EP0008989A1

EP0008989A1 - Disjoncteur électrique basse tension à blocs auxiliaires de commande

Info

Publication number: EP0008989A1
Application number: EP19790400625
Authority: EP
Inventors: Bernard Henry; Bernard Olivier; Lucien Vernier
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1978-09-12
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1980-03-19
Also published as: FR2436491A1; DE2966262D1; EP0008989B1; FR2436491B1; YU218979A; YU40377B

Abstract

Disjoncteur multipolaire à boîtier isolant partagè par une cloison (44) médiane en deux compartiments supérieur (46) et inférieur (48) superposés. Le compartiment supérieur (46) accessible de la face avant après enlèvement du couvercle (16) sert de logement au mécanisme d'actionnement (22), au barreau (56) support des bras de contact, et à une pluralité de blocs auxiliaires de commande (50, 54), coopérant avec le mécanisme (22).

Description

L'invention est relative à un disjoncteur électrique basse tension ayant une pluralité de pôles juxtaposés et comprenant un boîtier moulé constitué par l'assemblage d'un carter intermédiaire à fonds ouverts, d'un couvercle d'obturation du fond supérieur et d'une plaque de base d'obturation du fond inférieur, ledit carter comprenant une cloison intermédiaire parallèle auxdits fonds et définissant un compartiment supérieur et un compartiment inférieur dudit boîtier

- pour chaque pôle une paire de contacts séparables disposés dans une chambre d'extinction d'arc, l'ensemble étant logé dans ledit compartiment inférieur,
- un barreau,commun à tous les pôles, de support des bras des contacts mobiles desdits contacts séparables,
- un mécanisme d'actionnement dudit barreau, logé dans ledit compartiment supérieur,
- pour chaque pôle un déclencheur thermique et/ou électromagnétique aligné avec la paire de contacts,
- une barre de déclenchement commune aux déclencheurs de tous les pôles et coopérant avec ledit mécanisme pour séparer lesdits contacts en cas de défaut.

Les disjoncteurs à boitier moulé du genre mentionné peuvent être personnalisés en leur adjoignant pour certaines applications des éléments auxiliaires de commande de protection et/ou de signalisation. Ces auxiliaires coopèrent électriquement et/ou mécaniquement avec des éléments constitutifs du disjoncteur et il a déjà été proposé de les loger dans le boîtier moulé, mais leur montage est délicat et est obligatoirement effectué en usine, ce qui complique les problèmes de stock et de coût de fabrication.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un disjonctcur accès rapide et aisé des auxiliaires et à isolement apprc- prié à la sécurité des opérateurs.
Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que ladite cloison intermédiaire s'étend sur toute la surface du carter intermédiaire, lesdits déclencheurs étant logés dans le compartiment inférieur du boîtier et que ledit mécanisme est agencé pour occuper dans le compartiment supérieur l'espace à l'aplomb de la chambre d'extinction et du déclencheur de l'un des pôles dans le compartiment inférieur, les espaces dans le compartiment supérieur à l'aplomb des autres pôles étant accessibles de la face supérieure après enlèvement du couvercle et recevant des blocs auxiliaires de commande du disjoncteur, notamment un relai à manque de tension, un dispositif à contacts auxiliaires de signalisation, un dispositif de télécommande, lesdits espaces étant isolés électriquement des éléments constitutifs des pôles par ladite cloison intermédiaire.
On connaît déjà un disjoncteur ayant un compartiment inférieur de logement des auxiliaires mais l'accès à ces auxiliaires est impossible lorsque le disjoncteur est monté sur une platine ou logé dans un coffret.
Selon un développement de l'invention, le barreau du mécanisme d'actionnement s'étend transversalement dans le compartiment supérieur et le bras de contact mobile de chaque pôle traverse une ouverture de communication ménagée dals la cloison médiane intermédiaire.
Le logement des éléments de coupure et des déclencheurs associés dans le compartiment inférieur du boîtier facilite l'isolement des auxiliaires disposés dans le compartiment supérieur séparé par la cloison intermédiaire isolante. La proximité des déclencheurs de la zone d'arc pose des problèmes de blindage, et selon un autre développement de l'invention, chaqje pôle comparte une
commutation d'arc perpendiculaire à la plaque de base et disposée au voisinage du contact fixe pour constituer à la fois une corne de commutation et de shuntage du déclencheur, une tôle d'extrémité de la chambre d'extinction d'arc et un organe de blindage entre ladite chambre et le déclencheur adjacent du même pôle.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le disjoncteur est équipé d'un dispositif de blocage de la manette en cas de soudage des contacts, pour assurer la fonction de sectionnement.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :

la figure 1 est une vue en élévation et en coupe verticale à travers un pôle du disjoncteur selon l'invention, représenté en position de fermeture;
La figure 2 montre une vue de dessous du disjoncteur de la figure 1 avec la plaque de base enlevée, le pôle central étant dépourvu de la chambre d'extinction et de la palette mobile du déclencheur électromagnétique;
la figure 3 représente une vue de dessus de la fig. 1 avec le couvercle enlevé:
la figure 4 est une vue de profil de gauche de la fig. 1, le couvercle et la plaque de base étant supposés enlevés, montrant le pôle T équipé d'un écran de protection ct dépourvu de la chambre d'extinction d'arc, et le pôle R en coupe partielle:
la figure 5 est une vue schématique en coupe du mécanisme d'actionnement du disjoncteur en position armé-fermé;
les figures 6 à 9 montrent le dispositif du blocage de la manette respectivement en position F de fermeture, 0 d'ouverture, D de déclenchement, et S de soudage des contacts.

Sur les figures 1 à 4, un disjoncteur tripolaire basse tension est logé dans un boîtier 10 parallélépipédique moulé en matériau plastique, comprenant une plaque de base 12 ou socle, un carter intermédiaire 14, à fonds ouverts prenant appui sur la plaque 12, et un couvercle 16 d'obturation du carter 14. Une ouverture 18 est ménagée dans la face supérieure du couvercle 16 pour permettre le passage d'une manette 20 pivotante associée au mécanisme de commande 22, commun aux trois pôles. Le carter intermédiaire 14 présente deux parois longitudinales 24, 26 s'étendant dans la direction de débattement de la manette 20, et deux parois transversales 28, 30 dotées chacune d'un rebord 32, 34 de positionnement des bornes de raccordement 36R, 36S, 36T; 38R, 388, 38T sur les plages d'entrée 40 et de sortie 42 des trois pôles R, S, T du disjoncteur. Une cloison 44 médiane, en matériau isolant du carter 14, s'étend parallèlement à la plaque de base 12 et partage l'espace interne du boîtier 10 en deux compartiments superposés isolés l'un de l'autre, un compartiment supérieur 46 obturé par le couvercle 16 et un compartiment inférieur 48 obturé par la plaque de base 12. Le couvercle 16, le carter 14 et le socle 12 sont fixés l'un à l'autre par des moyens d'assemblage (non représentés).
Le compartiment supérieur 46 sert de logement au mécanisme de commande 22 qui occupe l'espace au-dessus du pôle central S, et à différents blocs auxiliaires disposés latéralement de part et d'autre du mécanisme 22, au-dessus des pôles R et T. Les auxiliaires peuvent être un relais ou déclencheur à manque de tension 50 coopérant avec un levier de déclenchement auxiliaire 52, un dispositif à contacts auxiliaires 54 piloté par un doigt 53 solidaire du mécanisme 22 ou tout autre dispositif, tel qu'une télécommande à bobine de déclenchement à distance, une signalisation ou une protection différentielle (fig. 3). Le mécanisme de commande 22 est intercalé entre deux platines fixes 58, 60 métalliques espacées d'un intervalle transversal "e" et isolées électriquement des chambres de coupure du compartiment inférieur par la cloison 44 médiane. Le mécanisme 22 commande un barreau 56 en matériau isolant commun aux trois pôles et monté à rotation sur un axe 62 s'étendant transversalement dans le compartiment supérieur 46 en traversant perpendiculairement les platines 55, 60. Les auxiliaires 50, 54 sont logés dans les volumes 64 et 66, délimités de part et d'autre du mécanisme 22 central longitudinalement par les parois 24, 26 et les platines 58, 60, latéralement par la paroi transversale 30 et le barreau 56 isolant en-dessous par la cloison médiane 44 et en-dessus par le couvercle 16. Chacun des blocs auxiliaires est équipé d'un bornier intégré adapté à un câblage rapide, et est facilement accessible de la face avant en position démontée du couvercle 16.
Le compartiment inférieur 48 renferme les éléments de coupure et les dispositifs déclencheurs à éléments thermique et électromagnétique, associés aux trois pôles R, S, T. Deux parois de séparation 68, 70, en matériau isolant, s'étendent parallèlement à la direction de débattement de la manette 22 et perpendiculairement à la cloison médiane 44 du carter 14, de manière à subdiviser le compartiment inférieur 48 en trois logements 72R, 72S, 721 égaux. Trois ouvertures 74 de communication des compartiments inférieur 48 et supérieur 46 sont ménagées dans la cloison 44 médiane au voisinage de la paroi transversale 26 pour le passage des trois bras de contact 76 écheloanés régulièrement sur le barreau 56. Une fenêtre 78 additionnelle est percée dans la cloison 44 à l'opposé de l'ouverture 74 du pôle central S et au voisinage de la paroi transversale 30 pour le passage d'un organe de verrouillage 60 piloté par une barre de déclenchement 67 et coopérant avec un verrou 82 du crochet de déclenchement 64 solidaire du mécanisme 22. La barre de déclenchement 67 en matériau isolant est montée à rotation limitée sur un axe 86 transversal parallèle au barreau 56 et est agencée dan: le compartiment inférieur 48 sous la fenêtre 78. Les troi: pôles R, S, T, présentent des structures identiques dispo sées dans les logements 72R, 72S, 72T, et les mêmes repères seront utilisés par la suite pour désigner des pièces identiques. Chaque pôle comporte un contact fixe 8: coopérant en position de fermeture du disjoncteur avec un contact mobile 90 porté par le bras de contact 76 associé dont l'extrémité opposée est solidaire du barreau 56. Le bras de contact 76 est connecté électriquement à la plage 40 correspondante par une tresse 92 de liaison, et le con tact fixe 68 est relié au bilame 94 du déclencheur par un conducteur 96 recourbé d'amenée de courant, assujetti à la cloison médiane 44 par une vis de fixation 98. Un conducteur souple 99 assure la liaison électrique du bilame à la plage 42. Une chambre d'extinction d'arc 100 associé à la paire de contacts 88, 90 de chaque pôle est pourvue d'un empilage de tôles 102 de désionisation métalliques,- perpendiculaires à la plaque de base 12, et dotées d'encoches en V dirigées en direction de l'ouverture 74 correspondante de la cloison 44.
Un circuit dérivé de shuntage du bilame de chaque pôle R, S, T, dont le schéma de principe est décrit dans le brevet français N° 2.360.977 de la demanderesse, comporte une corne de commutation 104 perpendiculaire à la plaque de base 12 et ayant un bossage 106 à proximité du contact fixe 88 pour capter dès le début de la course d'ouverture des contacts les racines d'arc ayant pris naissance sur le contact fixe 88. La corne de commutation 104 parallèle aux tôles 102, se prolonge dans la chambre d'extinction 100 pour constituer une plaque d'extrémité. La corne 104 métallique est séparée du conducteur 96 d'amenée de courant au contact fixe 88 par une cale J06 en matériau isolant, et est en liaison électrique avec la plage 42 par un fil de commutation 110 susceptible de shunter le bilame 94 durant l'intervalle de temps entre le déclenchement et l'ouverture définitive du disjoncteur. La corne 104 est équipée d'autre part de deux joues 112, 114 parallèles de guidage de l'arc, espacées l'une de l'autre par un interstice 116 transversal de logement du contact fixe 88. Les joues 112, 114 métalliques font partie intégrante de la corne 104 par pliage en équerre de deux ailes d'extrémités et sont coiffées chacune par un capuchon (non représenté) en matériau isolant, notamment à base de polyamide, accélérant l'expansion de l'arc vers les tôles 102 de désionisation.
Chaque logement 72R, 72S, 72T du compartiment inférieur 48 contient à côté de la chambre d'extinction 100 les déclencheurs thermique et électromagnétique du pôle. Le déclencheur thermique est constitué par le bilame 94 s'étendant longitudinalement entre la corne 104 et la paroi transversale 30 dans la zone médiane du logement 72R, î2S, 72T associé. La barre de déclenchement 67 commune agencée transversalement entre les trois bilames 94 et la plaque de base 12, porte trois pattes en saillie 118, une dans chaque logement 72R, 72S, 72T, sous l'extrémité libre du bilame 94 correspondant. Lors de l'apparition d'un courant de surcharge dans l'un des pôles, le bilame 94 correspondant s'infléchit vers le bas pour engager la patte 118 correspondante et faire pivoter dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 1) la barre de déclenchement 67 vers la position déclenchée, de déverrouillage du crochet de déclenchement 84 et d'ouverture automatique du mécanisme 22. Le déclencheur électromagnétique de chaque pôle R, S, T, comprend un circuit magnétique 120 en forme d'étrier en U renversé solidarisé à la cloison 44 par une vis 122, et craversé longitudinalement par le bilame 94 jouant le rôle de conducteur d'excitation. Une palette 124 mobile montée à pivotement sur un support 126 fixe amagnétique coopère en position attirée avec le circuit magnétique 120 pour venir en contact avec un ergot 128 d'actionnement de la barre de déclenchement 67 qui pivote vers la position déclenchée après détection d'un courant de court-circuit. Un écran isolant 130 est intercalé entre la corne de commutation 104 et le support 126 du déclencheur électromagnétique de chaque pôle. Un ressort de rappel 132 interposé entre le support 126 et la palette 124 mobile sollicite cette dernière en position écartée. La corne 104 métallique assure les fonctions de :

- commutation de l'arc dans le circuit dérivé de shuntage du bilame,
- joues de guidage 112, 114 de l'arc dans la chambre de formation d'arc,
- tôle d'extrémité de la chambre d'extinction 100,
- et d'organe de blindage entre la chambre d'extinction 100 et le déclencheur électromagnétique juxtaposé.

Le mécanisme de commande 22 (fig. 5 à 9), logé dans le compartiment supérieur 46, coopère avec le pôle central S, le mouvement étant transmis aux pôles R, T, adjacents par le barreau 56 transversal agencé au-dessus des ouvertures 74 de la cloison 44. Il comprend une genouillère à axe 136 sur lequel sont articulées deux biellettes 138, 140, dont l'une 138 a son extrémité opposée assujettie au barreau 56 par un axe de liaison 142 et dont l'autre 140 est articulée sur le crochet de déclenchement 84 en un point 144. Un ressort de traction 146 est ancré à l'axe 136 de la genouillère, et par son extrémité opposée au support 148 de la manette 20, le support 148 étant articulé sur un pivot fixe 150 formant le point de rotation de la manette 20.
Le crochet de déclenchement 84 en forme de U est monté à pivotement sur un axe fixe 152 et comporte un bec d'accrochage 154 coopérant en position armée avec le verrou 82 piloté par l'organe de verrouillage 80. Le verrou 82 est monté à rotation sur un axe 156, et un ressort de rappel 158 enfilé sur l'axe 156 sollicite l'organe de verrouillage 80 en position verrouillée. Le pivotement de la barre de déclenchement 67 dans le sens des aiguilles d'une montre dû à l'action du bilame 94 ou de la palette magnétique 124 de l'un des pôles R, S, T, traversé par le courant de défaut, provoque le basculement de l'organe de verrouillage 80 dans le sens de la flèche f, jusqu'à une position déverrouillée du verrou 82, et la libération du bec d'accrochage 154 du crochet de déclenchement 84. Ce dernier pivote autour de l'axe 152 sous l'action du ressort 146 en déplaçant le point d'articulation 144 de la biellette 140 vers le haut entrainant le pivotement dans le sens de la flèche f₂ des bras de contact 76 et du barreau 56. La manette 20 se trouve alors dans la position stable D de déclenchement située à mi-course entre les positions F et 0. Un tel fonctionnement est classique et il suffit de rappeler que le réarmement s'effectue par un déplacement de la manette 20 dans le sens des aiguilles d'une montre depuis la position D jusqu'à une position R de réarmement (voir fig.l) voisine de la position 0, assurant l'accrochage du crochet de déclenchement 84 au verrou 82. La fermeture du disjoncteur intervient ensuite par une rotation inverse de la manette 20 actionnée manuellement vers la position F.
Le mécanisme de commande 22 est équipé d'autre part d'un dispositif de blocage 160 susceptible de stopper le déplacement de la manette 20 dans le sens ouverture en une position intermédiaire S lors du soudage des contacts 90, 88. Le dispositif de blocage 160 (voir fig. 6 à 9) comporte une lumière 162 ménagée dans le support 148 de la manette 20 et ayant une dent 164 faisant saillie du bord interne de la lumière 162. L'axe de liaison 142 de la biellette 138 est engagé dans la lumière 162 et l'ensemble est agencé pour autoriser un mouvement relatif axe 142, lumière 162, libre lors d'une commande manuelle par la manette 20 ou lors d'un déclenchement automatique du disjoncteur entrainant l'ouverture normale des contacts 90, 88 (fig. 8). En cas de soudure de ces derniers, l'axe de liaison 142 reste immobile et la dent 164 vient buter contre l'axe 142 en empêchant le déplacement de la manette 20 vers la position 0. La manette 20 est alors bloquée dans la position S (fig. 9) et revient automatiquement en position F en cas de relâchement.
Trois écrans isolants de protection 168 amovibles obturent la paroi transversale 28 du compartiment supérieur 46 après montage des organes du disjoncteur, et sont maintenus en place par emboîtement du couvercle 16 Chaque écran 168 recouvre le bras de contact 76 du pôle correspondant, et sa tresse 92 de liaison à la plage 40 en assurant un bon isolement et la sécurité des personnes.

Claims

1. Disjoncteur électrique basse tension ayant une pluralité de pôles (R, S, T) juxtaposés et comprenant un boîtier moulé (10) constitué par l'assemblage d'un carter intermédiaire (14) à fonds ouverts, d'un couvercle (16) d'obturation du fond supérieur et d'une plaque (12) de base d'obturation du fond inférieur, ledit carter (14) comprenant une cloison (44) intermédiaire parallèle auxdits fonds et définissant un compartiment supérieur (46) et un commarti- ment inférieur (48) dudit boîtier (10),

- pour chaque pôle (R, S, T) une paire de contacts (88, 90) séparables disposés dans une chambre (100) d'extinction d'arc, l'ensemble étant logé dans ledit compartiment inférieur (48),

- un barreau (56), commun à tous les pôles (R, S, T), de support des bras (76) des contacts mobiles (90) desdits contacts séparables (88, 90),

- un mécanisme (22) d'actionnement dudit barreau (56). logé dans ledit compartiment supérieur (46),

- pour chaque pôle (R, S, T) un déclencheur thermique (94) et/ou électromagnétique (120, 124) aligné avec la paire de contacts,

- une barre de déclenchement (67) commune aux déclencheurs de tous les pôles (R, S, T) et coopérant avec ledit mécanisme (22) pour séparer lesdits contacts (88, 90) en cas de défaut,

caractérisé en ce que ladite cloison intermédiaire (44) s'étend sur toute la surface du carter intermédiaire (14) lesdits déclencheurs (94, 120, 124) étant logés dans le compartiment inférieur (48) du boîtier (10) et que ledit mécanisme (22) est agencé pour occuper dans le compartiment supérieur 46 l'espace à l'aplomb de la chambre d'extinction (100) et du déclencheur (94, 120, 124) de l'un S des pôles dans le compartiment inférieur (48), les espaces dans le compartiment supérieur (46) à l'aplomb des autres pôles R, T étant accessibles de la face supérieure après enlèvement du couvercle (16) et recevant des blocs auxiliaires de commande du disjoncteur, notamment un relais (50) à manque de tension, un dispositif (54) à contacts auxiliaires de signalisation, un dispositif de télécommande, lesdits espaces étant isolés électriquement des éléments constitutifs des pôles par ladite cloison intermédiaire.

?. Disjoncteur selon 1, caractérisé en ce que ladite cloison (44) présente pour chaque pôle (R, S, T) une lumière (74) de passage du bras (76) de contact, ledit barreau (56) s'étendant transversalement auxdits pôles juxtaposés (R, S, T) dans le compartiment supérieur (46), lesdits bras (76) de contact étant sensiblement perpendiculaires à la cloison (44) en position de fermeture des contacts (88, 90) et lesdits déclencheurs (94, 120, 124) étant allongés dans le prolongement des chambres d'extinction (100) parallèlement à la cloison (44).

3. Disjoncteur selon 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite barre de déclenchement (67) s'étend dans le compartiment inférieur (48) transversalement aux pôles juxtaposés (R, S, T), ladite cloison (44) intermédiaire pré-, sentant un orifice (78) de passage d'un organe de verrouillage (80) actionné par ladite barre de déclenchement et coopérant avec ledit mécanisme (22).

4. Disjoncteur selon 1, 2 ou 3, dans lequel chaque pôle (R, S, T) comporte un circuit dérivé de shuntage du déclencheur thermique (94) et/ou électromagnétique (120, 124), caractérisé par le fait que ledit circuit dérivé, disposé dans le compartiment inférieur (48), est doté d'une corne (104) de commutation d'arc en forme de plaque perpendiculaire à la plaque (12) de base et disposée au voisinage du contact fixe (88), de manière à constituer à la fois une corne de commutation pour le shuntage dudit déclencheur, une tôle d'extrémité de la chambre (100) d'extinction d'arc et un organe de blindage entre ladite chambre et le déclencheur adjacent du même pôle.

5. Disjoncteur électrique multipolaire selon 4, caractérisé par le fait que ladite corne (104) de commutation de chaque pôle (R, S, T) est équipée de deux joues (112, 114) de guidage de l'arc, qui encadrent le contact fixe (88).

6. Disjoncteur électrique multipolaire basse tension, selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le mécanisme (22) d'actionnement comporte une genouillère (136, 138, 140) associée au crochet de déclenchement (84) et un dispositif de blocage (160) intervenant lors du soudage des contacts (88, 90) pour stopper le déplacement de la manette (20) dans le sens ouverture en une position intermédiaire S, située entre les positions F de fermeture et 0 d'ouverture, caractérisé par le fait que ledit dispositif de blocage (160) comporte une lumière (162) ménagée dans le support (148) de la manette (20) et présentant une dent de butée (164) et un organe de retenue (142) solidaire de la genouillère (136, 138, 140) et engagé dans la lumière (162) pour interférer avec la trajectoire de déplacement de la dent (164) et bloquer la manette (20) dans une position intermédiaire S lors d'un soudage des contacts (88, 90).

7. Disjoncteur électrique selon 6, caractérisé par le fait que ledit organe de retenue (142) du dispositif de blocage (160) est formé par l'axe de liaison de la genouillère au barreau (56) du mécanisme.

b. Disjoncteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que des écrans de protection, en matériau isolant, sont emboîtés dans l'une des parois transversales du compartiment supérieur, de manière à recouvrir les bras de contact et leurs tresses de liaison aux plages correspondantes.

9. Disjoncteur électrique selon 1, caractérisé par le fait que chacun desdits blocs auxiliaires de commande du compartiment supérieur est équipé d'un bornier intégré adapté à un câblage rapide lors du montage ou du remplacement du bloc.