EP0225207B1 - Chaîne cinématique de transmission entre le mécanisme de commande et les pôles d'un disjoncteur électrique à boîtier isolant moulé - Google Patents

Chaîne cinématique de transmission entre le mécanisme de commande et les pôles d'un disjoncteur électrique à boîtier isolant moulé Download PDF

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EP0225207B1
EP0225207B1 EP86402269A EP86402269A EP0225207B1 EP 0225207 B1 EP0225207 B1 EP 0225207B1 EP 86402269 A EP86402269 A EP 86402269A EP 86402269 A EP86402269 A EP 86402269A EP 0225207 B1 EP0225207 B1 EP 0225207B1
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EP
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circuit breaker
pole
cage
case
housing
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Marc Bur
Jean-Pierre Nebon
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Merlin Gerin SA
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Merlin Gerin SA
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    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the object of the invention is to improve the manufacturing management of a range of circuit breakers with molded insulating housing, thanks to the rapid interchangeability of the poles during assembly.
  • the circuit breaker according to the invention is characterized in that the sub-assembly formed by the support cage for the contact fingers and one of the connection pads of each pole is secured to a wall of the housing, by means of a device fixing integral with the range, and that the cage is connected to the bar by a mechanical connection cooperating with a disengageable coupling member, capable of interrupting the kinematic chain of transmission with the bar at each pole.
  • the coupling member of the mechanical connection is arranged in a housing of the cage between a first retracted position, and a second retaining position corresponding respectively to the uncoupling and to the coupling of said cage with the mechanical connection.
  • the disconnection of the device for fixing the range, and the separation of the cage with the control mechanism frees the sub-assembly from the movable contact which can be easily extracted by the rear face of the housing, and replaced by another sub-assembly of different nature, so as to transform a standard circuit breaker into a circuit breaker limiter, selective or different caliber. It suffices to store different types of subsets of movable contacts, and to adapt a subset of a predetermined pole in a circuit-breaker housing with standard mechanism to obtain a desired device.
  • the body of the insulating cage has an orifice for accessing the housing of the coupling member to allow the latter to move to the first retracted position against the force of a return spring.
  • the actuation of the disengageable coupling member towards the retracted position is advantageously carried out by means of a tool inserted into the orifice of the cage.
  • the support cage for the contact fingers of each pole is pivotally mounted on the connection pad of the sub-assembly.
  • the axis of the cage is positioned in bearings of a stirrup integral with the range, and the fixing screw of the sub-assembly passes through the stirrup to be introduced into a hole in the housing.
  • the cage of the sub-assembly advantageously constitutes an electric and thermal screen between the upper compartment of the box containing the mechanism, and the lower compartment for housing the poles.
  • the cage also forms a barrier against pollution by cutting gases.
  • One of the side faces of the insulating box has an opening for communication with the housing compartment of the pair of contacts separable from each pole, and the arc extinguishing chamber is secured to an insulating support capable of being moved in translation in the longitudinal direction of the pole to ensure either the closing of said opening in the inserted position of the chamber inside of the housing, or the extraction of the chamber through said opening.
  • the visual control of the state of the contacts takes place pole by pole after removal of the corresponding arc extinguishing chamber, and without disassembly of the insulating housing.
  • Each pole is advantageously fitted with a contact wear indicator formed by a visualization mark placed on the insulating cage for supporting the movable contact.
  • the latter comprises a plurality of contact fingers associated with contact pressure springs, each finger having an extension located in the vicinity of the reference mark constituted for example by a semi-open notch of the cage. The position of the end of the extension relative to the mark determines the wear of the contacts.
  • a low-voltage electric circuit breaker 10 having a plurality of juxtaposed poles, comprises a casing 12 molded parallelepiped of insulating material, formed by the assembly of an intermediate casing 14 with open bottoms, a cover 16 shutter of the upper bottom and a plate or base base 18 for closing the lower bottom.
  • the intermediate casing 14 comprises a partition 20 of insulating subdivision, parallel to said bottoms and confining an upper compartment 22 and a lower compartment 24 of the housing 12.
  • the final assembly of the housing 12 takes place by means of main fixing screws 23 passing through holes 25 in the depth direction of the housing 12.
  • a mechanism 26 for accumulating energy and cocking lever 28 is housed in the upper compartment 22 while being supported by the partition 20 of the intermediate casing 14.
  • the front face 30 of the cover 16 is provided with a plurality of orifices 32 for the passage of the cocking lever 28, push buttons for closing and opening, members for signaling the position of the contacts, and trigger setting means.
  • a rod 33 or transverse switching shaft, common to all the poles, is actuated by the mechanism 26 for the simultaneous drive of the moving element of the different poles between the open and closed positions.
  • each pole of the compartment 24 contains a pair of separable contacts 36, 38, and an arc extinguishing chamber 40 equipped with a stack of metal sheets 42 framed by a pair of lower horns 44 and upper Arc guide 46.
  • the fixed contact 36 is carried directly by a first connection pad 48 passing through the insulating base 18.
  • the lower arc horn 44 is fixed to the pad 48 and to the base 18 by fixing means 50, 52.
  • the downstream block 53 of the movable contact 38 cooperating with the fixed contact 36 of each pole comprises a plurality of contact fingers 54 elementaries connected by an axis 55 of transverse connection and positioned in a support cage 56 of insulating material.
  • Each contact finger 54 in copper is connected by a flexible conductor, in particular a braid 58, to a second connection pad 60 of the pole, said pad 60 passing through the base 18 extending parallel to the first pad 48 in the circuit-breaker mounted position.
  • Contact pressure springs 62 are interposed between the contact fingers 54 and the cage 56, and the second pad 60 is secured to the intermediate casing 14 by a screw assembly 64 and caliper 65.
  • the intermediate partition 20 of the insulating housing 12 extends over the entire surface of the casing 14 so as to electrically isolate the lower compartment 24 from the upper compartment 22.
  • a lumen 66 for the passage of a mechanical link 68 between the switching rod 33 and the cage 56 of each pole.
  • the arc extinguishing chamber 40 is aligned with the pair of separable contacts 36, 38, in the longitudinal direction of each pole.
  • the structure of the chamber 40 is shown in detail in FIGS. 4, 5, 6 and 15.
  • the stack of metal sheets 42 for deionizing the arc is arranged on an insulating support 69 comprising two side cheeks 70, 72.
  • the internal face of each cheek 70, 72 is provided with a plurality of ribs 74 delimiting a succession of grooves 76 for positioning the opposite edges of the sheets 42 and of the upper arc horn 46.
  • At each cheek 70, 72, is associated by molding a half-plate 78, 80, frontal fixing, so as to constitute an insulating one-piece piece.
  • the extinguishing chamber 40 is trapped between the two cheeks 70, 72, lateral for positioning the sheets 42, the support 69 and chamber 40 assembly being held in place by means of two flanges 82, 84, assembly.
  • Two auxiliary fixing screws 86, 88 pass through the assembly flanges 82, 84, in the median plane of junction of the two half-plates 78, 80, coplanar with the support 69 insulating the chamber 40.
  • Exhaust slots 89 are provided in the half plates 78.80, for the evacuation of the breaking gases towards the outdoor environment.
  • the extraction of the chamber 40 makes it easier in particular to visually check the wear of the contact pads 36, 38, of each pole, by virtue of a reference mark 92 for viewing arranged on the corresponding cage 56 (FIG. 15).
  • the reference 92 can be formed by a semi-open notch delimited by two edges R1 and R2.
  • the front part of the contact fingers 54 located between the movable contact 38 and the arcing horn 44, has an extension 94, the end of which is opposite the mark 92 of the cage 56.
  • the presence of the pressure springs 62 of contact varies the relative position of the contact fingers 54 relative to the cage 56 as a function of the wear of the contacts 36, 38.
  • the wear check is carried out in the closed position of the circuit breaker after having armed the mechanism 26 energy accumulator by the arming lever 28, and controlled the closing of the contacts 36, 38, by unlocking the closing pawl (not shown).
  • the maximum wear of the contacts 36, 38 is reached when the end of the extension 94 coincides with the edge R2 of the reference 92. Replacement of the pole contacts is then essential. The state and the insertion of the contacts are satisfactory, when the end of the extension 94 is located in the interval between the two edges R1 and R2 of the reference 92.
  • This visual wear check of the contacts 36, 38 does not require disassembly of the housing 12 or of the mechanism 26 and can be carried out pole by pole, by simply unscrewing two fixing screws 86, 88, of the support 69 and extraction of the corresponding arc extinguishing chamber 40.
  • the monobloc support 69 and arc extinguishing chamber 40 assembly is introduced in the longitudinal direction of the pole through the lateral opening 90 of the lower compartment 24 in the direction of the contacts.
  • the insulating support 69 is blocked in translation by the tightening of the auxiliary screws 86, 88, and the upper arcing horn 46 is perfectly positioned with respect to the contact fingers 54 of the moving assembly .
  • the two half-plates 78, 80 coplanar and contiguous with the insulating support 69 constitute a closure wall for the rectangular opening 90 of the lower compartment 24.
  • auxiliary fixing screws 86 is screwed into an orifice in the base 18, while the other fixing screw 88 is introduced into an orifice in the intermediate casing 14.
  • the closure wall In the inserted position of the chamber 40, the closure wall has a flat and continuous surface with the remaining lateral face of the insulating housing 12. The presence slots 89 in this wall allow the escape of the cutting gases to the outside.
  • the insulating cage 56 comprises a plurality of cells 98 for housing the contact fingers 54, and is framed laterally by two parallel flanges 100, 102 extending in the longitudinal direction of the pole. Each flange 100, 102 carries an axis 104, positioned in a corresponding bearing 106 of the stirrup 65 for fixing the second pad 60.
  • the cage 56 is pivotally mounted on the track 60 during the rotational movement of the switching rod 33 actuated by the mechanism 26.
  • the mechanical connection 68 between the switching rod 33 and the cage 56 of each pole is formed by a transmission rod 108, articulated on an axis 110 of a crank 112 wedged on the bar 33.
  • the end of the rod 108 located opposite the axis 110, cooperates with a retractable coupling member 114, arranged at the interior of the cage 56.
  • the coupling member 114 comprises a slide 116 mounted with limited sliding in a cylindrical housing 118 of the cage 56 extending perpendicularly to the rod 108.
  • One of the ends of the slide 116 is extended by a coupling pin 120 intended to engage in an orifice or hole 122 in the connecting rod 108 under the action of a compression spring 124 (FIG. 9).
  • the latter extends coaxially inside the housing 118, being interposed between the slide 116 and a plug 126 for closing the housing 118, located opposite the coupling pin 120.
  • the slide 116 is provided on the other hand an annular groove 128 into which can be introduced a tool (not shown) capable of driving in translation the coupling member 114 towards the retracted position, against the force of the spring 124 ( figure 10).
  • the mechanical connection 68 between the bar 33 and the cage 56 is then interrupted, so as to allow the disassembly of the downstream block 53.
  • the mechanism 26 remains in place in the upper compartment 22, but is mechanically detached from the moving assembly of the pole.
  • the insertion of the tool into the groove 128 of the slider 116 takes place through a rectangular orifice 130 formed in the body of the cage 56 (see FIG. 7) to the right of the movable slider 116.
  • the mounting of a pole is illustrated in FIG. 11, after the mechanism 26 and the bar 33 have been placed in the upper compartment 22 of the housing 12.
  • the assembly of the downstream block 53 takes place at the rear of the housing 12 after removal of the base 18 and of the arc extinguishing chambers 40 of the different poles.
  • the downstream block 53 of the movable contact of each pole is constituted by a sub-assembly comprising the cage 56, the contact fingers 54 with their respective braids 58 and springs 62 of contact pressure, and the second connection pad 60 equipped with the 'fixing bracket 65.
  • the pivot axis 104 of the cage 56 is positioned in the bearings 106 of the stirrup 65 and the downstream block 53 is moved in the direction of the arrow F1 and fixed to the underside of the partition 20 of the intermediate casing 14 at by means of the screw 64 passing through the stirrup 65 of the pad 60.
  • the mechanical connection 68 is coupled to the cage 56 in the disarmed open position of the mechanism 26. This operation requires the manual actuation of the bar 33 towards the closed position, and the displacement of the coupling member 114 by means of a tool towards the retracted position of FIG. 10, to authorize the installation of the transmission rod 108.
  • the introduction of the neutralization tool of the coupling member 114 is carried out through the opening 90 of the housing 12 and through the orifice 130 of the cage 56.
  • the release of the slide 116 then causes the introduction of the coupling pin 120 in the orifice 122 of the connecting rod 108, by virtue of the relaxation of the spring 124.
  • the bar 33 tilts in an anticlockwise direction towards the open position, shown in the figure 3.
  • the energy storage device of mechanism 26 is then armed by means of the arming lever 28 to cause the closing of the circuit breaker, followed by the verification of the depression of the contacts 36, 38, of the different poles.
  • the final assembly of the circuit breaker 10 occurs after insertion of the arc extinguishing chambers 40 into the lateral openings 90 of the assembled housing 12 (see FIG. 2).
  • Figure 13 shows the incorporation of a current limiting pole, comprising contacts 36, 38 with electrodynamic repulsion effect.
  • the contact fingers 154 are pivotally mounted on a transverse axis 156 carried by a support 158 fixed to the insulating cage 56.
  • the support 158 is provided with a curvilinear guide groove 160 the length of which corresponds to the electrodynamic repulsion stroke of the fingers 154, when a short-circuit current appears in the pole.
  • the opening of the contacts 36, 38, by electrodynamic repulsion (in dotted lines in FIG. 13) is then confirmed by the triggering of the mechanism 26 causing the rotation of the bar 33 anticlockwise and the definitive opening of all the poles of the circuit breaker 10.
  • the positioning of the limiting pole of FIG. 13 is carried out in the same manner as that used for the pole of FIGS. 3, 11 and 12, after fixing the stirrup 65 to the intermediate casing 14, and after coupling of the link mechanical 68 ( Figures 7 to 10).
  • the disassembly of the poles of the circuit breaker 10 takes place in the opposite direction to the assembly described above, after removing the base 18 from the housing 12 and the arc extinguishing chambers 40.
  • the disassembly of the downstream block 53 takes place in the direction of arrow F2 (FIG. 11) after unscrewing the screw 64, and uncoupling the mechanical connection 68 with the bar 33.
  • Any other type of pole can of course be adapted to the circuit breaker as a function of the breaking capacity and of the protection and control functions of the circuits.
  • connection pads 48, 60 of each pole are advantageously equipped with positioning wedges 160 which can be adapted in the cells of the base 14.
  • the dimensions of the cells are identical for the whole range, and the thickness of the shims 160 varies according to the caliber. This arrangement makes it possible to use a standard insulating box 12, and to mount ranges of different cross-section in the same cell for ratings ranging from 800 A to 4000 A.
  • the retractable coupling member 114 of FIGS. 7 to 10 can be replaced by any other mechanical disengaging member between the bar 33 and the poles.

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

Description

  • L'invention est relative à un disjoncteur électrique multipolaire à boîtier isolant moulé, renfermant :
    • un mécanisme de commande ayant un dispositif à genouillère accouplé à un barreau de commutation commun à une pluralité de pôles juxtaposés à l'intérieur du boîtier avec interposition de parois isolantes de séparation,
    • un déclencheur coopérant avec le mécanisme en cas de défaut pour provoquer l'ouverture du disjoncteur par déclenchement du mécanisme et rotation du barreau,
    • chaque pôle comportant une paire de contacts séparables ayant une série de doigts de contact élémentaires coopérant avec un contact fixe en position de fermeture, une chambre d'extinction d'arc, une cage isolante de support des doigts de contacts, et une paire de plages de raccordement en liaison électrique avec les contacts séparables.
  • Un tel disjoncteur est décrit dans le document FR-A-2.484.484.136.
  • Dans une gamme de disjoncteurs à boîtiers isolants moulés pour réseaux à basse tension, intervient une pluralité de types de pôles dont la structure dépend de différents facteurs, notamment du calibre, du pouvoir de coupure, de la sélectivité, etc... Le choix d'un disjoncteur s'effectue de façon que :
    • leur calibre soit au moins égal à l'intensité nominale du départ considéré,
    • leur pouvoir de coupure soit au moins égal au courant de court-circuit
      calculé au niveau considéré
    • la sélectivité puisse être assurée avec l'appareil de protection aval.
  • Il est donc nécessaire de prévoir une première série de disjoncteurs standard pour usage courant utilisés lorsque la puissance de court-circuit du réseau ne nécessite pas un fort pouvoir de coupure et que la sélectivité totale n'est pas exigée,une deuxième série de disjoncteurs limiteurs à pouvoir de coupure élevé et à autorépulsion électrodynamique des contacts, et une troisième série de disjoncteurs à déclencheurs sélectifs ayant une bonne tenue électrodynamique des contacts. Cette variété de types de pôles complique la fabrication et la gestion d'une telle gamme de disjoncteurs, et il en résulte des problèmes de stockage et de coût de montage.
  • L'objet de l'invention consiste à améliorer la gestion de fabrication d'une gamme de disjoncteurs à boîtier isolant moulé, grâce à l'interchangeabilité rapide des pôles lors du montage.
  • Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que le sous-ensemble formé par la cage de support des doigts de contact et l'une des plages de raccordement de chaque pôle est solidarisé à une paroi du boîtier, au moyen d'un dispositif de fixation solidaire de la plage, et que la cage est reliée au barreau par une liaison mécanique coopérant avec un organe d'accouplement débrayable, susceptible d'interrompre la chaîne cinématique de transmission avec le barreau au niveau de chaque pôle.
  • L'organe d'accouplement de la liaison mécanique est agencé dans un logement de la cage entre une première position rétractée, et une deuxième position de retenue correspondant respectivement au désaccouplement et à l'accouplement de ladite cage avec la liaison mécanique.
  • La déconnexion du dispositif de fixation de la plage, et la désolidarisation de la cage avec le mécanisme de commande libère le sous-ensemble du contact mobile qui peut être facilement extrait par la face arrière du boîtier, et remplacé par un autre sous-ensemble de nature différente, de manière à transformer un disjoncteur standard en un disjoncteur limiteur, sélectif ou de calibre différent. Il suffit de stocker différents types de sous-ensembles de contacts mobiles, et d'adapter un sous-ensemble d'un pôle prédéterminé dans un boîtier de disjoncteur à mécanisme standard pour obtenir un appareil désiré.
  • Le corps de la cage isolante comporte un orifice d'accès au logement de l'organe d'accouplement pour autoriser le déplacement de ce dernier vers la première position rétractée à l'encontre de la force d'un ressort de rappel. L'actionnement de l'organe d'accouplement débrayable vers la position rétractée s'effectue avantageusement au moyen d'un outil introduit dans l'orifice de la cage.
  • La cage de support des doigts de contact de chaque pôle est montée à pivotement sur la plage de raccordement du sous-ensemble. L'axe de la cage est positionnée dans des paliers d'un étrier solidaire de la plage, et la vis de fixation du sous-ensemble traverse l'étrier pour être introduite dans un trou du boîtier.
  • La cage du sous-ensemble constitue avantageusement un écran électrique et thermique entre le compartiment supérieur du boîtier renfermant le mécanisme, et le compartiment inférieur de logement des pôles. La cage forme également une barrière contre la pollution par les gaz de coupure.
  • Le contrôle visuel de l'état des contacts, et une évaluation de leur usure peuvent être opérés sans démontage des vis principales d'assemblage du boîtier isolant. L'une des faces latérales du boîtier isolant comporte une ouverture de communication avec le compartiment de logement de la paire de contacts séparables de chaque pôle, et la chambre d'extinction d'arc est solidarisée à un support isolant susceptible d'être déplacé en translation selon la direction longitudinale du pôle pour assurer, soit l'obturation de ladite ouverture en position insérée de la chambre à l'intérieur du boîtier, soit l'extraction de la chambre par ladite ouverture.
  • Le contrôle visuel de l'état des contacts s'opère pôle par pôle après enlèvement de la chambre d'extinction d'arc correspondante, et sans démontage du boîtier isolant.
  • Chaque pôle est avantageusement équipé d'un indicateur d'usure des contacts formé par un repère de visualisation disposé sur la cage isolante de support du contact mobile. Ce dernier comprend une pluralité de doigts de contacts associés à des ressorts de pression de contact, chaque doigt comportant une extension située au voisinage du repère constitué par exemple par une encoche semi-ouverte de la cage. La position de l'extrémité de l'extension par rapport au repère détermine l'usure des contacts.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels:
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un disjoncteur triphasé, en position démontée du boîtier;
    • la figure 2 est une vue en perspective du disjoncteur de la figure 1, dans l'état assemblé du boîtier, et après extraction de la chambre d'extinction d'arc de l'un des pôles;
    • la figure 3 montre une vue en coupe longitudinale d'un pôle du disjoncteur, représenté en position d'ouverture des contacts;
    • la figure 4 est une vue à échelle agrandie d'une chambre d'extinction d'arc, montrée en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 5;
    • la figure 5 est une vue de profil de la figure 4;
    • la figure 6 représente une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4;
    • la figure 7 est une vue éclatée en perspective d'un sous-ensemble de contact mobile d'un pôle;
    • la figure 8 est une vue partielle de la figure 3 et montre la chaîne cinématique de transmission entre le barreau et la cage d'un pôle;
    • les figures 9 et 10 sont des vues en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 8, respectivement en position accouplée et en position rétractée de l'organe d'accouplement de la liaison mécanique;
    • la figure 11 est une vue similaire à celle de la figure 3, lors du démontage et montage du sous-ensemble de contact mobile;
    • la figure 12 est une vue partielle de la figure 3 en position de fermeture du disjoncteur;
    • la figure 13 est une vue identique à celle de la figure 12 et représente un autre type de sous-ensemble pour un pôle limiteur;
    • la vue 14 est une vue éclatée en prespective d'une chambre d'extinction d'arc de la fig. 4;
    • la figure 15 est une vue à échelle agrandie d'un détail de réalisation de la fig. 3, le disjoncteur étant représenté en position de fermeture;
  • Sur les figures 1 à 6, un disjoncteur 10 électrique basse tension ayant une pluralité de pôles juxtaposés, comprend un boîtier 12 moulé parallélépipédique en matériau isolant, formé par l'assemblage d'un carter 14 intermédiaire à fonds ouverts, d'un couvercle 16 d'obturation du fond supérieur et d'une plaque ou socle de base 18 d'obturation du fond inférieur. Le carter 14 intermédiaire comporte une cloison 20 de subdivision isolante, parallèle auxdits fonds et confinant un compartiment supérieur 22 et un compartiment inférieur 24 du boîtier 12. L'assemblage définitif du boîtier 12 s'opère au moyen de vis principales de fixation 23 traversant des orifices 25 dans le sens de la profondeur du boîtier 12.
  • Un mécanisme 26 de commande à accumulation d'énergie et à levier d'armement 28, est logé dans le compartiment supérieur 22 en étant supporté par la cloison 20 du carter 14 intermédiaire. La face avant 30 du couvercle 16 est dotée d'une pluralité d'orifices 32 pour le passage du levier d'armement 28, de boutons poussoirs de fermeture et d'ouverture, d'organes de signalisation de la position des contacts, et des moyens de réglage du déclencheur. Un barreau 33 ou arbre transversal de commutation, commun à tous les pôles, est actionné par le mécanisme 26 pour l'entraînement simultané de l'équipage mobile des différents pôles entre les positions d'ouverture et de fermeture.
  • Le compartiment inférieur 24 est subdivisé longitudinalement par des parois 34 isolantes (figure 1) de séparation des pôles, fixées à la plaque 18 en s'étendant perpendiculairement à la cloison 20 du carter 14 intermédiaire. Sur la figure 3, chaque pôle du compartiment 24 renferme une paire de contacts 36, 38, séparables, et une chambre d'extinction d'arc 40 équipée d'un empilage de tôles 42 métalliques encadrées par une paire de cornes inférieure 44 et supérieure 46 de guidage d'arc. Le contact fixe 36 est porté directement par une première plage de raccordement 48 traversant le socle 18 isolant. La corne d'arc inférieure 44 est fixée à la plage 48 et au socle 18 par des moyens de fixation 50, 52. Le bloc aval 53 du contact mobile 38 coopérant avec le contact fixe 36 de chaque pôle comporte une pluralité de doigts de contact 54 élémentaires reliés par un axe 55 de liaison transversale et positionnés dans une cage 56 de support en matériau isolant. Chaque doigt de contact 54 en cuivre est connecté par un conducteur souple, notamment une tresse 58, à une deuxième plage de raccordement 60 du pôle, ladite plage 60 traversant le socle 18 en s'étendant parallèlement à la première plage 48 en position montée du disjoncteur. Des ressorts 62 de pression de contact sont intercalés entre les doigts de contact 54 et la cage 56, et la deuxième plage 60 est solidarisée au carter intermédiaire 14 par un assemblage à vis 64 et étrier 65.
  • La cloison 20 intermédiaire du boîtier 12 isolant s'étend sur toute la surface du carter 14 de manière à isoler électriquement le compartiment inférieur 24 du compartiment supérieur 22. Dans la partier médiane de la cloison 20 se trouve une lumière 66 pour le passage d'une liaison mécanique 68 entre le barreau 33 de commutation et la cage 56 de chaque pôle.
  • La chambre d'extinction d'arc 40 est alignée avec la paire de contacts séparables 36, 38, selon la direction longitudinale de chaque pôle. La structure de la chambre 40 est montrée en détail aux figures 4, 5, 6 et 15. L'empilage des tôles 42 métalliques de désionisation de l'arc est agencé sur un support 69 isolant comprenant deux joues 70, 72, latérales. La face interne de chaque joue 70, 72, est pourvue d'une pluralité de nervures 74 délimitant une succession de rainures 76 de positionnement des bords opposés des tôles 42 et de la corne d'arc supérieure 46. A chaque joue 70, 72, est associée par moulage une demi-plaque 78, 80, frontale de fixation, de manière à constituer une pièce monobloc isolante. Après assemblage des demi-plaques 78, 80, la chambre d'extinction 40 est emprisonnée entre les deux joues 70, 72, latérales de positionnement des tôles 42, l'ensemble support 69 et chambre 40 étant maintenu en place au moyen de deux brides 82, 84, d'assemblage. Deux vis auxiliaires de fixation 86, 88, traversent les brides d'assemblage 82, 84, dans le plan médian de jonction des deux demi-plaques 78, 80, coplanaires du support 69 isolant de la chambre 40. Des fentes 89 d'échappement sont prévues dans les demi-plaques 78,80, pour l'évacuation des gaz de coupure vers le milieu extérieur.
  • On remarque sur la figure 2 que l'enlèvement d'une chambre d'extinction d'arc 40 par dévissage des deux vis auxiliaires de fixation 86, 88 du support 69 associé au pôle de droite, ne nécessite aucun démontage des vis 23 principales d'assemblage du boîtier 12 isolant. Ce dernier reste assemblé et l'extraction de la chambre 40 s'effectue dans la direction longitudinale (flèche F) du pôle, par une ouverture 90 rectangulaire ménagée dans le boîtier 12 moulé. Cette ouverture 90 d'accès au compartiment inférieur 24 est localisée au niveau de chaque pôle sur une face latérale du boîtier 12 isolant, et permet de vérifier l'état des contacts séparables 36, 38, lors d'une opération de maintenance du disjoncteur. L'extraction de la chambre 40 facilite en particulier le contrôle visuel d'usure des pastilles de contacts 36, 38, de chaque pôle, grâce à un repère 92 de visualisation disposé sur la cage 56 correspondante (figure 15). Le repère 92 peut être formé par une encoche semi-ouverte délimitée par deux arêtes R1 et R2. La partie antérieure des doigts de contacts 54, située entre le contact mobile 38 et la corne d'arc 44, comporte une extension 94 dont l'extrémité se trouve en face du repère 92 de la cage 56. La présence des ressorts 62 de pression de contact fait varier la position relative des doigts de contact 54 par rapport à la cage 56 en fonction de l'usure des contacts 36, 38. Le contrôle d'usure s'opère en position de fermeture du disjoncteur après avoir armé la mécanisme 26 accumulateur d'énergie par le levier d'armement 28, et commandé la fermeture des contacts 36, 38, par déverrouillage du cliquet de fermeture (non représenté). L'usure maximum des contacts 36, 38, est atteinte lorsque l'extrémité de l'extension 94 coïncide avec l'arête R2 du repère 92. Le remplacement des contacts du pôle est alors indispensable. L'état et l'enfoncement des contacts sont satisfaisants, lorsque l'extrémité de l'extension 94 est située dans l'intervalle entre les deux arêtes R1 et R2 du repère 92. Ce contrôle visuel d'usure des contacts 36, 38, ne nécessite aucun démontage du boîtier 12 ou du mécanisme 26 et peut s'effectuer pôle par pôle, par simple dévissage de deux vis de fixation 86, 88, du support 69 et extraction de la chambre d'extinction d'arc 40 correspondante.
  • Après vérification de l'état des contacts 36, 38, l'ensemble monobloc support 69 et chambre d'extinction d'arc 40 est introduit selon la direction longitudinale du pôle par l'ouverture 90 latérale du compartiment inférieur 24 en direction des contacts. Après mise en place de la chambre 40, le support isolant 69 est bloqué en translation par le serrage des vis auxiliaires 86, 88, et la corne d'arc supérieure 46 est parfaitement positionnée par rapport aux doigts de contact 54 de l'équipage mobile. Les deux demi-plaques 78, 80 coplanaires et jointives du support 69 isolant constituent une paroi d'obturation de l'ouverture 90 rectangulaire du compartiment inférieur 24. L'une des vis auxiliaire de fixation 86 est vissée dans un orifice du socle 18, tandis que l'autre vis de fixation 88 est introduite dans un orifice du carter intermédiaire 14. En position insérée de la chambre 40, la paroi d'obturation présente une surface plane et continue avec la face latérale restante du boîtier isolant 12. La présence des fentes 89 dans cette paroi autorise l'échappement des gaz de coupure vers l'extérieur.
  • Sur les figures 7 à 10, la cage 56 isolante comporte une pluralité d'alvéoles 98 de logement des doigts de contact 54, et est encadrée latéralement par deux flasques 100, 102, parallèles s'étendant selon la direction longitudinale du pôle. Chaque flasque 100, 102, porte un axe 104, positionné dans un palier 106 correspondant de l'étrier 65 de fixation de la deuxième plage 60. Lors de l'assemblage de l'étrier 65 à vis 64 sur le carter 14, la cage 56 est montée à pivotement sur la plage 60 au cours du déplacement en rotation du barreau de commutation 33 actionné par le mécanisme 26.
  • La liaison mécanique 68 entre le barreau de commutation 33 et la cage 56 de chaque pôle est formée par une bielle de transmission 108, articulée sur un axe 110 d'une manivelle 112 calée sur le barreau 33. L'extrémité de la bielle 108, située à l'opposé de l'axe 110, coopère avec un organe d'accouplement 114 rétractable, agencé à l'intérieur de la cage 56. L'organe d'accouplement 114 comporte un coulisseau 116 monté à coulissement limité dans un logement 118 cylindrique de la cage 56 en s'étendant perpendiculairement à la bielle 108. L'une des extrémités du coulisseau 116 est prolongée par un axe d'accouplement 120 destiné à s'engager dans un orifice ou trou 122 de la bielle 108 sous l'action d'un ressort 124 de compression (figure 9). Ce dernier s'étend coaxialement à l'intérieur du logement 118 en étant intercalé entre le coulisseau 116 et un bouchon 126 d'obturation du logement 118, situé à l'opposé de l'axe d'accouplement 120. Le coulisseau 116 est doté d'autre part d'une gorge 128 annulaire dans laquelle peut être introduit un outil (non représenté) susceptible d'entraîner en translation l'organe d'accouplement 114 vers la position rétractée, à l'encontre de la force du ressort 124 (figure 10). La liaison mécanique 68 entre le barreau 33 et la cage 56 est alors interrompue, de manière à autoriser le démontage du bloc aval 53. Le mécanisme 26 reste en place dans le compartiment supérieur 22, mais se trouve désolidarisé mécaniquement de l'équipage mobile du pôle. L'insertion de l'outil dans la gorge 128 du coulisseau 116 s'opère à travers un orifice 130 rectangulaire ménagé dans le corps de la cage 56 (voir figure 7) au droit du coulisseau 116 mobile.
  • La présence de l'organe d'accouplement 114 débrayable au niveau de la liaison mécanique 68 de chaque pôle avec la barreau 33 commun, facilite le montage et l'interchangeabilité des pôles du disjoncteur 10.
    • MONTAGE DES POLES DU DISJONCTEUR
  • Le montage d'un pôle est illustré sur la figure 11, après mise en place du mécanisme 26 et du barreau 33 dans le compartiment supérieur 22 du boîtier 12. L'assemblage du bloc aval 53 s'effectue par l'arrière du boîtier 12 après enlèvement du socle 18 et des chambres d'extinction d'arc 40 des différents pôles. Le bloc aval 53 du contact mobile de chaque pôle est constitué par un sous-ensemble comprenant la cage 56, les doigts de contacts 54 avec leurs tresses 58 respectives et ressorts 62 de pression de contact, et la deuxième plage 60 de raccordement équipé de l'étrier 65 de fixation. L'axe 104 de pivotement de la cage 56 est positionné dans les paliers 106 de l'étrier 65 et le bloc aval 53 est déplacé dans le sens de la flèche F1 et fixé à la face inférieure de la cloison 20 du carter intermédiaire 14 au moyen de la vis 64 traversant l'étrier 65 de la plage 60. Après blocage de la vis 64, s'effectue l'accouplement de la liaison mécanique 68 à la cage 56 en position ouvert désarmé du mécanisme 26. Cette opération nécessite l'actionnement manuel du barreau 33 vers la position de fermeture, et le déplacement de l'organe d'accouplement 114 au moyen d'un outil vers la position rétractée de la figure 10, pour autoriser la mise en place de la bielle de transmission 108. L'introduction de l'outil de neutralisation de l'organe d'accouplement 114 s'effectue par l'ouverture 90 du boîtier 12 et par l'orifice 130 de la cage 56. La libération du coulisseau 116 provoque ensuite l'introduction de l'axe d'accouplement 120 dans l'orifice 122 de la bielle 108, grâce à la détente du ressort 124. En fin d'opération d'accouplement de la liaison mécanique 68, s'opère le basculement du barreau 33 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre vers la position d'ouverture, représentée à la figure 3.
  • Le bloc amont du contact fixe de chaque pôle comprenant la première plage 48 de raccordement et le contact 36 fixe associé à la corne inférieure 44 de guidage d'arc est ensuite fixé à la face interne du socle 18 par blocage des moyens de fixation 50, 52 (figure 3). Le montage définitif des pôles résulte de l'assemblage du couvercle 16 et du fond 18 sur le carter intermédiaire 14 au moyen des vis principales 23 du boîtier 12.
  • Le dispositif accumulateur d'énergie du mécanisme 26 est ensuite armé au moyen du levier d'armement 28 pour provoquer la fermeture du disjoncteur, suivie de la vérification de l'enfoncement des contacts 36, 38, des différent pôles. Le montage final du disjoncteur 10 intervient après insertion des chambres d'extinction d'arc 40 dans les ouvertures 90 latérales du boîtier 12 assemblé (voir figure 2).
  • En position assemblée du disjoncteur, la présence de la cage isolante 56 dans la lumière 66 de la cloison 20, autorisant le débattement de la liaison mécanique 68 de chaque pôle, forme un écran électrique et thermique entre les deux compartiments 22, 24 du boîtier 12. Il en résulte que le mécanisme 26 de commande, accessible de la face avant 30 est parfaitement isolé électriquement des organes sous tension dans les différents pôles. Lors du pivotement de la cage 56 sur l'axe 104 solidaire de la plage 60 entre les positions d'ouverture (figure 3) et de fermeture (figure 12) des contacts 36, 38, la lumière 66 reste obturée en permanence, de manière à assurer une étanchéité correcte entre les deux compartiments 22, 24. Toute pollution dans le compartiment supérieur 22 est ainsi évitée à la suite des effets de coupure d'arc dans les pôles du compartiment inférieur 24. Autour de la plage 60, est agencé un transformateur de courant 150 toroïdal prenant appui sur le socle 18, à l'intérieur du compartiment 24.
    • INTERCHANGEABILITE DES POLES
  • En fonction des performances de coupure et des caractéristiques électriques d'une gamme de disjoncteurs, il est facile d'adapter au montage des pôles spécifiques dans le compartiment inférieur 24. La figure 13 montre l'incorporation d'un pôle limiteur de courant, comprenant des contacts 36, 38 à effet de répulsion électrodynamique. Les doigts de contact 154 sont montés à pivotement sur un axe 156 transversal porté par un support 158 fixé à la cage 56 isolante. Le support 158 est pourvu d'une saignée 160 curviligne de guidage dont la longueur correspond à la course de répulsion électrodynamique des doigts 154, lors de l'apparition d'un courant de court-circuit dans le pôle. L'ouverture des contacts 36, 38, par répulsion électrodynamique (en pointillé sur la figure 13) est ensuite confirmée par le déclenchement du mécanisme 26 entraînant la rotation du barreau 33 en sens inverse des aiguilles d'une montre et l'ouverture définitive de tous les pôles du disjoncteur 10.
  • La mise en place du pôle limiteur de la figure 13 s'effectue de la même manière que celle utilisée pour le pôle des figures 3, 11 et 12, après fixation de l'étrier 65 au carter intermédiaire 14, et après accouplement de la liaison mécanique 68 (figure 7 à 10).
  • Le démontage des pôles du disjoncteur 10 s'opère en sens inverse du montage décrit précédemment, après avoir enlevé le socle 18 du boîtier 12 et les chambres d'extinction d'arc 40. Le démontage du bloc aval 53 intervient dans le sens de la flèche F2 (figure 11) après dévissage de la vis 64, et désaccouplement de la liaison mécanique 68 avec le barreau 33.
  • Tout autre type de pôle peut bien entendu être adapté au disjoncteur en fonction du pouvoir de coupure et des fonctions protection et commande des circuits.
  • Selon les figures 7 et 12, les plages de raccordement 48, 60 de chaque pôle sont équipées avantageusement de cales 160 de positionnement pouvant s'adapter dans les alvéoles du socle 14. Les dimensions des alvéoles sont identiques pour toute la gamme, et l'épaisseur des cales 160 varie en fonction du calibre. Cet agencement permet d'utiliser un boîtier 12 isolant standard, et de monter dans une même alvéole des plages de section différente pour des calibres allant de 800 A à 4000 A.
  • L'organe d'accouplement 114 rétractable des figures 7 à 10 peut être remplacé par tout autre organe de débrayage mécanique entre le barreau 33 et les pôles.

Claims (10)

  1. Disjoncteur électrique multipolaire à boîtier (12) isolant moulé renfermant:
    - un mécanisme (26) de commande ayant un dispositif à genouillère accouplé à un barreau (33) de commutation commun à une pluralité de pôles juxtaposés à l'intérieur du boîtier (12) avec interposition de parois (34) isolantes de séparation,
    - un déclencheur coopérant avec le mécanisme (26) en cas de défaut pour provoquer l'ouverture du disjoncteur (10) par déclenchement du mécanisme (26) et rotation du barreau (33),
    - chaque pôle comportant une paire de contacts (36,38) séparables ayant une série de doigts de contact (54) élémentaires coopérant avec un contact fixe (36) en position de fermeture, une chambre (40) d'extinction d'arc, une cage (56) isolante de support des doigts de contact (54), et une paire de plages (48,60) de raccordement en liaison électrique avec les contacts séparables (36,38), caractérisé en ce que le sous-ensemble (53) formé par la cage (56) de support des doigts de contact (54) et l'une des plages (60) de raccordement de chaque pôle est solidarisé à une paroi du boîtier (12) au moyen d'un dispositif de fixation (64, 65) solidaire de la plage (60), et que la cage (56) est reliée au barreau (33) par une liaison mécanique (68) coopérant avec un organe d'accouplement (114) débrayable, susceptible d'interrompre la chaîne cinématique de transmission avec le barreau (33) au niveau de chaque pôle.
  2. Disjoncteur électrique multipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement (114) de la liaison mécanique (68) est agencé dans un logement (118) de la cage (56) entre une première position rétractée, et une deuxième position de retenue correspondant respectivement au désaccouplement et à l'accouplement de ladite cage (56) avec la liaison mécanique (68), et que le corps de la cage (56) isolante comporte un orifice (130) d'accès au logement (118) de pour autoriser le déplacement de l'organe d'accouplement (114) de ce dernier vers la première position rétractée à l'encontre de la force d'un ressort de rappel (124).
  3. Disjoncteur électrique multipolaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement (114) comporte un coulisseau (116) mobile monté à coulissement limité dans ledit logement (118) selon une direction perpendiculaire à une bielle (108) de la liaison mécanique (68), ledit coulisseau (116) portant une extension en forme d'axe d'accouplement (120), destiné à s'engager dans un trou (122) de la bielle (108) dans ladite deuxième position de retenue, et que le ressort de rappel (124) de l'organe d'accouplement (114) vers ladite deuxième position est formé par un ressort de compression s'étendant coaxialement à l'intérieur du logement (118) cylindrique, en étant intercalé entre le coulisseau (116) et un bouchon (126) d'obturation du logement (118), situé à l'opposé de l'axe d'accouplement (120).
  4. Disjoncteur électrique multipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage (56) de support des doigts de contact (54) de chaque pôle est montée à pivotement sur la plage de raccordement (60) dudit sous-ensemble (53), lors de l'établissement de la chaîne cinématique de transmission avec le barreau (33), et que le dispositif de fixation du sous-ensemble (53) au boîtier (12) comporte un étrier (65) solidaire de la plage (60) et une vis (64) de blocage traversant l'étrier (65) pour être introduite dans un trou dudit boîtier, l'étrier (65) étant équipé de paliers (106) destiné à recevoir l'axe (104) de pivotement de la cage (56).
  5. Disjoncteur électrique multipolaire selon la revendication 1, dans lequel le boîtier (12) isolant est formé par l'assemblage d'un carter (14) intermédiaire à fonds ouverts, d'un couvercle (16) d'obturation du fond supérieur et d'un socle de base (18) d'obturation du fond inférieur, le carter intermédiaire (14) comprenant une cloison (20) de subdivision parallèle auxdits fonds et confinant un compartiment supérieur (22) de logement du mécanisme (26), et un compartiment inférieur (24) de logement des poles, caractérisé en ce qu'une lumière (66) est ménagée dans la cloison (20) de subdivision pour le passage de la liaison mécanique (68) de chaque pôle, et que la cage (56) isolante est agencée dans le compartiment inférieur (24) pour obturer ladite lumière (66), de manière à constituer un écran électrique, thermique et anti-pollution entre les deux compartiments (22, 24) du boîtier (12).
  6. Disjoncteur électrique multipolaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que les plages de raccordement (48, 60) de chaque pôle s'étendent parallèlement l'une à l'autre en traversant le socle selon une direction perpendiculaire à la cloison de subdivision (20), chaque plage de raccordement (48, 60) étant équipée d'une cale (160) de positionnement ayant une épaisseur variable en fonction du calibre choisi.
  7. Disjoncteur électrique multipolaire selon la revendication 2 ou 3, ladite chambre (40) d'extinction d'arc de chaque pôle étant, équipée d'un empilage de tôles (42) métalliques de désionisation de l'arc, et ledit boîtier (12) isolant ayant une forme parallélépipédique à quatre faces latérales opposées parallèles deux à deux, délimitées par un couvercle (16) à face avant de commande et de réglage, et un socle (18) assemblé au couvercle (16) par des vis (23) principales de fixation pour la fermeture du boîtier (12), caractérisé en ce que l'une des faces latérales du boîtier (12) isolant comporte une ouverture (90) de communication avec le compartiment (24) de logement de la paire de contacts (36, 38) séparables de chaque pôle, et que la chambre (40) d'extinction d'arc est solidarisée à un support (69) isolant, susceptible d'être déplacé en translation selon la direction longitudinale du pôle pour assurer, soit l'obturation de ladite ouverture (90) en position insérée de la chambre (40) à l'intérieur du boîtier (12), soit l'extraction de la chambre (40) par ladite ouverture (90), autorisant d'une part l'accès à l'orifice 130 de l'organe d'accouplement 114, et d'autre part la vérification de l'état des contacts (36, 38) de chaque pôle, sans démontage des vis principales de fixation (23) du boîtier (12).
  8. Disjoncteur électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le support (69) isolant extractible de la chambre (40) d'extinction d'arc comprend une paire de joues (70, 72) de positionnement des tôles (42) métalliques, et une paroi frontale de fixation pouvant s'adapter à ladite ouverture (90) du boîtier (12) en position insérée de la chambre (40), et que la paroi de fixation s'étend perpendiculairement aux joues (70, 72) de positionnement des tôles (42), en coopérant avec au moins une vis auxiliaire (86, 88) pour le blocage du support (69) isolant après obturation de l'ouverture (90) par ladite paroi.
  9. Disjoncteur électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi de fixation du support (69) isolant comporte une pluralité de fentes (89) d'échappement des gaz de coupure vers l'extérieur du boîtier (12) isolant, et que chaque joue (70, 72) comporte une succession de rainures (76) de positionnement des tôles en étant reliée par moulage à une demi-plaque (78, 80) pour former une pièce monobloc isolante, ladite paroi frontale de fixation étant constituée par l'assemblage des deux pièces symétriques engendrant le maintien des tôles (42) et la jonction coplanaire des deux demi-plaques (78, 80) grâce à une paire de brides (82, 84) de fixation, traversées chacune par ladite vis auxiliaire (86, 88).
  10. Disjoncteur électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie antérieure de chaque doigt de contact (54) comporte une extension (94) coopérant avec un repère (92) de visualisation disposé sur la cage (56) pour autoriser le contrôle d'usure des contacts séparables (36, 38), depuis l'ouverture (90) du boîtier (12) après extraction de la chambre (40), et que le repère (92) de visualisation est formé par une encoche semi-ouverte agencée sur une partie de la cage (56), le long de laquelle se déplace l'extension (94) en fonction de l'usure des contacts (36, 38), le contrôle visuel d'usure étant effectué en position de fermeture des contacts (36, 38).
EP86402269A 1985-10-31 1986-10-13 Chaîne cinématique de transmission entre le mécanisme de commande et les pôles d'un disjoncteur électrique à boîtier isolant moulé Expired - Lifetime EP0225207B1 (fr)

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FR8516346 1985-10-31
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FR8516346A FR2589625B1 (fr) 1985-10-31 1985-10-31 Chaine cinematique de transmission entre le mecanisme de commande et les poles d'un disjoncteur electrique

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EP0225207A1 EP0225207A1 (fr) 1987-06-10
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