivot. . The lever 15a is further connected to a latching lever 31 through a rod 16. A sphere 5a is attached to the curved end of the pressing means 5 to minimize the friction between the pressing means and the. elastic conductive member 8 supporting the movable contact 6.
In this embodiment, the lever 15a is short and it is capable of performing a large angular displacement corresponding to an angular travel of the lever 31 to actuate the switch. Thus, when the switch is open, the clearance between the contacts 6 and 7 and the corresponding clearance between the elements 14a and 14b and a permanent magnet M can be made very wide.
In fig. 7a and 7b, a pivot pin 4 of the engagement lever 31 is supported by a pair of brackets 21. The upper end of the rod 16 is connected by means of a pin 19 so that it can pivot. ter to the pivotable lever 15a, while the lower end of this rod is connected by means of a pin 20 so that it can pivot to the latching lever 31. The permanent magnet M is fixed to the free end of lever 31. The members 14a and 14b are practically parallel to one another. The magnet M is attracted to these organs under normal conditions. A button 22 is fixed on the lever 15a to facilitate the opening and closing of the circuit between the contacts 6 and 7.
The operation of the switch according to fig. 7A and 7B is practically the same as that of the switch according to fi-. 1. The movable contact 6 is kept in contact with the fixed contact 7 as long as the current flowing through the member 14 is less than a nominal value determined in advance, while it is separated from the fixed contact 7. with a certain delay corresponding to an overload current the intensity of which is equal to a certain value determined in advance and instantaneously for a high short-circuit current.
When the bipolar switch according to fig. 7a and 7b is used in a direct current circuit or in a single phase alternating current circuit, the members 14a and 14b are traversed by a load current in the opposite directions. To confirm that the magnetic attraction between a permanent magnet and a pair of members of electrically conductive magnetic material through which a current flows in opposite directions is decreased in response to an excessive increase in the intensity of the current, the holder carried out a test using the switch according to fig. 8.
In the switch according to fig. 8, the member 14 is constituted by an element having the shape of a U shown in FIG. 11B. The parallel parts 141 and 142 of the member 14 are connected to the conductors 29 and 30 so that the current flows in opposite directions in said parallel parts. The member 14 is fixed on the base plate 1 by means of a suitable base and a permanent magnet M is fixed on the free end of the latching lever 31 which is supported so that it can pivot on it. a pivot 4 fixed on a bracket extending upwards from the base plate 1. A movable contact 6 is fixed at an intermediate point of the lever 31, so that it cooperates with a fixed contact 7 mounted on the base plate 1.
A tension spring 8 is introduced between the base plate 1 and the lever 31, so that a tension force can be applied to the lever 31 to open the circuit between the contacts 6 and 7.
An alternating current at 50 p / s, the rms value of which was equal to 1000 A, flowed through member 14 at a voltage of 100 V. The behavior of the switch according to FIG. 8 in response to this current was recorded by film at a rate of 10,000 frames per second. Figs. 9a-9f are selected images from this film. The time elapsed since the closing of the switch according to fig. 8 until each image is taken according to fig. 9a-9f is shown in Table IV.
The switch used for the test was fitted with a member 14 similar to that according to FIG. 11b and the permanent magnet M has been magnetized as shown in fig. 3A.
EMI0005.0018
<I> Table <SEP> IV </I>
<tb> Fig. <SEP> No <SEP> .... <SEP> <B> ..... <SEP>. <SEP> ..... <SEP> <SEP> ..... </B> <SEP> 9a <SEP>:
<SEP> 9b <SEP> 9c <SEP> 9d <SEP> 9e <SEP> 9f
<tb> Time <SEP> elapsed <SEP> since <SEP> the <SEP> closing <SEP> (mS) <SEP> '. <SEP> 0 <SEP> '<SEP> 2.0 <SEP> 2.8 <SEP> 2.6 <SEP>' <SEP> 4.3 <SEP> '<SEP> 9.8 It results from fig. 9a-9f and Table IV that a switch provided with a member of an electrically conductive magnetic material having the shape of a U is capable of interrupting a high current very quickly. In fact, the switch according to FIG. 8 has interrupted a high current successively in a half-period (20 m / s), after closing the circuit.
Figs. 10A and 10B show an embodiment in which is used a member made of an electrically conductive magnetic material having the shape of a U. In FIG. 10A, 1 represents a base plate, 2 a cover, and 3 a control knob capable of pivoting, on which is fixed the engagement lever 31. A res out 8 is introduced between the base plate 1 and an end mity of the lever 31 to apply a force to the button 3, which biases it clockwise around its support axis 4. A fixed contact 7 is mounted on one end of the member 14 shown in FIG. 10B, while a movable contact 10 is fixed on the other end of the engagement lever 31.
The magnet M comprises two flat permanent magnets M1 and M2 fixed to the button 3, on each side of the movable contact 6. The two permanent magnets can be constituted by the two parallel parts of a magnet having the shape of a horseshoe.
With the interlocking mechanism 13 constituted by the member 14 and by the magnet M, when the current passing through the member 14 is less than a certain nominal value determined in advance, the permanent magnets M1 and M2 are maintained in contact with the member 14 by the magnetic attraction acting between them and consequently the circuit between the contacts 6 and 7 is closed.
This embodiment is characterized by the fact that when the current through the member 14 is greater than said nominal value and when it is interrupted by the interrupting means comprising the contacts 6 and 7, the flow of dispersion in the space between the two permanent magnets M1, M2 increases sharply because of the separation of the magnets from member 14. This increase in dispersion facilitates rapid and effective extinction of the arc produced between the contact means after interruption of an overload current. Therefore, the burning and welding of the contact means can be eliminated, and the operating safety of the switch can be greatly improved, as well as its durability.
The member 14 can also have the shape of a V according to FIG. 11A, or the shape of a V according to FIG. 11C in which the sharp edge is replaced by a ring to improve the mechanical resistance of this member against stresses due to a high current flowing through the two arms of the member.
This member can also be constituted by a combination of a hollow conductor and a solid conductor arranged along the axis of the hollow conductor, as shown in FIG. 11D, or it may consist of a pair of parallel plates separated from each other by a stud extending between the centers of the plates, as shown in FIG. 11E, etc. In the case of fig. 11E, the stud must be of an electrically conductive material and it must be fixed in the center of said plates.
It is preferable to provide a pair of conductors connected to one another at one of their ends, while their opposite ends are connected to the periphery of one of said plates at diametrically opposed points. Another pair of conductors is provided, which are connected at one end to each other, while their opposite ends are connected to the periphery of the other plate at diametrically opposite points.
Furthermore, in order to increase the current carrying capacity of the member 14, this member 14 can be made up of an electrical conductor and an element made of a ferromagnetic substance. For example, the member 14 may be composed of a copper element having the shape of a U, which is laminated or covered by an iron element having a similar shape, as shown in fig. 11F-11H, or it can be composed of a copper element 14C having the shape of a U, on which are fixed one or more blocks 14m of a ferromagnetic material, as shown in fig. <B> 111. </B>
In the embodiments described above, the interrupting means comprise a fixed contact and a movable contact. However, it is possible to provide the interrupting means with a pair of movable contacts. In this case, the breaking capacity of the switch is increased because of the increase in the relative breaking speed of two contacts. Figs. 12A and 12B show such an embodiment. In fig. 12A, the contacts 6 and 7 are mounted on the resilient conductive members 8a and 8b respectively, which are subjected to a tensile force tending to separate them.
A member 14 in a conductive material is introduced into the circuit between the terminals 11 and 12, so that the electrical circuit is constituted by the terminal <B> 11, </B> a conductor 10 ', an elastic conductive member 8b; the contact 7 fixed to the free end of the member 8b, the contact 6, a conductive elastic member 8a carrying said contact 6 at its free end, a conductor 9, the member 14, the conductor 10 and the terminal 12.
The member 14 is in the shape of a horseshoe and is made of an electrically conductive magnetic material such as soft iron or cast iron used for permanent magnets. One arm of the horseshoe is crossed in one direction by the current, while the other arm is crossed by the same current in the opposite direction. When it is advantageous to use a magnetic material having a low electrical conductivity, such as, for example, a hard ferrite and a soft ferrite, the member 14 can be composed, by laminating said magnetic material on an electrically conductive member. , for example on a copper foil, or by constituting the member 14 by a mixture of the particles of a ferrite powder and the particles of a copper powder.
Aluminum and iron can be used with a ferrite to improve the electrical conductivity of member 14 as previously indicated.
Two engagement levers 31a and 31b are provided, which can pivot about the axes 4a and 4b respectively. Two magnets M ,,, Mb are mounted at the free ends of the levers 3a and 31b respectively. One of the magnets, for example M ,,, is able to cooperate with an arm of the member 14 having the shape of a horseshoe, while the other magnet, for example Mb, can cooperate with the another arm of the member 14. The levers 31a and 31b are connected by means of the rods 16a and 16b to the levers 15a and 15b respectively, which can pivot.
Pressure means 5c, 5d are fixed on the levers 15a, 15b in proximity to the pivot pins 17a, 17b, so that the free ends of the elastic and conductive members 8a and 8b can be pushed towards each other. another by means of spherical members 5a and 5b fixed to the curved ends of the pressure means 5c and 5d respectively. There is a control button (not shown) to manually close and open the circuit between contacts 6 and 7.
The magnets Ma, and Mb of this embodiment can be made of the same material as the magnet M of the previous embodiment.
In the switch according to fig. 12A and 12B, when the current passing through the member 14 is less than a certain value determined in advance, the magnets Ma and Mb are attracted towards the member 14 and they remain in contact with this member. The magnetic attraction between the member 14 and the magnets Ma and Mb serves to keep the contacts 6 and 7 closed, to complete the circuit between the levers 31, and 31b, the rods 16a and 16b, the levers 15a and 15 ,, and the pressure means 5c, 5d.
This magnetic attraction is greater than the tensile forces applied to the contacts by the elastic conductive members 8, and 8b. Thus, the circuit between contact 6 and 7 is closed.
It is obvious that when the current flowing through the organ 14 is greater than a certain value determined in advance, for example because of an overload or a short-circuit, said magnetic attraction in the switching mechanism and tripping is reduced in the same way as in the previous embodiments and therefore the engagement force acting on the contacts 6 and 7, which is proportional to the magnetic attraction, is less than the force applied by the elastic conductive members 8, and 8r,. Thus, an overload greater than a determined value can be interrupted by the switch.
In the switch according to fig. 12A and 12B, the two contacts 6 and 7 are moved with respect to each other very quickly to interrupt an overload and, consequently, the relative speed of movement of the contacts during opening is double with respect to this. speed in the previous embodiment. Thus, the deterioration of the contact is reduced, and the operating safety and durability of the switch can be greatly improved.
In the embodiment according to FIGS. 13A and 13B the member 14, made of an electrically conductive magnetic material, consists of two parts 41 and 42 having two electrical contacts 6 and 7, which are fixed to these parts. One of these parts, for example 41, is movable to complete the circuit between the electric contacts 6 and 7, when they are in one position and to interrupt the circuit, when these contacts occupy another position.
A magnet M is introduced into the space between the two parts of the member 14 so that it can oscillate. In this embodiment, the support means for the contacts 6 and 7 can be eliminated and the mechanism of the switch can be greatly simplified.
In fig. 13A and 13B, 1 is a base, 11 and 12 are terminals, 41 is a movable part of the member 14 for pivoting on an axis 43 at the lower end thereof, 6 is a movable contact attached to the end of the part 41, and 42 is a fixed part of the member 14 provided with a fixed contact 7 fixed to its upper end, so that this contact can come into contact with the movable contact 6. A spring 44 exerts a force on the movable part 41 tending to move this part away from the fixed part. This spring is connected to terminal 11 by means of a conductor 10.
When the circuit is closed by the contacts 6 and 7, the moving part 41 is practically parallel to the fixed part 42 and the current flowing through these two parts through the contacts 6 and 7 produces a force acting on these two parts in such a direction. that these two parts are separated from each other.
The movable part 41 is made of a magnetic material, so that it can be attracted by the magnet M and blocked by the latter. The magnet M can be kept immobile during the normal operation of the switch, as will be described later. Thus, the mobile contact 6 carried by the part 41 can be maintained in contact with the fixed contact 7 carried by the fixed part 42 to complete the electrical circuit through the contacts 6 and 7, despite the elastic force of the spring 44 and the electromagnetic force due to a current flowing through parts 41 and 42.
It is naturally possible to constitute the movable part 41 by a member composed of an electrically conductive element, so that the current can pass through this part, causing low losses and of an element made of a magnetic material, to cause said part. blocking effect.
In the embodiment according to FIGS. 13A and 13B is provided a button 45 which can be pivoted. The magnet M constitutes an integral part of this button and a magnet 46 is fixed on the base 1 so that the magnetic attraction between the permanent magnet 46 and the magnet M acts to block the button 45, when is attracted by the permanent magnet 46.
In the event of an overload, the movable member 41 rotates and it moves away from the magnet M to open the contacts 6 and 7. To close the switch again, it is necessary to turn the button 45. so that it moves away from the element 46 until the movable part 41 is attracted by the magnet M carried by the button 45. When the button 45 returns to the permanent magnet 46, the movable part 41 returns in the same way to the fixed part 42, to again close the circuit between the contacts 6 and 7.
When the overload conditions exist after closing the switch again, the moving part 41 is again separated from the fixed part 42, to interrupt the overload current, by opening the circuit between the contacts 6 and 7, as described. before. Thus, free tripping operation is ensured.
The normal operation of the engagement and release of the switch can be ensured by turning the knob 45 towards the permanent magnet 46 and moving it away from this magnet.
In the embodiments described above, the movable parts of the triggering and latching mechanism are subjected to a force opposed to the magnetic pull acting between the magnetic member 14 and the magnet M, to facilitate the triggering switch and to ensure high speed tripping. The magnitude of said force is very high. The presence of the means intended to provide this force introduces a danger of an unexpected interruption of the overload current, caused by vibrations of the switch or by a reduction in the magnetization of the elements in a magnetic material.
To avoid these difficulties, in the case of the switch according to fig. 14, the movable part of an engagement and release mechanism is capable of moving substantially so that its path intersects at a right angle the direction of the magnetic force acting between a member 14 and a magnet M of the mechanism d engagement and release. In this case, the force applied to the moving part can be eliminated.
In fig. 14, 2 is a housing, 11, 12 are terminals, 7 is a fixed contact mounted on the housing and connected to terminal 11, and 6 is a movable contact attached to the free end of a flexible cantilever, which is fixed to the housing by means of rivets 73, to cooperate with the contact 7. The member 14 is introduced between the terminal 12 and the movable contact 6 by means of a conductor 10. A magnet M is fixed on a handle. control 50, so that when this handle is in the En <B>, </B> position as indicated by a strong line, there is a magnetic attraction between the component 14 and the magnet M, to bring the moving contact 6 in contact with the fixed contact 7 by means of an ear 50a formed on one side of the handle and to block it in this position.
The control stick 50 can pivot on an axis 51 fixed on the housing 2 and a spiral spring 52 fixed on the axis 51 exerts a force tending to bring the handle 50 into the Off position, to move the movable contact 6 away. of the fixed contact 7. One end of the spring 52 is fixed to a head portion 51a of the shaft 51, however the opposite end of the spring 52 is held by a bump 50b formed on the handle 50.
It emerges from FIG. 14 that the direction of rotation of the handle 50 is perpendicular to the direction of the magnetic attraction force acting between the member 14 and the magnet M. The upper end of the handle 50 leaves the housing 2 through a slot 2a provided on the top wall of the housing, and the handle can be rotated between the On and Off positions, as shown in the drawing.
When the handle 50 is in position A circuit is completed between terminal 11 and terminal 21 through contact 6, 7, movable contact 6, member 14, conductor 10. As long as the current passes through If the member 14 is less than a certain predetermined value, the movable contact 6 is maintained in direct contact with the fixed contact 7, as shown in FIG. 14, by means of magnetic attraction and friction between the member 14 and the magnet M.
When the current passing through the switch exceeds said value, for example when it reaches a value double of the nominal value, due to an overload, the speed of the conduction of heat in the member 14 exceeds the rate of heat dissipation and therefore the temperature of organ 14 increases to reduce its magnetic permeability. Thus, the blocking force between the member 14 and the magnet M is reduced and the friction between the member 14 and the magnet M is eliminated by the force of the spring 52. The switch opens to interrupt the overload with a delay determined by the different thermal constants of the switch.
On the other hand, when a high short-circuit current, which is several times greater than the rated current of the switch, flows through the member 14 in a magnetic material, the magnetic attraction acting on the organ 14 is suddenly reduced, as described previously. The force of the spring 52 causes the contacts 6 and 7 to open. Therefore, the high short circuit current can be interrupted almost instantaneously.
In this embodiment, the automatic displacement of the handle 50 during the triggering can take place in a very smooth manner because the force of the spring 52 is compensated by the friction between the member 14 and the magnet M, which is proportional to the magnitude of the magnetic force of attraction. Tests have shown that this embodiment of the switch can be triggered in a smoother manner than other embodiments comprising a mechanical force applied to the movable contact 6, which is opposed to the magnetic blocking force. . It is also possible to construct a circuit breaker which operates very safely and can be used several times, by means of a very simple reset operation.
Fi nally-. 15, 60 is a hollow cylinder constituting a bakelite housing, 61 and 62 are terminals with knife edges. A switch of a simple construction is mounted in the cylinder 60, which comprises strip conductors 9 and 10, a member 14 of a magnetic material, a fixed contact 7, a movable contact 6, an elastic conductor member 8 and a magnet M. The movable contact 6 is fixed on the free end of the member 8. A magnet M is fixed on the member e by means of a connector 64, as shown in the drawing. A protuberance 65 is fixed on the member 8 to limit the movement of the movable contact 6. A window 67 is cut in the cylinder 60 to facilitate the operation of replacing the button 66 mounted on the member 8.
The member 14 of a magnetic material and the magnet M constitute the switching on and off mechanism 13, the operation of which has been described in detail previously. It is evident that the movable contact 6 is blocked to complete the circuit through the contacts 6 and 7 by means of the magnetic attraction between the organ 14 and the magnet M of the mechanism 13, as long as the current through the switch is less than a predetermined intensity, while the moving contact 6 is separated from the fixed contact 7 after the current has exceeded said predetermined value thanks to the action of the switching mechanism and tripping 13, so that an overload current can be interrupted.
It is possible to effect this interruption of the overload current with a suitable delay, when the intensity of the overload current is not too great. On the other hand, in the case of a high short-circuit current, the interruption of this current can be carried out instantaneously as described previously.
Thus, it is obvious that the circuit breaker according to fig. 15 can be used to interrupt an overload current with a delay or without a delay to ensure the correct operation of the electrical circuit. This embodiment has an advantage, because the switch can be easily reset so that it operates several times, by engaging the mechanism 13 by means of the button 66.
When it is not necessary to use the switch repeatedly, the reset button 66 and window 67 can be omitted. When it is desired to prevent contamination of the switch, a completely closed cylinder 60 can be used by sealing the window 67 with a suitable elastic material. Thus, a completely sealed circuit breaker can be obtained that can be used repeatedly.
In another embodiment, the sheer neck power of the switch can be greatly improved by combining the latching and tripping mechanism 13 with a fuse sealed in a vented housing.
In fig. 16A and 16.C, 91 is a switch connected in series between one end of a member 14 made of an electrically conductive magnetic material of a latching and tripping mechanism 13 and a terminal 12 of the switch, however that the opposite end of the member 14 is connected to the other terminal 11 of the switch.
A magnetic actuation means 92, for example a permanent magnet M, intended to open and close the switch 91 from outside the vacuum housing, is attached to one end of an angled lever 97 which can pivot around it. axis 96. A return spring 93 is likewise connected to said end of the angled lever 97, while the opposite end of the angled lever 97 is connected to a latching lever 31 through a rod 95. The spring 93 is arranged so that it moves the means 92 away from the switch 91, while the angled lever 97 is capable of transmitting the magnetic attraction force acting between the member 14 and the magnet M by means of the means control 92, to balance the force of the spring 93.
The lever mechanism 94 of the switch comprises the locking lever 31 capable of pivoting on an axis 4, the member M of a magnetic material fixed on the free end of the lever 31, the angled lever 97 being able to pivot around axis 96 and connected to lever 31 by means of a rod 95. It is possible to use a permanent horseshoe magnet M2, as shown in fig. 16B, capable of enclosing the conductor 91 in the space included between his arms.
In fig. 16C, the switch 91 comprises a vacuum box V, 2 conducting wires w1 and w. attached to the two ends of the switch to establish an electrical connection between the inside and the outside of the vacuum casing, conductive handles <B> 11 </B> and 12 connected to the conductors w1 and w, respectively, the contacts 6 and 7 fixed on the handles 11 and 1, respectively, and small parts made of a magnetic material M1 and M2 fixed on the handles 11 and 1 respectively.
Instead of using small magnetic parts M1 and M. the handles 11 and L can be formed from a magnetic material.
In the switch according to fig. 16A-160, when the current flowing through member 14 is less than a certain predetermined value, the control means 92 is kept near the switch to block the contacts 6 and 7, while after the increase in current above said predetermined value, the magnetic attraction between the member 14 and the magnet M decreases and the control member 92 is moved away from the switch 95 to separate the contacts 6 and 7 and thus interrupt the overload current.
The embodiment 16A-160 has an advantage because a high breaking capacity can be achieved by means of a compact and simple mechanism. Indeed, the contacts 6 and 7 are sealed in a vacuum box to allow rapid extinction of an arc. In addition, by disposing of the magnetic control means 92, for example the magnet M. in the case of the switch according to figure 16, outside the vacuum switch, it is possible to reach a vacuum actually very high in the vacuum switch, by increasing the temperature of the switch for its evacuation, without damaging the magnetic control means.
In the switch described, it is possible to provide indicator means intended to indicate the working position of the switch. Figs 17A-17C represent an embodiment equipped with such indicator means. A control button 3 is supported by a pivot 74 fixed to the wall 2 and it is linked to a permanent magnet M through a rod 73. The permanent magnet M is supported by the wall 2 by means of a pin 4 so that he can turn. The rod 73 is connected to the magnet M and to the button 3 by means of pins 71 and 75 respectively. A member 14 made of an electrically conductive magnetic material is supported by an axis 4a so that it can rotate, this axis being fixed to the wall 2 of the switch.
Terminals 11, 12 and contacts 6, 7 are arranged as in figs 1 and 2. A tension spring 8 is shown in fig 17A. However, this spring can be eliminated in this embodiment, as described below. The switching on and off of the switch can be carried out as in the case of the embodiment according to figs 1 and 2. Indicating means comprise an indicator 82 loosely connected to one end of the control lever 83 and a control bar 84 loosely connected to the opposite end of the control lever 83. The indicator 82 is in the Off position when the switch is open, and it is in the On position when the switch is closed.
The control bar is engaged with the member 14 when the switch is closed, and it is separated from this member after the opening of the switch.
It is preferable to form the control lever 83 of a magnetic material and mount a permanent magnet 85 on the wall 2 to produce a magnetic attraction between the control lever and the permanent magnet to accelerate the movement of the indicator. 82 towards its Off position <B>. </B> In this particular example, according to the freeze 17A, the moment of the indicator 82 acting on the lever 83 relative to a fulcrum 83a is slightly greater than the corresponding moment of the control bar 84 when the switch is closed. However, the relationship between the timing of the indicator 82 and that of the control bar 84 may be opposed to the relationship shown in connection with the freeze 17a.
As the control lever 83 is brought closer to the permanent magnet 85, the magnetic attraction between the lever 83 and the magnet 85 increases rapidly and acts to raise the indicator 82, so that it indicates the inter. breakage of the switch; such a magnetic attraction acts in the same way to push the member 14 downwards, through the control bar 84 and to accelerate the interruption of the circuit between the contacts 6 and 7. However, when the control lever 83 is located in the position indicated in fig 17A, the magnetic attraction is negligible. It is preferable to provide a pawl 79 so that the lever 3 abuts, when it is moved from the Out position, and to provide an arc extinction chamber 80 formed by ridges 100.
When the lever 3 is moved to the Off position <B>, </B> as shown in fig 17B, the control bar 84 is moved downward due to the rotation of the member 14 and the lever control is approached to the permanent magnet 85 to accelerate the upward movement of the indicator, as well as the downward movement of the member 14. Thus, the triggering of the switch is indicated as shown. to the drawing. The gravitational force acting on the control bar 84 and the magnetic force of attraction acting on the control lever 83 tend to apply a force to the member 14 having the tendency to open the switch and, for example, Therefore, it is possible to eliminate the spring 8 under these conditions.
When the switch is tripped due to overload in the same way as in the previous embodiments, as shown in fig 17C, the control lever 83 is held in its <B> </B> position. <B>, </B> but the control bar is moved downward because of the separation of this bar from the member 14, so that the triggering of the switch is indicated.
In the indicating means, according to figs 17a-17c, the control lever 83 is constituted by a scale supported at the fulcrum 83a. However, the control lever can be an integral part of the bar 84, while the magnetic relationships between the lever 83 and the magnet 85 can remain the same. In this case, the indicator 82 is maintained in its upper position, when the switch is closed, while it is maintained in its lower position, when the switch is open.
The properties of the switch described are as follows: 1) a high speed of interruption of an overload current in a time less than a period of an alternating current at industrial frequency. In conventional switches, the overload current is interrupted in two stages, for example there is the triggering of a locking means of the main contacts of the switch and the displacement or separation of the main contacts for interrupt the overload current. With such a mechanism, the mechanical inertia of the blocking means and of the contacts, as well as of the mobile support means, causes the speed of the interruption to decrease.
In the switch described, a member made of a conductive material is able to act as a triggering element and it further carries a movable contact, so that the inertia of the movable member of the triggering and switching means. tripping is greatly reduced, and the overload current can be interrupted in one go. Experience has shown that a high overload current can be interrupted by the described switch within half a period.
2) The durability of the switch described is high, because the overload current does not exert any detrimental effect on the different parts of the switch, because of the high tripping speed.
In certain conventional switches provided with magnetic blocking means, conductive means intended to be traversed by the load current are kept fixed and adjacent to the magnetic means even after the opening of the main contacts of the switch.
Therefore, the current present after opening of the main contacts, for example an arc, tends to exert deleterious effects on certain parts of the switch. In the switch described, the conductor through which the overload current passes is rapidly removed from the magnetic means. Therefore, there is no danger of the magnetic means being damaged, due to the overload current. An interruption of the overload current and the insulation of the conductor traversed by the overload current of the magnetic means is possible only in the switch described, which comprises a member of an electrically conductive magnetic material.
Further, the danger of harmful effects can be reduced, by mounting the movable contact on said movable conductor member.
In general, when a permanent magnet is used in the magnetic means, means for switching on and off the high overload current flowing through a conductor adjacent to the magnetic means has the tendency to demagnetize the magnet permanently. . It has been confirmed by experience that in the described switch such a demagnetization of the permanent magnet cannot take place. The holder assumes that the distance between the conductor and the permanent magnet increases rapidly before the magnetic field produced by such an overload current reaches a value equal to that of the coercive force of the permanent magnet.
3) It has been confirmed by tests that the tripping speed of the described switch is practically independent of the polarity of the overload current to be interrupted. Thus, an instant interruption after half a period is possible.
4) The switch closing time is very short. This is possible because the mass of the mobile organ is very small. In addition, the magnetic attraction between the fixed part and the moving part of the interrupting means acts in the same way to shorten the closing time. The single-step operation also favors a shortening of the switch-on time.
5) The operation of the switch is stable and it is very little affected by the presence of mechanical vibrations. In the switch described, the difference between the magnetic blocking force and the applied mechanical tension can be very large, so that a fast and safe interruption of the overload current results. The effective clamping force which is equivalent to the difference of these two forces can be made high to ensure locking independent of the effects of vibration.
6) The switch described is simple and inexpensive. 7) In conventional switches it is usually necessary to provide additional equipment, such as coils, pawls, etc., so that they are free tripping.
On the other hand, the switch described can easily be made to release freely.
8) The magnetic flux intended to block the contacts can also be used for the extinction of the arc.