EP0080924B1 - Disjoncteur miniature à deux chambres de coupure accolées - Google Patents

Disjoncteur miniature à deux chambres de coupure accolées Download PDF

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EP0080924B1
EP0080924B1 EP19820402118 EP82402118A EP0080924B1 EP 0080924 B1 EP0080924 B1 EP 0080924B1 EP 19820402118 EP19820402118 EP 19820402118 EP 82402118 A EP82402118 A EP 82402118A EP 0080924 B1 EP0080924 B1 EP 0080924B1
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EP
European Patent Office
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chambers
chamber
contact
circuit breaker
housing
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EP19820402118
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Rémi Bessy
Alain Bruno
François Raynaud
Jean-Pierre Roulet-Dubonnet
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Merlin Gerin SA
Original Assignee
Merlin Gerin SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/18—Means for extinguishing or suppressing arc

Definitions

  • the document EP-A-0 053 973 describes a circuit breaker of the type mentioned with significant breaking capacity.
  • the present invention aims to improve this circuit breaker and it is based on the observation that interactions between the two arcs in the arcing chambers are inevitable. These interactions generate an unstable equilibrium, which quickly results in a repulsion between the two arcs which slows down the movement of one of the arcs towards the breaking chamber and compromises the extinction of the arcs.
  • Said arcing chambers are symmetrical with respect to said median plane, each of said fixed horns extending rectilinear between the fixed and end contact of the sheet attached to the bottom , in the associated arc-forming chamber, in order to limit the length of the fixed horn in the arc-forming chamber, a flow conduit formed between the wall of the housing and a lateral cheek delimiting the formation chamber d 'arc connects the breaking chamber and a decompression compartment delimited at the rear of the fixed horn.
  • the shortening of the arc horn implies a limitation of the elongation of the arc in the formation chamber, but this limitation is authorized by the increased arc tension by the two arcs in series and the restricted volume of the chamber. training. Tests have confirmed the rapid and simultaneous movement of the two arcs towards the breaking chambers. The escape of gases towards the decompression compartment promotes the rapid displacement of the arcs.
  • the re-ignition point between the two contacts is transferred towards the interior of the formation chamber in an area remote from the contacts where the arc blowing loop is well formed and where the action blowing gasogenic cheeks confining the chamber is notable.
  • Document FR-A-2 154 628 relates to a circuit breaker with two adjacent extinguishing chambers and with movable contact in the form of a fork drawing an arc in front of each of the chambers.
  • each chamber is surrounded by a U-shaped cylinder head, which extends to contact and attracts the arc as soon as it forms in the extinguishing chamber.
  • These cylinder heads significantly increase the width of the circuit breaker housing.
  • the housing 10 consisting of two half-shells 12, 14 and whose lower part adjacent to the bottom 16 is subdivided by an insulating partition 18, which envelops a magnetic metal screen plate 20.
  • On either side of the partition 18 are arranged two interrupting chambers 22, 24 with deionization plates 26 and at the front of these chambers 22, 24 two arc-forming chambers 28, of which only one chamber 28 is visible in the drawings.
  • a movable contact 32 in the form of a fork straddles the partition 18 and each of its ends mites cooperates with a fixed contact 34.
  • the movement of the movable contact 32 is controlled by a mechanism 36 with lever 38 of manual control and with automatic magnetic and thermal actuator 42 and thermal 42, which occupies the entire volume of the housing 10 above the partition 18.
  • the interrupting chambers 22, 24 and the forming chambers 28 are symmetrical and the latter each comprise a fixed rectilinear horn 44 which extends in a straight line between the fixed contact 34 and the end 46 of the sheet 26 of the cutting chamber adjoining the bottom 16.
  • the width of the fixed horn 44 corresponds substantially to the thickness of the forming chamber 28 and at the rear of the horn 44 is formed, between the internal wall of the housing 10 and the horn 44, detached from this wall, a decompression chamber 48.
  • the movable contact 32 is extended by a movable horn 50 of limited length which extends substantially parallel to the fixed horn 44.
  • a similar exhaust can be provided at the rear of the contacts 32, 34 in the usual manner.
  • the arrangement of the formation chamber arranged at the rear of the plane of FIG. 1 is exactly identical to that of the chamber 28.
  • the current flows through one of the fixed contacts 34 connected to the input terminal (not shown), by the movable contact in the fork 32, the other fixed contact 34, the magnetic trip device 40 and the thermal trip device 42 to exit through the opposite terminal (not shown).
  • the movable contact 32 pivots towards the opening position shown in broken lines by drawing an arc in each of the formation chambers 28.
  • the two arcs are connected in series and crossed by currents of opposite direction .
  • Each of the arcs moves on the fixed horn 44 and the mobile horn 50 under the effects of loop and attraction of the breaking chamber 22, 24 into which it penetrates.
  • the beginning of the displacement of the arc is very rapid because the horns 44, 50 are practically parallel and do not cause an elongation of the arc.
  • the very short length and the continuity of the horn 44 favor the continuation of this rapid displacement and the penetration of the arc into the breaking chamber where it is maintained by the electromagnetic forces of the sheets 26 and extinguished.
  • the two arcs move symmetrically and at the same time each penetrate into the corresponding breaking chamber.
  • the volume 48 released by the reduction in the volume of the formation chamber 28 is used as the decompression volume to avoid any braking of the arc, an overpressure or a gas plug.
  • the cooling of the horn 44 subjected to the action of the arc is also improved.
  • a possible re-ignition is carried out inside the formation chamber 28 where the movement of the arc towards the breaking chamber is facilitated.
  • the limited volume of the formation chambers 28 and the existence of two arcs in series confer sufficient arc tension in the formation chambers, despite the slight elongation resulting from the oblique arrangement of the fixed horn 44.
  • the rapid displacement of the arcs in the formation chambers 28, minimizes the interaction between these arcs capable of slowing the entry of one of the arcs into the breaking chamber.
  • the fixed horn 44 extends along the shortest path between the fixed contact and the entrance to the breaking chamber.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Description

  • L'invention est relative à un disjoncteur miniature à haut pouvoir de coupure ayant un boîtier moulé étroit comprenant:
    • - deux chambres de coupure disposées côt-à-côte dans la partie inférieure du boîtier et ayant un empilage de tôles de désionisation s'étendant parallèlement au fond du boîtier et encadré par des tôles d'extrémité dont l'une est accolée au fond, les deux chambres étant séparées par une cloison isolante s'étendant dans le plan médian du boîtier perpendiculaire audit fond,
    • - deux paires de contacts, chacune associée à l'une desdites chambres de coupure en étant disposée dans une chambre de formation d'arc devant lesdites tôles sensiblement au niveau de la tôle d'extrémité opposée au fond, le contact mobile se débattant entre une position fermé de contact avec un contact fixe et une position ouvert adjacente à ladite tôle d'extrémité opposée, de manière à tirer un arc initial s'étendant parallèlement aux tôles et pivotant par migration sur une corne fixe pour s'étaler à l'entrée de la chambre perpendiculairement aux tôles,
    • - un support de contacts en forme de fourche chevauchant ladite cloison et portant à l'extrémité de chacune de ses dents un contact mobile, de façon à déplacer simultanément lesdits contacts mobiles, en tirant deux arcs s'étendant parallèlement en étant parcourus par des courants de sens opposés et constituer un pont de contact à deux intervalles de coupure connectés en série,
    • - un mécanisme de commande manuelle et/ ou automatique dudit support en fourche pour ouvrir et fermer ledit disjoncteur.
  • Le document EP-A-0 053 973, dont le contenn est considéré comme compris dans l'état de la technique conformément à l'article 54(3) de la CBE, décrit un disjoncteur du genre mentionné à pouvoir de coupure important. La présente invention a pour but de perfectionner ce disjoncteur et elle est basée sur la constatation que des interactions entre les deux arcs dans les chambres de formation d'arc sont inévitables. Ces interactions engendrent un équilibre instable, qui se traduit rapidement par une répulsion entre les deux arcs qui freine le déplacement de l'un des arcs vers la chambre de coupure et compromet l'extinction des arcs. Ce but est atteint par la mise en oeuvre des caractéristiques suivantes: Lesdites chambres de formation d'arc sont symétriques par rapport audit plan médian, chacune desdites cornes fixes s'étendant rectiligne entre le contact fixe et d'extrémité de la tôle accolée au fond, dans la chambre de formation d'arc associée, pour limiter la longueur de la corne fixe dans la chambre de formation d'arc un conduit d'écoulement ménagé entre la paroi du boîtier et une joue latérale de délimitation de la chambre de formation d'arc fait communiquer la chambre de coupure et un compartiment de décompression délimité à l'arrière de la corne fixe.
  • La réduction de la longueur des cornes fixes et leur continuité favorisent une montée rapide des arcs dans les chambres de coupure où ils sont maintenus par les effets électromagnétiques prépondérants. Le raccourcissement de la corne d'arc implique une limitation de l'allongement de l'arc dans la chambre de formation, mais cette limitation est autorisée par la tension d'arc accrue par les deux arcs en série et le volume restreint de la chambre de formation. Des essais ont confirmé le déplacement rapide et simultané des deux arcs vers les chambres de coupure. L'échappement des gaz vers le compartiment de décompression favorise le déplacement rapide des arcs.
  • Selon un développement de l'invention, le point de réamorçage entre les deux contacts est reporté vers l'intérieur de la chambre de formation dans une zone éloignée des contacts où la boucle de soufflage de l'arc est bien formée et où l'action de soufflage des joues gazogènes confinant la chambre est notable. Un écran métallique, inséré entre les deux chambres de formation, limite l'interaction des arcs.
  • Le document FR-A-2 154 628 concerne un disjoncteur à deux chambres d'extinction adjacentes et à contact mobile en forme de fourche tirant un arc devant chacune des chambres. Pour pallier la répulsion mutuelle des arcs, chaque chambre est entourée d'une culasse en U, qui se prolonge jusqu'au contact et attire l'arc dès sa formation dans la chambre d'extinction. Ces culasses augmentent notablement la largeur du boîtier du disjoncteur.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description 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 schématique en élévation d'un disjoncteur selon l'invention, représenté en position fermée, la paroi latérale du boîtier étant supposée enlevée et la position ouverte du contact étant esquissée en trait discontinu;
    • la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1.
  • Sur les figures on reconnaît le boîtier 10 constitué par deux demi-coquilles 12, 14 et dont la partie inférieure adjacente au fond 16 est subdivisée par une cloison isolante 18, qui enrobe une plaque écran métallique magnétique 20. De part et d'autre de la cloison 18 sont disposées deux chambres de coupure 22, 24 à tôles de désionisation 26 et à l'avant de ces chambres 22, 24 deux chambres de formation d'arc 28, dont seule une chambre 28 est visible sur les dessins. Un contact mobile 32 en forme de fourche chevauche la cloison 18 et chacune de ses extrémités coopère avec un contact fixe 34. Le déplacement du contact mobile 32 est commandé par un mécanisme 36 à manette 38 de commande manuelle et à déclencheur automatique magnétique 40 et thermique 42, qui occupe tout le volume du boîtier 10 au-dessus de la cloison 18.
  • Selon la présente invention, les chambres de coupure 22, 24 et les chambres de formation 28 sont symétriques et ces dernières comportent chacune une corne fixe 44 rectiligne qui s'étend en ligne droite entre le contact fixe 34 et l'extrémité 46 de la tôle 26 de la chambre de coupure accolée au fond 16. La largeur de la corne fixe 44 correspond sensiblement à l'épaisseur de la chambre de formation 28 et à l'arrière de la corne 44 est ménagée, entre la paroi interne du boîtier 10 et la corne 44, décollée de cette paroi, une chambre de décompression 48. Le contact mobile 32 se prolonge par une corne mobile 50 de longueur limitée qui s'étend sensiblement parallèlement à la corne fixe 44. La chambre de formation 28 et délimitée latéralement par une joue 52 avantageusement en un matériau gazogène, qui s'étend jusqu'à l'entrée de la chambre de coupure 22, 24 et est décollée de la paroi latérale du boîtier 10 pour créer un intervalle d'échappement de gaz de la chambre de coupure vers la chambre de décompression 48 à travers une découpe 54 de la joue 52. Un échappement analogue peut être prévu à l'arrière des contacts 32, 34 de la manière usuelle. L'agencement de la chambre de formation disposée à l'arrière du plan de la figure 1 est exactement identique à celui de la chambre 28.
  • En position fermée du disjoncteur représentée en trait continu sur la figure 1, le courant passe par l'un des contacts fixes 34 raccordé à la borne d'entrée (non représentée), par le contact mobile en fourche 32, l'autre contact fixe 34, le déclencheur magnétique 40 et le déclencheur thermique 42 pour sortir par la borne opposée (non représentée). Lors d'une manoeuvre d'ouverture le contact mobile 32 pivote vers la position d'ouverture représentée en trait discontinu en tirant un arc dans chacune des chambres de formation 28. Les deux arcs sont connectés en série et traversés par des courants de sens opposé. Chacun des arcs se déplace sur la corne fixe 44 et la corne mobile 50 sous les effets de boucle et d'attraction de la chambre de coupure 22, 24 dans laquelle il pénètre. L'amorce du déplacement de l'arc est très rapide car les cornes 44, 50 sont pratiquement parallèles et ne provoquent pas un allongement de l'arc. La très courte longueur et la continuité de la corne 44 favorisent la poursuite de ce déplacement rapide et la pénétration de l'arc dans la chambre de coupure où il est maintenu par les forces électromagnétiques des tôles 26 et éteint. Les deux arcs se déplacent symétriquement et pénètrent en même temps chacun dans la chambre de coupure correspondante. Le volume 48 libéré par la diminution du volume de la chambre de formation 28 est utilisé comme volume de décompression pour éviter tout freinage de l'arc une surpression ou un bouchon gazeux. Le refroidissement de la corne 44 soumise à l'action de l'arc est également amélioré. Un éventuel réamorçage s'effectue à l'intérieur de la chambre de formation 28 où le déplacement de l'arc vers la chambre de coupure est facilité. Le volume restreint des chambres de Formation 28 et l'existence de deux arcs en série confèrent une tension d'arc suffisante dans les chambres de formation, malgré le faible allongement résultant de la disposition oblique de la corne fixe 44. Le déplacement rapide des arcs dans les chambres de formation 28, minimise l'interaction entre ces arcs susceptible de freiner l'entrée de l'un des arcs dans la chambre de coupure. La corne fixe 44 s'étend suivant le chemin le plus court entre le contact fixe et l'entrée de la chambre de coupure.

Claims (3)

1. Disjoncteur miniature à haut pouvoir de coupure ayant un boîtier moulé (10) étroit comprenant:
- deux chambres coupure (22, 24) disposées côte-à-côte dans la partie inférieure du boîtier et ayant un empilage de tôles de désionisation (26) s'étendant parallèlement au fond (16) du boîtier, et encadré par des tôles d'extrémité dont l'une est accolée au fond (16), les deux chambres étant séparées par une cloison isolante (18) s'étendant dans le plan médian du boîtier perpendiculaire audit fond (16),
- deux paires de contacts (32, 34), chacune associée à l'une desdites chambres de coupure en étant disposée dans une chambre de formation d'arc (28) devant lesdites tôles (18) sensiblement au niveau de la tôle d'extrémité opposée au fond (16), le contact mobile (32) se débattant entre une position fermé de contact avec un contact fixe (34) et une position ouvert adjacente à ladite tôle d'extrémité opposée, de manière à tirer un arc initial s'étendant parallèlement aux tôles (26) et pivotant par migration sur une corne fixe (44) pour s'étaler à l'entrée de la chambre perpendiculairement aux tôles,
- un support de contacts (32) en forme de fourche chevauchant ladite closion (18) et portant à d'extrémité de chacune de ses dents un contact mobile, de façon à déplacer simultanément lesdits contacts mobiles, en tirant deux arcs, s'étendant parallèlement en étant parcourus par des courants de sens opposés et constituer un pont de contact à deux intervalles de coupure connectés en série,
- un mécanisme (36) de commande manuelle et/ou automatique dudit support en fourche pour ouvrir et fermer ledit disjoncteur,

lesdites chambres de formation d'arc (28) sont symétriques par rapport audit plan médian, chacune desdites cornes fixes (44) s'étendant rectiligne entre le contact fixe (34) et d'extrémité (46) de la tôle accolée au fond (16), dans la chambre de formation d'arc (28) associée, pour limiter la longueur de la corne fixe (44) dans la chambre de formation d'arc un conduit d'écoulement (54) ménagé entre la paroi du boîtier (10) et une joue (52) latérale de délimitation de la chambre de formation d'arc (28) fait communiquer la chambre de coupure (22) et un compartiment de décompression (48) délimité à l'arrière de la corne fixe (44).
2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un écran métallique magnétique (20) est intercalé entre les deux chambres de coupure (22, 24) et se prolonge entre les deux chambres de formation d'arc (28) pour limiter l'interaction entre les deux arcs.
3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le point d'écartement minimal du contact mobile (32), en position ouvert, de la corne fixe (44) est situé dans la chambre de formation (28) d'arc dans une zone éloignée des contacts.
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EP0080924A1 (fr) 1983-06-08
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