EP0232637A1 - Disjoncteur électrique miniature à contact mobile multiple - Google Patents

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EP0232637A1
EP0232637A1 EP86402606A EP86402606A EP0232637A1 EP 0232637 A1 EP0232637 A1 EP 0232637A1 EP 86402606 A EP86402606 A EP 86402606A EP 86402606 A EP86402606 A EP 86402606A EP 0232637 A1 EP0232637 A1 EP 0232637A1
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EP
European Patent Office
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contact
circuit breaker
coil
electric circuit
assembly
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EP86402606A
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German (de)
English (en)
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EP0232637B1 (fr
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Louis Boillot
Jacky Duchenaud
Jean-Claude Ramaciotti
René Challande
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Merlin Gerin SA
Original Assignee
Merlin Gerin SA
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Publication date
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Publication of EP0232637A1 publication Critical patent/EP0232637A1/fr
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Publication of EP0232637B1 publication Critical patent/EP0232637B1/fr
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2409—Electromagnetic mechanisms combined with an electromagnetic current limiting mechanism
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2481—Electromagnetic mechanisms characterised by the coil design

Definitions

  • the invention relates to a miniature electric circuit breaker with low voltage and high ratings having a molded insulating housing of parallelepiped shape, containing: - an opening and closing mechanism occupying almost the entire width of the housing and controlled either by a thermomagnetic release ensuring automatic release during a short circuit or overload, or by a manual control lever, - the trip unit comprising a bimetallic strip and a solenoid with a coil and a sliding plunger, - a pair of pole connection terminals, - a fixed contact assembly in electrical connection with one of the terminals, - a movable contact assembly mechanically coupled to the mechanism for actuation between the open and closed positions, and in electrical connection with the other terminal via the coil, a rod of an extractor secured to the movable core of the electromagnet and rapidly moving the movable contact assembly towards the open position during a tripping on a short circuit, - an arc extinguishing chamber formed by a stack of deionization metal sheets, the electromagnet of
  • French Patent No. 2,495,826 of the Applicant relates to a miniature circuit breaker with high rupture capacity with a system of movable contacts fork cooperating with two offset stationary contacts to ensure in each pole a double-break and a series connection of two arcs elementary.
  • the breaking capacity of such a circuit breaker is significant, but the intensity of the nominal current remains limited (less than 40 amperes) for reasons of heating, since each breaking zone is traversed by the entire current.
  • French Patent No. 2,528,230 of the Applicant relates to a miniature circuit breaker with a shunt circuit for deriving a part of the rated current of each pole, the other part flowing through the shutter.
  • the shunt circuit is formed either by the ferromagnetic carcass of the electromagnet of the electromagnetic trip device, or by another metallic member of the circuit breaker, in particular a shielding element or screen.
  • Such a circuit breaker allows a significant reduction in heating and a possibility of widening the range of ratings, for example up to 63 amps, from a trip device associated with a standard circuit breaker of 32 amp rating.
  • the internal size remains substantially invariable, only changes the internal connection mode of the electrical components, and the dimensions of the contacts and the braid. The simple structure of each movable contact nevertheless limits the rating of the device to 63 amps.
  • the movable contact has a simple structure with reinforced section and the circuit breaker housing has a large size adapted to the heating due to the passage of current.
  • the structure of such a circuit breaker increases the manufacturing cost, and the size is not compatible with the dimensions standard of modular equipment.
  • the object of the invention consists in making a miniature circuit breaker of high ratings and with reduced bulk.
  • the circuit breaker according to the invention is characterized in that the movable contact assembly comprises a plurality of identical and independent contact arms mounted at regular intervals on a common transverse axis articulated on a cradle of the mechanism, each movable contact arm comprising a part contact and a braid for electrical connection with the coil, said assembly having a multiple symmetrical structure with several elementary branch circuits each traversed by a fraction of the nominal current of the pole causing a multiplication of the points of contact with the fixed contact assembly and that the extractor of the electromagnet extends in the median plane of the housing to act simultaneously during a short circuit on all of the independent contact arms, with the formation of several elementary arcs in parallel at the start of the stroke opening of contacts.
  • the movable contact assembly advantageously comprises two contact arms symmetrical with respect to the median plane and cooperating with a torsion spring threaded on the axis inside said cradle, the spring being arranged to ensure in the closed position a contact pressure independent on each contact arm.
  • the mobile contact assembly with double independent contact arms allows: - a multiplication of contact points and a reduction in heating; - good balance of the moving part thanks to the symmetrical structure of the multiple contact with respect to the median plane of the housing.
  • the two braids associated with the contact arms have a reduced section, and are arranged in free lateral and symmetrical volumes with respect to the median plane.
  • the distribution of current in the contact arms depends on the impedance of the two branch circuits. In case of equal impedances, the pole current is divided into two in each contact arm. The accidental introduction of an impurity into a contact zone causes an automatic distribution of the current according to the impedances of the two branch circuits. The resulting temperature rise remains lower than if there were a single mobile contact.
  • the contact arms simultaneously leave the arc-forming chamber at the end of the opening stroke and retract behind the blowing loop of the upper arc horn.
  • the erasure of the mobile contact assembly facilitates the mounting of the pre-assembled fixed contact assembly.
  • one end of the coil of the electromagnet is fixed by welding to the internal wall of the carcass, while the braids and the loop are connected to the external wall of the carcass. This results in a symmetrical supply of the contact arms, regardless of the welding point of the end of the coil.
  • the metal carcass advantageously has a rectangular section formed by the assembly of a U-shaped bracket and a cover axially crossed by the extractor of the electromagnetic trip device.
  • the cover constitutes a junction member with four conductors, in which three are used for nominal operation (coil and two braids), and two for short-circuit operation (coil and loop of the upper arc horn).
  • the carcass is made of steel or copper depending on the size chosen.
  • a miniature circuit breaker pole 10 with high ratings is housed in a box 12 made of molded insulating material, constituted by the assembly of two half-shells 14, 16.
  • the box 12 has a parallelepipedal structure delimited by a bottom 18 for attachment to a support rail (not shown), an anterior front face 20 equipped with a lumen 22 for passing a hand lever 24 and two narrow and opposite side faces 26, 28 in which terminals 30 are housed , 32, input and output of the circuit breaker.
  • An arc extinguishing chamber 34 occupies the entire width of the lower part of the housing 12 and is formed by a stack of metal sheets 36 of deionization extending parallel to the bottom 18.
  • the sheets 36 of deionization are framed by a pair of electrodes or arc horns 38, 40, intended to guide the arc from the contact separation zone towards the chamber 34.
  • the pole input terminal 30 is connected to a fixed contact 42 carried by an extension of the lower arc horn 38.
  • the range of the output terminal 32 is connected by a transverse connection tab 43 of the trigger 44 of the magnetothermal type described in French patent application No. 8511839 filed on 31/07/1985 by the applicant.
  • the trip device 44 includes a bimetal thermal trip device 46 equipped with a deflection adjustment screw 48, and an electromagnetic trip device with electromagnet 49 controlled by a cylindrical coil 50 disposed above the extinction chamber 34 bow.
  • the coil 50 has an axis parallel to the sheets 36, and is surrounded laterally by a metal carcass 52 of rectangular section, formed by the assembly of a U-shaped bracket and a cover 54 ( Figures 1, 4 and 5).
  • the carcass 52 does not extend over the lower and upper parts of the coil 50, and the two opposite lateral faces of the U-shaped bracket rest on the internal walls of the half-shells 14, 16, of the housing 12.
  • a plunger core (not shown), mounted with axial sliding inside the coil 50, is provided with a rod-shaped extractor 56, cooperating with a movable contact assembly 58 multiple and actuates on the other hand a pusher acting on a trigger bar 60 of the mechanism.
  • the bimetallic strip 46 also causes the trigger bar to pivot in the event of overload.
  • the control mechanism 62 of the circuit breaker 10 is of the type described in French patent No. 2 344 950.
  • the movable contact assembly 58 of each pole comprises a pair of contact arms 64, 66 independent, electrically connected in parallel and having contact parts 64a, 66a, cooperating with the fixed contact 42 in the closed position so as to form two juxtaposed contact points.
  • the contact arms 64, 66 have an identical structure and extend parallel to each other, being mounted on a common pin 68 articulated on a branch of an insulating cradle 70.
  • the lever 24 for manual control of the mechanism 62 is mounted with limited pivoting on a fixed pin 72 between a closed position F (shown in FIG. 1) and an open position O.
  • An internal extension of the lever 24 constitutes a first link of a toggle joint 73 with articulation 74.
  • the cradle 70 is rotatably mounted on an axis 76 housed in aligned bearings of the housing 12 and is coupled to the second link 78 of the toggle joint 73 at a point of articulation 80 located on the other branch of the cradle 70 at the opposite the axis 68 of the contact arms 64, 66.
  • a trigger hook 82 is pivotally mounted on a fixed axis 84 parallel and offset with respect to the axis 76 of the cradle 70. The hook 82 cooperates by one of its ends with the trigger bar 60, and by its opposite end with a flange 86 for supporting the axis 68, so as to constitute a hook 87 with the contact arms 64, 66.
  • a pivoting of the trigger bar 60 towards the triggered position is operated either by the electromagnetic trip device with a coil 50, or by the bimetallic strip 46 to release the hook 82 and the hooking 87 with the flange 86 causing a displacement of the contact arms 64, 66 towards the position of opening under the action of an opening spring 88.
  • a torsion spring 90 (FIG. 2) is threaded on the axis 68 inside the cradle 70, and comprises an intermediate transverse strand 92 which is in abutment against the flange 86 arranged in contact carrier. Each end 94, 96 bent at right angles to the spring 90 is hooked to a contact arm 64, 66.
  • the single spring 90 ensures in the closed position an independent contact pressure on each contact arm 64, 66 of the movable contact assembly 58.
  • One end of the coil 50 is connected to the foot of the bimetallic strip 46 on the side of the terminal 32, and the other end is connected by welding to the internal face of the cover 54 of the carcass 52 of the electromagnetic trip device.
  • the electrical supply of the two contact arms 64, 66 is carried out by means of two flexible conductors, in particular independent braids 98, 100, of copper welded to the external face of the cover. 54.
  • the transverse spacing formed between the fixing points 102, 104, (FIG. 5) of the two braids 98, 100 on the cover 54 is greater than the separation interval of the contact arms 64, 66.
  • the two points of fixing 102, 104 are arranged on either side of the median plane of the housing 12, allowing a large clearance of the braids 98, 100 in two free and symmetrical lateral zones, located between each contact arm 64, 66 and the half-shell 16, 14 corresponding.
  • the upper arc horn 40 is extended in the direction of the arc formation chamber 106 by an arc blowing loop 108, the end of which is secured by welding to the cover 54 (FIGS. 4 and 5).
  • the loop 108 is fixed and offset laterally relative to the median plane of the housing 12, so as not to impede the movement of the contact arms 64, 66, towards the open position.
  • the cover 54 is pierced by an orifice 110 for the support of the insulating sheath (not shown) of the coil 50.
  • the mobile core of the electromagnetic trip device moves inside the sheath and the rod of the extractor 56 passes axially through the orifice 110 extending in the median plane of the housing 12.
  • the extractor 56 is arranged at an intermediate level between the axis 68 and the contact parts 64 a, 66 a, and is inserted in a gap 112 between the two contact arm 64, 66 so as to simultaneously move the latter towards the open position during a tripping on short circuit.
  • the coil 50 and the carcass 52 occupy the entire width of the housing 12.
  • the operation of the circuit breaker 10 according to the invention is as follows: in the closed position of the circuit breaker 10, shown in FIG. 1, the two contact pieces 64 a, 66 a bear simultaneously on the pad of the fixed contact 42 and are held in this position against the force of the spring 88 by virtue of the locking of the trigger hook 82 on the flange 86 and beyond the neutral point of the toggle joint 73.
  • the two independent contact arms 64, 66 are electrically connected in parallel by means of their respective braids 98, 100, of so as to constitute two elementary branch circuits, each traversed by half the intensity of the nominal current of the pole.
  • the splitting of the contact points on the wafer of the fixed contact 42 reduces the heating by Joule effect and allows the use of high ratings, in particular up to 100 Amperes. It is understood that the movable contact assembly 58 could include a plurality of independent contact arms allowing a multiplication of the contact points and a significant reduction in heating. The symmetrical multiple structure of the movable contact assembly 58 further improves the balancing of the movable assembly.
  • the distribution of the current in the two contact arms 64, 66, of the movable contact assembly 58 according to FIGS. 2 and 5 depends on the impedance of the two branch circuits.
  • the current of the pole is divided into two equal elementary currents each having half of the nominal current of the selected gauge.
  • the accidental introduction of an impurity under a contact piece (64 a or 65 a) causes an automatic distribution of the current according to the impedances of the two branch circuits.
  • the distribution of the elementary currents is no longer uniform but the temperature rise nevertheless remains lower than that resulting from the use of a single contact arm.
  • the cover 54 of the ferromagnetic carcass 52 provides, in addition to its function of strengthening the magnetic field, various other functions and constitutes: - A first electrical junction element between the coil 50 and the two braids 98, 100 of the two contact arms 64, 66; - a second electrical junction element between the coil 50 and the loop 106 for feeding the upper bow horn 40; - A means of mechanical support of the insulating sheath of the coil 50 and of the movable core and extractor 56 sliding assembly.
  • the cover 54 can be made of a good conductive material, in particular copper without changing the magnetic trip threshold.
  • the cover 54 is part of the ferromagnetic carcass 52, so as to constitute a closed magnetic circuit.
  • the extractor 56 of the electromagnetic trip device acts simultaneously on the two contact arms 64, 66, and causes the rapid separation of the contact parts 64 a, 66 a with the fixed contact 42 generating two initial arcs in parallel.
  • the contact arms 64, 66 arrive in the vicinity of the upper arc horn 40, where the migration of the arc roots takes place on the horn 40, followed by rapid propagation in direction of the chamber 34 thanks to the feed direction of the loop 108.
  • the contact arms 64, 66 completely leave the arc-forming chamber 106, and retract behind the loop 108.
  • the erasure of the contact arms 64, 66 movable behind the upper arc horn 40 allows the installation of the pre-assembled fixed contact assembly and facilitates the mounting of the circuit breaker.
  • the arc horn 40 and its blowing loop 108 can be made in one piece with the cover 54, that is to say made of steel or copper.
  • the horn 40 is welded to the cover 54 if the materials used are different.
  • Figure 3 shows the transverse arrangement of the bimetallic strip 46 and the output terminal 32 offset in the width direction of the housing 12, but it would not go beyond the scope of the invention to adopt a coplanar arrangement aligned with the coil 50 .
  • the fixed contact 42 in connection with the lower arcing horn 38 is constituted by a single pad, making it possible to obtain a minimum approximation of the contact arms 64, 66.

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Abstract

L'invention est relative à un ensemble contact mobile multiple pour un disjoncteur miniature à calibres élevés.
L'élement contact mobile (58) comporte deux bras de contacts (64, 66) indépendants connectés en parallèle et montés sur un axe (68) transversal du berceau (70) en étant reliés au couvercle (54) de la carcasse (52) par deux tresses (98, 100) situées dans des zones latérales symétriques. Les pièces de contact (64a, 66a) portent sur une même pastille du contact fixe (42) de manière à créer deux points de contact autorisant une diminution de l'échauffement. En fin de course d'ouverture, les bras de contacts (64, 66) s'escamotent derrrière la corne d'arc (40) supérieure dont la boucle (108) est décalée latéralement par rapport au plan médian du boîtier (12) isolant.

Description

  • L'invention est relative à un disjoncteur électrique miniature à basse tension et à calibres élevés ayant un boîtier isolant moulé de forme parallélépipédique, renfermant :
    - un mécanisme d'ouverture et de fermeture occupant la quasi­totalité de la largeur du boîtier et piloté soit par un déclencheur magnétothermique assurant un déclenchement automatique lors d'un court-circuit ou d'une surcharge, soit par une manette de commande manuelle,
    - le déclencheur comprenant une bilame et un électro-aimant à bobine et à noyau plongeur coulissant,
    - une paire de bornes de raccordement du pôle,
    - un ensemble contact fixe en liaison électrique avec l'une des bornes,
    - un ensemble contact mobile accouplé mécaniquement au mécanisme pour l'actionnement entre les positions d'ouverture et de fermeture, et en liaison électrique avec l'autre borne par l'intermédiaire de la bobine,
    - une tige d'un extracteur solidaire du noyau mobile de l'électro-aimant et déplaçant rapidement l'ensemble contact mobile vers la position d'ouverture lors d'un déclenchement sur court-circuit,
    - une chambre d'extinction d'arc formée par un empilage de tôles métalliques de désionisation, l'électro-aimant du déclencheur étant disposé entre la chambre et le mécanisme dans le sens de la profondeur du boîtier,
    et une paire d'électrodes ou cornes de guidage d'arc sur lesquelles s'amorce l'arc après séparation des contacts.
  • Le brevet français no2 495 826 de la demanderesse concerne un disjoncteur miniature à haut pouvoir de coupure comportant un système de contacts mobiles à fourche coopérant avec deux contacts fixes décalés pour assurer dans chaque pôle une double coupure et une mise en série de deux arcs élémentaires. Le pouvoir de coupure d'un tel disjoncteur est important, mais l'intensité du courant nominal reste limitée (inférieure à 40 ampères) pour des raisons d'échauffement, étant donné que chaque zone de coupure est traversée par la totalité du courant.
  • Le brevet français no 2 528 230 de la demanderesse se rapporte à un disjoncteur miniature équipé d'un circuit shunt destiné à dériver une partie du courant nominal de chaque pôle, l'autre partie circulant dans le déclencheur. Le circuit shunt est formé soit par la carcasse ferromagnétique de l'électro-aimant du déclencheur électromagnétique, soit par un autre organe métallique du disjoncteur, notamment un élément ou écran de blindage. Un tel disjoncteur permet une diminution notable de l'échaufffement et une possibilité d'élargissement de la gamme des calibres, par exemple jusqu'à 63 ampères, à partir d'un déclencheur associé à un disjoncteur standard de calibre 32 ampères. L'encombrement interne reste sensiblement invariable, seul change le mode de connexion interne des organes électriques, et les dimensions des contacts et de la tresse. La structure simple de chaque contact mobile limite néanmoins le calibre de l'appareil à 63 ampères.
  • Il existe bien entendu des disjoncteurs miniatures ayant des calibres plus élevés (jusqu'à 100 ampères), tels que décrits dans le brevet français no 2 350 680 de la demanderesse. Le contact mobile possède une structure simple à section renforcée et le boîtier du disjoncteur présente un encombrement important adapté à l'échauffement dû au passage du courant. La structure d'un tel disjoncteur augmente le coût de fabrication, et l'encombrement n'est pas compatible avec les dimensions normalisées de l'appareillage modulaire.
  • L'object de l'invention consiste à réaliser un disjoncteur miniature de calibres élevés et à encombrement réduit.
  • Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que l'ensemble contact mobile comporte une pluralité de bras de contact identiques et indépendants montés à intervalles réguliers sur un axe transversal commun articulé sur un berceau du mécanisme, chaque bras de contact mobile comprenant une pièce de contact et une tresse de connexion électrique avec la bobine, ledit ensemble ayant une structure multiple symétrique à plusieurs circuits élémentaires en dérivation parcourus chacun par une fraction du courant nominal du pôle entraînant une multiplication des points de contact avec l'ensemble contact fixe et que l'extracteur de l'électro-aimant s'étend dans le plan médian du boîtier pour agir simultanément lors d'un court-­circuit sur la totalité des bras de contacts indépendants, avec formation de plusieurs arcs élémentaires en parallèle au début de la course d'ouverture des contacts.
  • L'ensemble contact mobile comporte avantageusement deux bras de contact symétriques par rapport au plan médian et coopérant avec un ressort de torsion enfilé sur l'axe à l'intérieur dudit berceau, le ressort étant agencé pour assurer en position de fermeture une pression de contact indépendante sur chaque bras de contact.
  • L'ensemble contact mobile à double bras de contacts indépendants permet :
    - une multiplication des points de contacts et une diminution de l'échauffement ;
    - un bon équilibrage de l'équipage mobile grâce à la structure symétrique du contact multiple par rapport au plan médian du boîtier.
  • Les deux tresses associées aux bras de contacts présentent une section réduite, et sont agencées dans des volumes libres latéraux et symétriques par rapport au plan médian. La répartition du courant dans les bras de contacts dépend de l'impédance des deux circuits en dérivation. En cas d'égalité des impédances, le courant du pôle est divisé en deux dans chaque bras de contact. L'introduction accidentelle d'une impureté dans une zone de contact provoque une répartition automatique du courant selon les impédances des deux circuits en dérivation. L'échauffement résultant reste plus faible que s'il y avait un contact mobile unique.
  • Selon une caractéristique de l'invention, les bras de contact quittent simultanément la chambre de formation d'arc en fin de course d'ouverture et s'escamotent derrière la boucle de soufflage de la corne d'arc supérieure. L'effacement de l'ensemble contact mobile facilite le montage de l'ensemble contact fixe prémonté.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une des extrémités de la bobine de l'électro-aimant est fixée par soudage à la paroi interne de la carcasse, alors que les tresses et la boucle sont connectées à la paroi externe de la carcasse. Il en résulte une alimentation symétrique des bras de contacts, quel que soit le point de soudage de l'extrémité de la bobine.
  • La carcasse métallique possède avantageusement une section rectangulaire formée par l'assemblage d'un étrier en U et d'un couvercle traversé axialement par l'extracteur du déclencheur électromagnétique. Le couvercle constitue un organe de jonction de quatre conducteurs, dans lequel trois sont utilisés pour le fonctionnement nominal (bobine et deux tresses), et deux pour le fonctionnement sur court-circuit (bobine et boucle de la corne d'arc supérieure). La carcasse est réalisée en acier ou en cuivre selon la calibre choisi.
  • 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 élévation du disjoncteur à calibres élevés selon l'invention, l'une des faces du boîtier étant supposée enlevée et le disjoncteur étant représenté en position de fermeture ;
    • - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ;
    • - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 ;
    • - la figure 4 montre une vue en perspective du système de contacts du disjoncteur selon la figure 1 ;
    • - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 1.
  • Sur les figures, un pôle de disjoncteur 10 miniature à calibres élevés, est logé dans un boitier 12 en matériau isolant moulé, constitué par l'assemblage de deux demi-coquilles 14, 16. Le boîtier 12 présente une structure parallélépipédique délimitée par un fond 18 de fixation sur un rail support (non représenté), une face frontale 20 antérieure équipée d'une lumière 22 de passage d'une manette 24 de commande manuelle et deux faces latérales 26, 28 étroites et opposées dans lesquelles sont logées des bornes 30, 32, d'entrée et de sortie du disjoncteur.
  • Une chambre 34 (figures 1 et 3) d'extinction d'arc occupe toute la largeur de la partie inférieure du boîtier 12 et est formée par un empilage de tôles 36 métalliques de désionisation s'étendant parallèlement au fond 18. Les tôles 36 de désionisation sont encadrées par une paire d'électrodes ou de cornes d'arc 38, 40, destinées à guider l'arc de la zone de séparation des contacts vers la chambre 34. La borne 30 d'entrée du pôle est reliée à un contact fixe 42 porté par un prolongement de la corne d'arc 38 inférieure. La plage de la borne 32 de sortie est connectée par une patte 43 de raccordement transversal au déclencheur magnétothermique 44 du type décrit dans la demande de brevet français no 8 511 839 déposée le 31/07/1985 par la demanderesse. Le déclencheur 44 comporte un déclencheur thermique à bilame 46 équipé d'une vis 48 de réglage de la déflexion, et un déclencheur électromagnétique à électro-aimant 49 commandé par une bobine 50 cylindrique disposée au-dessus de la chambre 34 d'extinction d'arc. La bobine 50 possède un axe parallèle aux tôles 36, et est entourée latéralement par une carcasse 52 métallique de section rectangulaire, formée par l'assemblage d'un étrier en U et d'un couvercle 54 (figures 1, 4 et 5). La carcasse 52 ne s'étend pas sur les parties inférieure et supérieure de la bobine 50, et les deux faces latérales opposées de l'étrier en U prennent appui sur les parois internes des demi-coquilles 14, 16, du boîtier 12. Un noyau plongeur (non représenté), monté à coulissement axial à l'intérieur de la bobine 50, est doté d'un extracteur 56 en forme de tige, coopérant avec un ensemble contact mobile 58 multiple et actionne d'autre part un poussoir agissant sur une barre de déclenchement 60 du mécanisme. Le bilame 46 provoque également le pivotement de la barre de déclenchement en cas de surcharge.
  • Le mécanisme 62 de commande du disjoncteur 10 est du type décrit dans le brevet français No 2 344 950. L'ensemble contact mobile 58 de chaque pôle comporte une paire de bras de contact 64, 66 indépendants, connectés électriquement en parallèle et ayant des pièces de contact 64 a, 66 a, coopérant avec le contact fixe 42 en position de fermeture de manière à former deux points de contacts juxtaposés. Les bras de contact 64, 66, présentent une structure identique et s'étendent parallèlement l'un à l'autre, en étant montés sur un axe 68 commun articulé sur une branche d'un berceau 70 isolant. La manette 24 de commande manuelle du mécanisme 62 est montée à pivotement limité sur un axe 72 fixe entre une position de fermeture F (représentée sur la figure 1) et une position d'ouverture O. Une extension interne de la manette 24 constitue une première biellette d'une genouillère 73 à articulation 74.
  • Le berceau 70 est monté à rotation sur un axe 76 logé dans des paliers alignés du boîtier 12 et est accouplé à la deuxième biellette 78 de la genouillère 73 en un point d'articulation 80 situé sur l'autre branche du berceau 70 à l'opposé de l'axe 68 des bras de contact 64, 66. Un crochet 82 de déclenchement est monté à pivotement sur un axe 84 fixe parallèle et décalé par rapport à l'axe 76 du berceau 70. Le crochet 82 coopère par l'une de ses extrémités avec la barre de déclenchement 60, et par son extrémité opposée avec une bride 86 de support de l'axe 68, de manière à constituer un accrochage 87 avec les bras de contact 64, 66. Un pivotement de la barre de déclenchement 60 vers la position déclenchée est opéré soit par le déclencheur électromagnétique à bobine 50, soit par la bilame 46 pour libérer le crochet 82 et l'accrochage 87 avec la bride 86 entrainant un déplacement des bras de contact 64, 66 vers la position d'ouverture sous l'action d'un ressort d'ouverture 88.
  • Un ressort 90 de torsion (figure 2) est enfilé sur l'axe 68 à l'intérieur du berceau 70, et comporte un brin 92 transversal intermédiaire se trouvant en appui contre la bride 86 agencée en porte contact. Chaque extrémité 94, 96 recourbée en équerre du ressort 90 est accrochée à un bras de contact 64, 66. Le ressort 90 unique assure en position de fermeture une pression de contact indépendante sur chaque bras de contact 64, 66 de l'ensemble contact mobile 58.
  • L'une des extrémités de la bobine 50 est branchée au pied de la bilame 46 du côté de la borne 32, et l'autre extrémité est connectée par soudage à la face interne du couvercle 54 de la carcasse 52 du déclencheur électromagnétique. L'alimentation électrique des deux bras de contact 64, 66, s'effectue au moyen de deux conducteurs souples, notamment des tresses 98, 100 indépendantes, en cuivre soudées à la face externe du couvercle 54. L'écartement transversal ménagé entre les points de fixation 102, 104, (figure 5) des deux tresses 98, 100 sur le couvercle 54 est supérieur à l'intervalle de séparation des bras de contact 64, 66. Les deux points de fixation 102, 104 sont disposés de part et d'autre du plan médian du boîtier 12, autorisant un débattement important des tresses 98, 100 dans deux zones latérales libres et symétriques, situées entre chaque bras de contact 64, 66 et la demi-coquille 16, 14 correspondante.
  • La corne d'arc 40 supérieure est prolongée en direction de la chambre 106 de formation d'arc par une boucle 108 de soufflage d'arc dont l'extrémité est solidarisée par soudage au couvercle 54 (figures 4 et 5). La boucle 108 est fixe et décalée latéralement par rapport au plan médian du boîtier 12, de manière à ne pas entraver le débattement des bras de contact 64, 66, vers la position d'ouverture.
  • Le couvercle 54 est percé par un orifice 110 pour le support du fourreau isolant (non représenté) de la bobine 50. Le noyau mobile du déclencheur électromagnétique se déplace à l'intérieur du fourreau et la tige de l'extracteur 56 traverse axialement l'orifice 110 en s'étendant dans le plan médian du boîtier 12. l'extracteur 56 est agencé à un niveau intermédiaire entre l'axe 68 et les pièces de contact 64 a, 66 a, et est inséré dans un interstice 112 entre les deux bras de contact 64, 66 de manière à déplacer simultanément ces derniers vers la position d'ouverture lors d'un déclenchement sur court-circuit. La bobine 50 et la carcasse 52 occupent toute la largeur du boîtier 12.
  • Le fonctionnement du disjoncteur 10 selon l'invention est le suivant :
    - en position de fermeture du disjoncteur 10, représentée sur la figure 1, les deux pièces de contact 64 a, 66 a portent simultanément sur la pastille du contact fixe 42 et sont maintenues dans cette position à l'encontre de la force du ressort 88 grâce au verrouillage du crochet de déclenchement 82 sur la bride 86 et au dépassement du point mort de la genouillère 73. Les deux bras de contact 64, 66 indépendants sont connectés électriquement en parallèle grâce à leurs tresses 98, 100, respectives, de manière à constituer deux circuits élémentaires en dérivation, parcourus chacun par la moitié de l'intensité du courant nominal du pôle. Le dédoublement des points de contact sur la pastille du contact fixe 42 diminue l'échauffement par effet Joule et permet d'utiliser des calibres élevés, notamment jusqu'à 100 Ampères. Il est bien entendu que l'ensemble contact mobile 58 pourrait comporter une pluralité de bras de contacts indépendants autorisant une multiplication des points de contacts et une réduction notable de l'échauffement. La structure multiple symétrique de l'ensemble contact mobile 58 améliore d'autre part l'équilibrage de l'équipage mobile.
  • La répartition du courant dans les deux bras de contact 64, 66, de l'ensemble contact mobile 58 selon les figures 2 et 5 dépend de l'impédance des deux circuits en dérivation. En cas d'égalité des impédances, le courant du pôle est divisé en deux courants élémentaires égaux ayant chacun la moitié de l'intensité nominale du calibre choisi. L'introduction accidentelle d'une impureté sous une pièce de contact (64 a ou 65 a) provoque une répartition automatique du courant selon les impédances des deux circuits en dérivation. La répartition des courants élémentaires n'est plus uniforme mais l'échauffement reste néanmoins inférieur à celui résultant de l'utilisation d'un bras de contact unique.
  • On remarque que le couvercle 54 de la carcasse 52 ferromagnétique assure en plus de sa fonction de renforcement du champ magnétique, différentes autres fonctions et constitue :
    - un premier élément de jonction électrique entre la bobine 50 et les deux tresses 98, 100 des deux bras de contact 64, 66 ;
    - un deuxième élément de jonction électrique entre la bobine 50 et la boucle 106 pour l'alimentation de la corne d'arc 40 supérieure ;
    - un moyen de support mécanique du fourreau isolant de la bobine 50 et de l'ensemble noyau mobile et extracteur 56 coulissant.
  • L'utilisation de la face externe du couvercle 54 comme organe de raccordement électrique des deux tresses 98, 100, permet une alimentation symétrique des bras de contact 64, 66, indépendants, quel que soit le point de soudage de la queue de bobine 50 sur la face interne du couvercle 54.
  • Sur des disjoncteurs de gros calibres (100 Ampères), le couvercle 54 peut être réalisé en matériau bon conducteur, notamment en cuivre sans pour autant modifier le seuil de déclenchement magnétique. Sur les petits calibres (inférieurs à 50 Ampères), le couvercle 54 fait partie de la carcasse 52 ferromagnétique, de manière à constituer un circuit magnétique fermé.
  • En cas de déclenchement automatique sur court-circuit, l'extracteur 56 du déclencheur électromagnétique agit simultanément sur les deux bras de contact 64, 66, et provoque la séparation rapide des pièces de contacts 64 a, 66 a avec le contact fixe 42 engendrant deux arcs initiaux en parallèle. Pendant la course d'ouverture, les bras de contact 64, 66, arrivent au voisinage de la corne d'arc 40 supérieure, où s'opère la migration des racines d'arc sur la corne 40, suivie d'une propagation rapide en direction de la chambre 34 grâce au sens d'alimentation de la boucle 108.
  • En fin de course d'ouverture, les bras de contact 64, 66, quittent complètement la chambre de formation d'arc 106, et s'escamotent derrière la boucle 108.
  • L'effacement des bras de contact 64, 66 mobiles derrière la corne d'arc 40 supérieure permet la mise en place de l'ensemble contact fixe prémonté et facilite le montage du disjoncteur.
  • La corne d'arc 40 et sa boucle de soufflage 108 peuvent être réalisées en une seule pièce avec le couvercle 54, c'est-à-dire en acier ou en cuivre. La corne 40 est soudée au couvercle 54 si les matériaux utilisés sont différents.
  • La figure 3 montre la disposition transversale de la bilame 46 et de la borne de sortie 32 décalées dans le sens de la largeur du boîtier 12, mais on ne sortirait pas du cadre de l'invention en adoptant un agencement coplanaire aligné avec la bobine 50.
  • Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 1 à 5, le contact fixe 42 en liaison avec la corne d'arc inférieure 38 est constitué par une pastille unique, permettant d'obtenir un rapprochement minimum des bras de contacts 64, 66.

Claims (10)

1. Disjoncteur électrique miniature à basse tension et à calibres élevés ayant un boîtier (12) isolant moulé de forme parallélépipédique, renfermant :
- un mécanisme (62) d'ouverture et de fermeture occupant la quasi-totalité de la largeur du boîtier (12), et piloté soit par un déclencheur (44) magnétothermique assurant un déclenchement automatique lors d'un court-circuit ou d'une surcharge, soit par une manette (24) de commande manuelle, le déclencheur (44) comprenant une bilame (46) et un électro-aimant (49) à bobine (50) et à noyau plongeur coulissant,
- une paire de bornes (30, 32) de raccordement du pôle,
- un ensemble contact fixe (42, 38) en liaison électrique avec l'une des bornes (30),
- un ensemble contact mobile (58) accouplé mécaniquement au mécanisme (62) pour l'actionnement entre les positions d'ouverture et de fermeture et en liaison électrique avec l'autre borne (32) par l'intermédiaire de la bobine (50) de l'électro-aimant,
- une tige d'un extracteur (56) solidaire du noyau mobile de l'électro-aimant (49) et déplaçant rapidement l'ensemble contact mobile (58) vers la position d'ouverture lors d'un déclenchement sur court-circuit,
- une chambre (34) d'extinction d'arc formée par un empilage de tôles (36) métalliques de désionisation, l'électro-aimant (49) du déclencheur (44) étant disposé entre la chambre (34) et le mécanisme (62) dans le sens de la profondeur du boîtier (12),
- et une paire d'électrodes ou cornes (38, 40) de guidage d'arc sur lesquelles s'amorce l'arc après séparation des contacts, caractérisé en ce que l'ensemble contact mobile (58) comporte une pluralité de bras de contact (64, 66) identiques et indépendants, montés à intervalles réguliers sur un axe (68) transversal commun articulé sur un berceau (70) du mécanisme (62), chaque bras de contact (64, 66) mobile comprenant une pièce de contact (64 a, 66 a) et une tresse (98, 100) de connexion électrique avec la bobine (50), ledit ensemble (58) ayant une structure multiple symétrique à plusieurs circuits élémentaires en dérivation parcourus chacun par une fraction du courant nominal du pôle entraînant une multiplication des points de contact avec l'ensemble contact fixe (42), et que l'extracteur (56) de l'électro-aimant (49) s'étend dans le plan médian du boîtier (12) pour agir simultanément lors d'un court-circuit sur la totalité des bras de contacts (64, 66) indépendants avec formation de plusieurs arcs élémentaires en parallèle au début de la course d'ouverture des contacts.
2. Disjoncteur électrique miniature selon la revendication 1, caractérisé en ce que la corne d'arc (40) supérieure, disposée entre la chambre d'extinction (34) et l'électro-aimant (49) est prolongée en direction de la chambre de formation d'arc (106) par une boucle de soufflage (108) décalée latéralement par rapport au plan médian du boîtier (12), et qu'en fin de course d'ouverture, les bras de contact (64, 66) de l'ensemble contact mobile (58) quittent la chambre de formation d'arc (106) en s'escamotant derrière la corne d'arc supérieure (40).
3. Disjoncteur électrique miniature selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'électro-aimant (49) du déclencheur (44) comporte une carcasse (52) métallique encadrant la bobine (50), caractérisé en ce que l'une des extrémités de la bobine (50) est fixée par soudage à la paroi interne de la carcasse (52), et que la paroi externe de la carcasse (52) sert d'organe de raccordement électrique des tresses (98, 100) souples associées aux bras de contact (64, 66) indépendants, l'ensemble étant agencé pour assurer une alimentation symétrique desdits bras de contacts, quel que soit le point de soudage de l'extrémité de la bobine (50).
4. Disjoncteur électrique miniature selon la revendication 3, dans lequel la carcasse (52) métallique de l'électro-aimant (49) présente une section rectangulaire, formée par l'assemblage d'un étrier en U, dont les deux faces latérales opposées prennent appui sur les parois internes des demi-coquilles (14, 16) du boîtier (12), et d'un couvercle (54) situé entre une face frontale de la bobine (50) et l'ensemble contact mobile (58) et ayant un orifice (110) traversé axialement par l'extracteur (56), caractérisé en ce que le couvercle (54) de la carcasse (52) sert d'organe bilatéral de jonction électrique de l'extrémité de la bobine (50), des tresses (98, 100) et de la boucle de soufflage (108).
5. Disjoncteur électrique miniature selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble contact mobile (58) comporte deux bras de contact (64, 66) symétriques par rapport au plan médian et coopérant avec un ressort (90) de torsion enfilé sur l'axe (68) à l'intérieur dudit berceau (70), le ressort (90) étant agencé pour assurer en position de fermeture une pression de contact indépendante sur chaque bras de contact (64, 66).
6. Disjoncteur électrique miniature selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la corne d'arc supérieure (40) est réalisée en une seule pièce avec le couvercle (54) de la carcasse (52).
7. Disjoncteur électrique miniature selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le couvercle (54) est réalisé en matériau bon conducteur, notamment en cuivre, le reste de la carcasse (52) ferromagnétique étant en acier.
8. Disjoncteur électrique miniature selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'étrier en U et le couvercle (54) de la carcasse (52) sont réalisés en matériau ferromagnétique, notamment en acier.
9. Disjoncteur électrique miniature selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les pièces de contact (64 a, 66 a) des deux bras de contact (64, 66) indépendants portent sur le contact fixe (42) formé par une pastille unique soudée sur un prolongement de la corne d'arc (38) inférieure.
10. Disjoncteur électrique miniature selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la bilame (46) du déclencheur (44) et la borne (32) de sortie du pôle sont dis­persées de port et d'autre du plan médian du boîtier (12) iso­lant.
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