EP1017074B1 - Electrical switch apparatus having a contact member provided with a slit - Google Patents

Electrical switch apparatus having a contact member provided with a slit Download PDF

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EP1017074B1
EP1017074B1 EP99410168A EP99410168A EP1017074B1 EP 1017074 B1 EP1017074 B1 EP 1017074B1 EP 99410168 A EP99410168 A EP 99410168A EP 99410168 A EP99410168 A EP 99410168A EP 1017074 B1 EP1017074 B1 EP 1017074B1
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EP
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contact
contact means
slot
zone
contact member
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EP99410168A
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EP1017074A1 (en
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Michel Schneider Electric Industries S.A. Faure
François Schneider Elec. Industries S.A. Sirolli
Serge Schneider Electric Industries S.A. Terpend
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Schneider Electric Industries SAS
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Schneider Electric Industries SAS
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    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • a quadrupole switch 40 has four poles 42, 44, 46, 48 arranged side by side in compartments of a molded plastic housing.
  • the poles are all similar and each comprise an upstream fixed range 50 connected to the upstream circuit and constituting a fixed contact member, a downstream fixed range 52 connected to the downstream electrical circuit and constituting a fixed contact member, a bridging contact member 54 , and two breaking chambers 56, 58.
  • the movable contact member 54 is rotatably mounted about an axis 60 perpendicular to the plane of FIG. 2.
  • the construction of the poles is symmetrical with respect to the axis 60, so that that the description of a half-pole will be sufficient to describe the whole pole.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

L'invention concerne un appareillage de coupure électrique, notamment un interrupteur, muni d'au moins une paire d'organes de contact séparables comprenant un premier organe de contact longiligne définissant un axe longitudinal ainsi qu'une première et une deuxième extrémités et ayant une zone de contact du côté de sa première extrémité et une zone de raccordement électrique du côté de sa deuxième extrémité, et un deuxième organe de contact ayant une zone de contact, la paire d'organes de contact étant apte à prendre une position fermée dans laquelle les deux organes de contact sont en contact l'un avec l'autre par leur zones de contact respectives, et une position ouverte dans laquelle les deux organes de contact sont éloignés l'un de l'autre, le mouvement d'ouverture étant tel que lors de la séparation des deux organes de contact, la vitesse de la zone de contact du deuxième organe de contact par rapport au premier organe de contact ait une composante prédominante suivant un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du premier organe de contact.The invention relates to an electrical switchgear, in particular a switch, provided with at least one pair of separable contact members comprising a first elongate contact member defining a longitudinal axis and a first and a second end and having a zone of contact on the side of its first end and an electrical connection zone on the side of its second end, and a second contact member having a contact zone, the pair of contact members being able to take a closed position in which the two contact members are in contact with each other by their respective contact areas, and an open position in which the two contact members are spaced from each other, the opening movement being such that that during the separation of the two contact members, the speed of the contact zone of the second contact member relative to the first contact member has a predictive component ominante along an axis perpendicular to the longitudinal axis of the first contact member.

Un appareillage conventionnel de ce type est représenté à titre d'illustration sur la figure 1. Un pôle 10 de cet appareillage comporte un organe de contact mobile 12, un organe de contact fixe 14 et une chambre de coupure 16 à séparateurs 18. L'organe de contact fixe 14 comporte une zone de contact 20 et une zone de raccordement 22. De même, l'organe de contact mobile comporte une zone de contact 24 et une zone de raccordement 26. Les deux organes 12, 14 sont longilignes et placés dans le prolongement l'un de l'autre de sorte qu'en position fermée, les lignes de courant 28 circulant entre les deux zones de raccordement soient sensiblement sans boucle. Le mouvement de l'organe de contact mobile lors de l'ouverture suit une direction 30 sensiblement perpendiculaire à la direction des lignes de courant avant l'ouverture, de sorte que l'arc électrique 32 qui nait entre les zones de contact 20, 24 au niveau des derniers points de contact A, B a tendance à fuir vers les extrémités des deux organes de contact, en A' et B', suivant les directions 34, 36. En particulier, le pied de l'arc se dirige vers A' dans la direction 34 opposée à la chambre de coupure 16. Ce déplacement n'est pas favorable à une entrée de l'arc dans la chambre. Dans l'appareillage conventionnel, l'ionisation engendrée par l'arc en début d'ouverture est suffisante pour qu'un nouveau claquage d'arc ait lieu suivant une ligne de plus faible distance entre les deux contacts. La géométrie du pôle est telle que cette ligne se situe a proximité de la chambre et passe par l'extrémité libre B' de l'organe de contact mobile 12, de sorte que le nouvel arc s'étend dans celle-ci, alors que le premier arc s'éteint.Conventional apparatus of this type is represented by way of illustration in FIG. 1. A pole 10 of this apparatus comprises a movable contact member 12, a fixed contact member 14 and a separating chamber 16 with separators 18. The fixed contact member 14 comprises a contact zone 20 and a connection zone 22. Similarly, the movable contact member comprises a contact zone 24 and a connection zone 26. The two members 12, 14 are elongate and placed in the extension of one another so that in the closed position, the current lines 28 flowing between the two connection zones are substantially without loop. The movement of the movable contact member upon opening follows a direction substantially perpendicular to the direction of the current lines prior to opening, so that the electric arc 32 which is born between the contact zones 20, 24 at the last points of contact A, B tends to leak towards the ends of the two contact members, at A 'and B', along the directions 34, 36. In particular, the foot of the arc points to A in the direction 34 opposite to the breaking chamber 16. This displacement is not favorable to an entrance of the arc into the chamber. In conventional equipment, the ionization generated by the arc at the beginning of opening is sufficient for a new arc breakdown to take place along a line of smaller distance between the two contacts. The geometry of the pole is such that this line is located near the chamber and passes through the free end B 'of the movable contact member 12, so that the new arc extends into it, while the first arc goes out.

Ce mode de fonctionnement est satisfaisant lorsque les performances attendues sont faibles, avec des courants de surcharge inférieurs par exemple à 6 In, In étant le courant nominal. Elle n'est plus adaptée lorsque les performances recherchées sont plus élevées, par exemple avec des courants de surcharge atteignant 8 In, ou bien lorsque sont exigés des cycles de fermeture et d'ouverture en surcharge. En effet, le temps de coupure avec un tel dispositif est long, et la stagnation de l'arc à l'extrémité des organes de contact provoque une érosion excessive des zones de contact lorsque les courants de surcharge sont importants.This mode of operation is satisfactory when the expected performances are low, with overload currents lower, for example, than 6 I n , where n is the nominal current. It is no longer suitable when the required performances are higher, for example with overload currents reaching 8 I n , or when overloading and closing cycles are required. Indeed, the cut-off time with such a device is long, and the stagnation of the arc at the end of the contact members causes excessive erosion of the contact areas when the overload currents are large.

On sait par ailleurs qu'il est possible de diriger l'arc vers la chambre en adoptant un organe de contact fixe ayant une forme en U. Toutefois, une telle configuration, couramment utilisée pour les disjoncteurs, induit un encombrement important.It is also known that it is possible to direct the arc towards the chamber by adopting a fixed contact member having a U shape. However, such a configuration, commonly used for circuit breakers, induces a large size.

Le document FR 794 500 décrit un dispositif selon le préambule de la revendication 1.The document FR 794 500 describes a device according to the preamble of claim 1.

L'invention vise donc en premier lieu à palier les inconvénients de l'état de la technique sans augmenter notablement l'encombrement, et à faible coût. En particulier, elle vise à adapter un appareillage de coupure, notamment un interrupteur, de manière à limiter le déplacement du pied de l'arc électrique vers l'extrémité de l'un des organes de contact.The invention therefore aims first and foremost to overcome the drawbacks of the state of the art without significantly increasing congestion, and at low cost. In particular, it aims to adapt a switchgear, including a switch, so as to limit the movement of the foot of the electric arc to the end of one of the contact members.

Suivant l'invention, ces objectifs sont atteints grâce à un appareillage électrique de coupure, notamment interrupteur électrique, muni d'au moins une paire d'organes de contact séparables comprenant un premier organe de contact longiligne définissant un axe longitudinal ainsi qu'une première et une deuxième extrémités, et ayant une zone de contact du côté de sa première extrémité et une zone de raccordement électrique du côté de sa deuxième extrémité, et un deuxième organe de contact ayant une zone de contact, la paire d'organes de contact étant apte à prendre une position fermée dans laquelle les deux organes de contact sont en contact l'un avec l'autre par leur zones de contact respectives, et une position ouverte dans laquelle les deux organes de contact sont éloignés l'un de l'autre, le mouvement d'ouverture étant tel que lors de la séparation des deux organes de contact, la vitesse de la zone de contact du deuxième organe de contact par rapport au premier organe de contact ait une composante prédominante suivant un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du premier organe de contact, caractérisé en ce que le premier organe de contact comporte une fente disposée entre sa zone de contact et sa zone de raccordement, à proximité de sa zone de contact, et débouchant du côté du premier organe de contact faisant face à la zone de contact du deuxième organe de contact en position ouverte.According to the invention, these objectives are achieved by means of an electrical switchgear, in particular an electric switch, provided with at least one pair of separable contact members comprising a first elongated contact member defining a longitudinal axis and a first and a second end, and having a contact area on the side of its first end and an electrical connection area on the side of its second end, and a second contact member having a contact area, the pair of contact members being adapted to take a closed position in which the two contact members are in contact with each other by their respective contact areas, and an open position in which the two contact members are spaced apart from each other , the opening movement being such that during the separation of the two contact members, the speed of the contact zone of the second contact member with respect to the the first contact member has a predominant component along an axis perpendicular to the longitudinal axis of the first contact member, characterized in that the first contact member comprises a slot disposed between its contact zone and its connection zone, close to its contact zone, and opening on the side of the first contact member facing the contact zone of the second contact member in the open position.

Lorsque les organes de contact sont en position fermée, les lignes de courant se propagent dans le matériau du premier organe de contact approximativement suivant sa direction longitudinale. Lors de l'ouverture, les surfaces de contact effectif entre les deux organes de contact ont tendance à se déplacer dans le sens de l'ouverture, et les lignes de courant sont contraintes de contourner la fente et de suivre une direction approximativement parallèle au flanc de la fente situé du côté de la zone de contact. Au moment de la séparation des organes de contact, les lignes de courant incurvées dans le premier organe de contact sont relativement stables de sorte que le pied de l'arc a peu tendance à fuir vers l'extrémité libre de l'organe de contact. Du fait du mouvement de la tête de l'arc vers l'extrémité du deuxième organe de contact, qui s'effectue de la même manière que dans l'état de la technique décrit précédemment, l'arc s'éloigne globalement de l'extrémité libre du premier organe de contact.When the contact members are in the closed position, the current lines propagate in the material of the first contact member approximately according to its longitudinal direction. When opening, the effective contact surfaces between the two contact members tend to move in the direction of opening, and the current lines are forced to bypass the slot and follow a direction approximately parallel to the sidewall the slot located on the side of the contact area. At the time of separation of the contact members, the current lines curved in the first contact member are relatively stable so that the foot of the arc has little tendency to leak towards the free end of the contact member. Due to the movement of the head of the arc towards the end of the second contact member, which is carried out in the same manner as in the state of the art described above, the arc moves away generally from the free end of the first contact member.

La fente s'ouvre du côté du premier organe de contact où se trouve la zone de contact du deuxième organe de contact en position ouverte. La profondeur de la fente doit être suffisamment importante pour que l'incurvation des lignes de champ soit significative. Par ailleurs, elle ne doit pas être trop importante car l'épaisseur résiduelle de matériau doit être suffisante pour ne pas provoquer d'échauffement thermique destructif lorsque les organes de contact sont traversés par des courants de court-circuit. De préférence, la profondeur de la fente est comprise entre 1/3 et 2/3 de l'épaisseur totale du premier organe de coupure, mesurée suivant ledit axe perpendiculaire à l'axe longitudinal et dans lequel le déplacement d'ouverture a une composante prédominante. En pratique, de bon résultats ont été obtenus avec une profondeur de l'ordre de la moitié de l'épaisseur totale du premier organe de contact.The slot opens on the side of the first contact member where is the contact zone of the second contact member in the open position. The depth of the slot must be large enough that the curvature of the field lines is significant. Moreover, it should not be too important because the residual thickness of material must be sufficient not to cause destructive thermal heating when the contact members are traversed by short-circuit currents. Preferably, the depth of the slot is between 1/3 and 2/3 of the total thickness of the first cutoff member, measured along said axis perpendicular to the longitudinal axis and in which the opening displacement has a component predominant. In practice, good results have been obtained with a depth of the order of half the total thickness of the first contact member.

Les flancs de la fente peuvent être parallèles ou évasés, et la ligne médiane bissectrice de la fente peut être plus ou moins couchée par rapport à la perpendiculaire à l'axe longitudinal du premier organe de contact. En particulier, la fente peut s'étendre dans la profondeur de l'organe de contact dans une direction faisant un angle faible, compris entre -45° et +45°, avec la perpendiculaire à l'axe longitudinal du premier organe de contact.The flanks of the slot may be parallel or flared, and the median bisecting line of the slot may be more or less recumbent with respect to the perpendicular to the longitudinal axis of the first contact member. In particular, the slot may extend in the depth of the contact member in a direction making a small angle, between -45 ° and + 45 °, with the perpendicular to the longitudinal axis of the first contact member.

La largeur de la fente, c'est-à-dire la distance séparant les rebords de la fente, doit être suffisante pour éviter qu'un goutte de métal en fusion ne vienne obturer partiellement la fente et constituer un pont. De ce fait, il est avantageux de prévoir que la fente ait une largeur supérieure à 1 mm.The width of the slot, that is to say the distance separating the edges of the slot, must be sufficient to prevent a drop of molten metal does not partially close the slot and constitute a bridge. Therefore, it is advantageous to provide that the slot has a width greater than 1 mm.

Suivant un mode de réalisation, la fente a une largeur telle qu'un arc électrique s'étendant entre les zones de contact lorsque les organes de contact sont en position ouverte est susceptible de passer d'un rebord de la fente à l'autre. Ceci implique une largeur maximale à déterminer en fonction des performances de l'appareillage.According to one embodiment, the slot has a width such that an electric arc extends between the contact zones when the contact members are in position. open is likely to go from one edge of the slot to another. This implies a maximum width to be determined according to the performance of the apparatus.

Suivant un mode de réalisation la fente se prolonge, à l'intérieur du premier organe de contact, par une cavité s'étendant sensiblement le long de l'axe longitudinal du premier organe de contact.According to one embodiment, the slot extends, inside the first contact member, by a cavity extending substantially along the longitudinal axis of the first contact member.

Suivant un mode de réalisation, il comporte une masse ferromagnétique disposée à proximité de la fente et apte à favoriser le passage d'une arc électrique s'étendant entre les zones de contact, du bord de la fente situé du côté de la zone de contact à l'autre bord de la fente. Cette masse ferromagnétique est avantageusement constituée par une vis traversant la fente dans le sens de sa longueur, et dont la tête est dimensionnée de façon à provoquer l'effet souhaitée.According to one embodiment, it comprises a ferromagnetic mass disposed near the slot and adapted to promote the passage of an electric arc extending between the contact zones, the edge of the slot located on the side of the contact zone. at the other edge of the slot. This ferromagnetic mass is advantageously constituted by a screw passing through the slot in the direction of its length, and whose head is dimensioned so as to cause the desired effect.

De préférence, le premier organe de contact est fixe par rapport à un boîtier de l'appareillage et le deuxième organe de contact est mobile par rapport à ce boîtier. Toutefois, ce peut être également un organe de contact mobile. Selon un mode particulier de réalisation, ce peut être un contact mobile pontant, établissant le contact entre deux organes de contact fixes, auquel cas la zone de raccordement du premier organe de contact est elle-même une zone de contact avec l'un des organes de contact fixes.Preferably, the first contact member is fixed relative to a housing of the apparatus and the second contact member is movable relative to this housing. However, it can also be a mobile contact member. According to a particular embodiment, it may be a bridging mobile contact, establishing contact between two fixed contact members, in which case the connection zone of the first contact member is itself a contact zone with one of the organs. fixed contact.

De préférence, l'appareillage comporte en outre un dispositif d'extinction d'arc à séparateurs, disposé de telle manière qu'en position ouverte des organes de contact, il se trouve dans un demi espace délimité par un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du premier organe de contact et situé entre les deux extrémités du premier organe de contact, ce demi espace ne contenant pas la première extrémité du premier organe de contact. Selon un mode de réalisation, les séparateurs ont une forme en U, la partie médiane des séparateur ayant un rebord situé à proximité du rebord de la fente opposé à la zone de contact du premier organe de contact.Preferably, the apparatus further comprises a separator arc extinguishing device, arranged such that in the open position of the contact members, it is in a half-space delimited by a plane perpendicular to the axis longitudinally of the first contact member and located between the two ends of the first contact member, this half space not containing the first end of the first contact member. According to one embodiment, the separators have a U-shape, the median portion of the separator having a flange located near the flange of the slot opposite the contact area of the first contact member.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels:

  • la figure 1, discutée ci-dessus, représente un pôle d'un interrupteur de l'état de la technique :
  • la figure 2 représente une vue du dessus d'un interrupteur selon un premier mode de réalisation de l'invention, montrant des organes de contacts et des chambres de coupures ;
  • la figure 3 représente une vue en perspective des organes de contact de l'interrupteur selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 4 représente un pôle de l'interrupteur selon le premier mode de réalisation de l'invention, en position ouverte ;
  • la figure 5 représente un pôle d'un interrupteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 6 représente un pôle d'un interrupteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 7 représente un pôle d'un interrupteur selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the following description of various embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which:
  • FIG. 1, discussed above, represents a pole of a switch of the state of the art:
  • FIG. 2 represents a view from above of a switch according to a first embodiment of the invention, showing contact members and cut-off chambers;
  • FIG. 3 represents a perspective view of the contact members of the switch according to the first embodiment of the invention;
  • Figure 4 shows a pole of the switch according to the first embodiment of the invention, in the open position;
  • FIG. 5 represents a pole of a switch according to a second embodiment of the invention;
  • FIG. 6 represents a pole of a switch according to a third embodiment of the invention;
  • Figure 7 shows a pole of a switch according to a fourth embodiment of the invention.

En référence aux figures 2 à 4, un interrupteur quadripolaire 40 comporte quatre pôles 42, 44, 46, 48 disposés côte à côte dans des compartiments d'un boîtier en matière synthétique moulé. Les pôles sont tous semblables et comportent chacun une plage fixe amont 50 reliée au circuit amont et constituant un organe de contact fixe, une plage fixe aval 52 reliée au circuit électrique aval et constituant un organe de contact fixe, un organe de contact mobile pontant 54, et deux chambres de coupure 56, 58. L'organe de contact mobile 54 est monté rotatif autour d'un axe 60 perpendiculaire au plan de la figure 2. La construction du pôles est symétrique par rapport à l'axe 60, de sorte que la description d'un demi pôle sera suffisante pour décrire le pôle entier.Referring to Figures 2 to 4, a quadrupole switch 40 has four poles 42, 44, 46, 48 arranged side by side in compartments of a molded plastic housing. The poles are all similar and each comprise an upstream fixed range 50 connected to the upstream circuit and constituting a fixed contact member, a downstream fixed range 52 connected to the downstream electrical circuit and constituting a fixed contact member, a bridging contact member 54 , and two breaking chambers 56, 58. The movable contact member 54 is rotatably mounted about an axis 60 perpendicular to the plane of FIG. 2. The construction of the poles is symmetrical with respect to the axis 60, so that that the description of a half-pole will be sufficient to describe the whole pole.

Les organes de contact mobiles des différents pôles sont tous reliés mécaniquement, par une chaîne cinématique commune, à un mécanisme de commande connu en soi et non représenté, de sorte que la manipulation d'un organe de manoeuvre unique du mécanisme de commande permette la rotation simultanée des organes de contact mobiles des quatre pôles de l'interrupteur.The movable contact members of the various poles are all mechanically connected, by a common kinematic chain, to a control mechanism known per se and not shown, so that the manipulation of a single operating member of the control mechanism allows rotation. simultaneous moving contact members of the four poles of the switch.

L'organe de contact mobile pontant 54, visible en détails sur la figure 3, comporte de manière conventionnelle un support rotatif 62 en matière plastique comportant deux cavités 64, 66 le traversant radialement de part en part, et permettant chacune l'insertion d'un doigt métallique pontant 68, 70 et d'une lame élastique 72, 74 constituant un ressort de rappel. Chaque doigt 68, 70 est susceptible d'une légère translation parallèlement à l'axe de rotation 60 du support 62 et d'un léger pivotement de basculement par rapport au support 62, autour d'un axe géométrique imaginaire sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du support et aux doigts, la lame ressort 72, 74 rappelant constamment les deux doigts 68, 70 l'un vers l'autre vers une position de repos.The bridging mobile contact member 54, seen in detail in FIG. 3, conventionally comprises a rotary support 62 made of plastics material comprising two cavities 64, 66 passing therethrough radially from one side to the other, and each allowing the insertion of a bridging metal finger 68, 70 and an elastic blade 72, 74 constituting a return spring. Each finger 68, 70 is capable of a slight translation parallel to the axis of rotation 60 of the support 62 and a slight swinging pivot relative to the support 62, around an imaginary geometric axis substantially perpendicular to the axis rotation of the support and fingers, the blade spring 72, 74 constantly reminding the two fingers 68, 70 towards each other to a rest position.

Les deux doigts sont identiques. Chaque doigt est de construction symétrique par rapport à un plan médian contenant l'axe 60. A chacune de ses extrémités, le doigt comporte une zone de contact 76 bombée disposée en regard de l'autre doigt.The two fingers are identical. Each finger is of symmetrical construction with respect to a median plane containing the axis 60. At each of its ends, the finger has a convex contact zone 76 disposed opposite the other finger.

Chaque organe de contact fixe est constitué d'une pièce métallique longiligne qui comporte un alésage 80 du côté de l'une de ses extrémités, destiné au raccordement au circuit électrique, et matérialisant une zone de raccordement électrique, et une zone de contact 82 en couteau du côté de son autre extrémité. Une fente 84 sépare partiellement la zone de contact 82 de la partie de la pièce comportant le raccordement 80. L'épaisseur de matière résiduelle de l'organe de contact 50 au droit de la fente 84 est suffisante pour permettre sans échauffement destructif le passage d'un courant de 10 In pendant 20 secondes. Dans cet exemple de réalisation, la profondeur de la fente 84 est de l'ordre de la moitié de l'épaisseur de l'organe de contact. La fente présente un flanc 85 du côté de la zone de contact 82, un flanc 86 (visible sur la figure 2) situé du côté de la zone de raccordement et une ouverture orientée vers la zone où est destiné à se développer l'arc électrique généré par l'ouverture, c'est-à-dire vers la chambre de coupure 56.Each fixed contact member consists of an elongated metal part which has a bore 80 on the side of one of its ends, intended for connection to the electrical circuit, and embodying an electrical connection zone, and a contact zone 82 in knife on the side of his other end. A slot 84 partially separates the contact zone 82 from the part of the part comprising the connection 80. The thickness of residual material of the contact member 50 at the slot 84 is sufficient to allow without destructive heating the passage of a current of 10 I n for 20 seconds. In this embodiment, the depth of the slot 84 is of the order of half the thickness of the contact member. The slot has a flank 85 on the side of the contact zone 82, a flank 86 (visible in FIG. 2) situated on the side of the connection zone and an opening oriented towards the zone where the arc is intended to develop. generated by the opening, that is to say towards the breaking chamber 56.

Une vis 88 constituant une masse métallique est insérée dans le fond de la fente.A screw 88 constituting a metal mass is inserted into the bottom of the slot.

La zone de contact 82 de l'organe de contact fixe 50 s'étend sur les deux faces latérales de l'organe de contact fixe et constitue la zone susceptible d'entrer en contact avec les zones de contact 76 correspondantes des doigts 68, 70 de l'organe de contact mobile. Chaque extrémité de la paire de doigts 68, 70 forme une pince qui, en position fermée sur la figure 3, vient pincer la zone de contact 82 en forme de couteau de l'organe de contact fixe correspondant.The contact zone 82 of the fixed contact member 50 extends on the two lateral faces of the fixed contact member and constitutes the zone capable of coming into contact with the corresponding contact areas 76 of the fingers 68, 70 of the movable contact member. Each end of the pair of fingers 68, 70 forms a clamp which, in the closed position in FIG. 3, pinches the knife-shaped contact zone 82 of the corresponding fixed contact member.

Les chambres de coupure 56, 58, visibles sur la figure 2, sont semblables et comportent chacune de manière conventionnelle deux séparateurs 90 disposés sensiblement parallèlement à l'organe de contact fixe correspondant. Les séparateurs 90 ont une forme en U permettant le passage de l'extrémité correspondante des doigts 68, 70 de l'organe mobile, avec une partie médiane 92 et deux branches latérales 94.The cutoff chambers 56, 58, visible in FIG. 2, are similar and each comprises, in a conventional manner, two separators 90 arranged substantially parallel to the corresponding fixed contact member. The separators 90 have a U-shape allowing the passage of the corresponding end of the fingers 68, 70 of the movable member, with a median portion 92 and two lateral branches 94.

L'ouverture du mécanisme sera décrite par référence à la séparation entre l'organe de contact mobile 54 et l'organe de contact fixe 50, étant bien entendu que simultanément a lieu la séparation entre l'organe de contact mobile 54 et l'autre organe de contact fixe 52. Cette ouverture s'effectue de la manière suivante.The opening of the mechanism will be described with reference to the separation between the movable contact member 54 and the fixed contact member 50, it being understood that simultaneously the separation between the movable contact member 54 and the other fixed contact member 52 takes place. This opening takes place in the following manner.

La position fermée permet de définir un axe longitudinal 100 de l'organe de contact fixe, passant par la zone de raccordement 80 et la partie de la zone de contact 82 constituant la surface de contact effectif entre l'organe de contact fixe 50 et les doigts 68, 70. Cet axe constitue en quelque sorte une ligne médiane longitudinale de l'organe de contact fixe. Les lignes de courant dans le matériau constitutif de l'organe de contact fixe suivent approximativement cet axe 100 allant directement de la zone de raccordement à la surface de contact effectif. La fente 84 ne constitue pas alors un obstacle significatif pour les lignes de courant.The closed position makes it possible to define a longitudinal axis 100 of the fixed contact member, passing through the connection zone 80 and the portion of the contact zone 82 constituting the effective contact surface between the fixed contact member 50 and the fingers 68, 70. This axis is in a way a longitudinal center line of the fixed contact member. The current lines in the constituent material of the fixed contact member approximately follow this axis 100 going directly from the connection zone to the effective contact surface. The slot 84 does not then constitute a significant obstacle for the power lines.

Lorsque le mécanisme d'ouverture provoque la rotation du support 62 dans le sens 102 de l'ouverture, vers la position ouverte de la figure 4, les doigts 68, 70 glissent le long de la zone de contact en couteau 82, tout en se rapprochant l'un de l'autre par l'action des deux lames ressorts 72, 74. La surface de contact effectif entre le couteau 82 et chaque doigt se déplace rapidement vers l'arrête du couteau 82, avant que les doigts 68, 70 ne se séparent totalement de l'organe de contact fixe 50.When the opening mechanism causes the support 62 to rotate in the direction 102 of the opening, towards the open position of FIG. 4, the fingers 68, 70 slide along the knife contact zone 82, while approaching one another by the action of the two leaf springs 72, 74. The effective contact surface between the knife 82 and each finger moves rapidly towards the edge of the knife 82, before the fingers 68, 70 do not separate completely from the fixed contact member 50.

L'axe 60 est éloigné de l'axe 100, de sorte que le vecteur vitesse initial de la zone de contact de l'organe mobile lors de l'ouverture du pôle, qui est a une composante importante suivant l'axe longitudinal 100. Toutefois, à l'instant de la séparation des contact, l'organe mobile a déjà couvert une course de l'ordre de 15°, et le vecteur vitesse de la zone de contact du contact mobile au moment de la séparation des zones de contact a une composante prédominante dans la direction 102 perpendiculaire à l'axe longitudinal 100, la composante résiduelle parallèle à l'axe 100 étant plus faible.The axis 60 is distant from the axis 100, so that the initial velocity vector of the contact zone of the movable member during the opening of the pole, which is a significant component along the longitudinal axis 100. However, at the moment of separation of the contacts, the movable member has already covered a stroke of the order of 15 °, and the velocity vector of the contact zone of the moving contact at the time of the separation of the contact zones has a predominant component in the direction 102 perpendicular to the longitudinal axis 100, the residual component parallel to the axis 100 being lower.

Entre le début du mouvement d'ouverture et l'instant de séparation des organes de contact, les lignes de courant dans le matériau de l'organe de contact fixe s'orientent de manière à suivre le mouvement de la surface de contact effectif. Elles s'incurvent et prennent une forme en L pour contourner la fente, et s'orientent approximativement parallèlement au flanc de la fente situé du côté de la zone de contact 82.Between the beginning of the opening movement and the moment of separation of the contact members, the current lines in the material of the fixed contact member are oriented to follow the movement of the effective contact surface. They curve and take an L-shaped shape to bypass the slot, and are oriented approximately parallel to the side of the slot located on the side of the contact zone 82.

Un arc électrique nait entre les derniers points en contact de l'organe de contact fixe 50 et de l'organe de contact mobile 54. A ce moment, les lignes de courant dans le matériau de l'organe de contact fixe 50 sont relativement parallèles au flanc 85 de la fente 84 situé du côté de la zone de contact 82. Cet effet est d'autant plus accentué que la fente 84 est profonde et que le dernier point de contact est proche du rebord de la fente 84.An electric arc arises between the last points in contact of the fixed contact member 50 and the movable contact member 54. At this moment, the current lines in the material of the fixed contact member 50 are relatively parallel. the side 85 of the slot 84 located on the side of the contact zone 82. This effect is even more accentuated than the slot 84 is deep and the last point of contact is close to the edge of the slot 84.

Du fait de cette orientation des lignes de courant, le pied de l'arc électrique a peu tendance à s'éloigner vers l'extrémité libre de l'organe de contact fixe 50. La migration de la tête de l'arc vers l'extrémité des doigts 68, 70 de l'organe de contact mobile 54, conjuguée à l'ionisation engendrée par l'arc, permet la stabilisation de l'arc électrique à proximité du rebord du flanc 85 de la fente 84, puis la migration de l'arc dans la chambre.Due to this orientation of the current lines, the foot of the electric arc has little tendency to move towards the free end of the fixed contact member 50. The migration of the head of the arc towards the end of the fingers 68, 70 of the movable contact member 54, combined with the ionization generated by the arc, allows the stabilization of the electric arc near the edge of the sidewall 85 of the slot 84, then the migration of the bow in the room.

Ce saut de l'arc est favorisé par l'effet magnétique dû à la présence d'une masse ferromagnétique constituée par la vis dont la tête est calibrée en conséquence.This jump of the arc is favored by the magnetic effect due to the presence of a ferromagnetic mass constituted by the screw whose head is calibrated accordingly.

D'un point de vue dimensionnel, l'observation de certaines règles empiriques semble favoriser le fonctionnement optimal de l'appareillage. Si l'on recherche simplement la stabilisation rapide du pied de l'arc à proximité de la chambre de coupure, sur le rebord du flanc 85 de la fente 84, la fente peut avantageusement être placée sous la chambre de coupure, comme l'illustrent les figures 2 à 4, en face de la partie médiane 92 des séparateurs 90, relativement éloignée de l'extrémité libre de l'organe de contact mobile 54.From a dimensional point of view, the observation of certain empirical rules seems to favor the optimal functioning of the apparatus. If one simply seeks the rapid stabilization of the foot of the arc near the interrupting chamber, on the edge of the sidewall 85 of the slot 84, the slot can advantageously be placed under the breaking chamber, as illustrated FIGS. 2 to 4, in front of the middle portion 92 of the separators 90, relatively remote from the free end of the movable contact member 54.

La forme de la fente peut considérablement varier suivant la configuration des organes de contact. La figure 5 montre diverses orientations possibles de la fente. La figure 6 représente une fente 84 se prolongeant à l'intérieur de l'organe de contact fixe par une cavité 96 orientée longitudinalement.The shape of the slot can vary considerably depending on the configuration of the contact members. Figure 5 shows various possible orientations of the slot. Figure 6 shows a slot 84 extending inside the fixed contact member by a cavity 96 oriented longitudinally.

Si l'on souhaite éloigner davantage le pied de l'arc de la zone de contact et éviter tout risque de retour du pied de l'arc vers la zone de contact, il est utile de favoriser un saut de l'arc du rebord du flanc 85 au rebord de flanc 86 de la fente 84. Pour ce faire, l'extrémité libre des doigts 68, 70 de l'organe de contact mobile 54 est avantageusement située, au début de l'ouverture, à la hauteur du rebord du flanc 85 de la fente 84 situé du côté de la zone de contact 82. Le rebord de la partie médiane 92 des séparateurs 90 faisant face à l'organe de contact mobile 54 est avantageusement située à la hauteur de l'autre rebord de la fente. Un tel agencement est représenté sur la figure 7 qui montre une fente 84 évasée dont les flancs 85, 86 ne sont pas parallèles. Le rebord situé du côté opposé à la zone de contact 82 présente une arrête vive, destinée à accueillir le pied de l'arc après le saut de la fente. Une vis à tête large ou une masse en matériau ferromagnétique 88 est placée dans un alésage indépendant de la fente, dans une position destinée à maximiser l'effet magnétique. En effet, les lignes de courant ont tendance à contourner la masse ferromagnétique, soit en passant sous la fente, soit en choisissant le chemin le plus court, vers l'arrête vive de la fente opposée aux zones de contact. Dès qu'une amorce d'arc a lieu sur l'arrête vive, la masse ferromagnétique empêche tout réamorçage du côté de la zone de contact de l'organe de contact fixe.If it is desired to further move the foot of the arc from the contact zone and avoid any risk of return of the foot of the arc towards the contact zone, it is useful to favor a jump of the arc of the edge of the flank 85 to flank flange 86 of slot 84. To do this, the free end of the fingers 68, 70 of the movable contact member 54 is advantageously located, at the beginning of the opening, at the height of the flange of the flank 85 of the slot 84 located on the side of the contact zone 82. The edge of the middle portion 92 of the separators 90 facing the movable contact member 54 is advantageously located at the height of the other edge of the slot . Such an arrangement is shown in Figure 7 which shows a flared slot 84 whose flanks 85, 86 are not parallel. The flange located on the side opposite the contact zone 82 has a sharp edge, intended to accommodate the foot of the arc after the jump of the slot. A wide-headed screw or a mass of ferromagnetic material 88 is placed in a bore independent of the slot, in a position intended to maximize the magnetic effect. Indeed, the current lines tend to bypass the ferromagnetic mass, either by passing under the slot, or by choosing the shortest path, towards the sharp edge of the slot opposite to the contact zones. As soon as an arc start takes place on the live edge, the ferromagnetic mass prevents any rebooting on the side of the contact zone of the fixed contact member.

Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus. En particulier, il est à noter que l'effet de la fente n'est pas lié à la cinématique des contacts mobiles : l'enseignement de l'invention est applicable aussi bien à des organes de contact mobiles en translation qu'à des organes de contact mobiles en rotation. Le fait que, dans le premier mode de réalisation de l'invention, l'organe de contact mobile soit pontant, n'est nullement limitatif.Naturally, the invention is not limited to the embodiments described above. In particular, it should be noted that the effect of the slot is not related to the kinematics of the moving contacts: the teaching of the invention is applicable both to moving contact members in translation and to organs mobile contact in rotation. The fact that, in the first embodiment of the invention, the movable contact member is bridging, is not limiting.

La présence d'une masse métallique n'est pas toujours nécessaire, et la vis peut être le cas échéant omise.The presence of a metal mass is not always necessary, and the screw may be omitted if necessary.

Les organes de contact ne sont pas nécessairement du type à couteau et à pince, et l'invention est également applicable à d'autres types d'organes de contact.The contact members are not necessarily of the knife and clamp type, and the invention is also applicable to other types of contact members.

L'invention est applicable non seulement aux interrupteurs, mais également à d'autres appareillages électriques de coupure, notamment à des disjoncteurs.The invention is applicable not only to switches, but also to other electrical switchgear, including circuit breakers.

Dans les exemples de réalisation ci-dessus, l'organe de contact fixe portant la fente est obtenue par découpe dans une plaque de cuivre. Alternativement, il est possible de fabriquer la pièce par matriçage, auquel cas la fente est obtenue par refoulement de la matière. Ce procédé permet d'augmenter la section de la partie en cuivre au droit de la fente, dans le sens perpendiculaire au plan de la figure 2, les faces latérales de la pièce prenant alors un aspect bombé. Une telle forme limite l'échauffement thermique par effet Joule.In the embodiments above, the fixed contact member carrying the slot is obtained by cutting in a copper plate. Alternatively, it is possible to fabricate the part by stamping, in which case the slot is obtained by repressing the material. This method increases the section of the copper portion to the right of the slot, in the direction perpendicular to the plane of Figure 2, the lateral faces of the piece then taking a convex appearance. Such a shape limits thermal heating by Joule effect.

Claims (9)

  1. Electrical switchgear apparatus (40), in particular an electrical switch, equipped with at least one pair of separable contact means (50, 54) comprising a first long, slender contact means (50) defining a longitudinal axis (100) and a first and a second ends and having a contact zone (82) on the same side as its first end and an electrical connection zone (80) on the same side as its second end, and a second contact means (54) having a contact zone (76), the pair of contact means (50, 54) being able to take a closed position in which the two contact means (50, 54) are in contact with one another via their respective contact zones (82, 76), and an open position in which the two contact means (50, 54) are separated from one another, the opening movement being such that when separation of the two contact means (50, 54) takes place, the speed of the contact zone (76) of the second contact means (54) with respect to the first contact means (50) has a predominant component parallel to an axis (102) perpendicular to the longitudinal axis (100) of the first contact means, the first contact means comprising a slot (84) arranged between its contact zone (82) and its connection zone (80), close to its contact zone (82), and opening out on the same side as the first contact means (50) facing the contact zone (76) of the second contact means (54) in the open position, characterized in that a ferromagnetic earth (88) is arranged close to the slot (84), said earth being designed to foster passage of an electric arc extending between the contact zones (82, 76), from the edge of the slot (84) situated on the side where the contact zone is situated to the other edge of the slot.
  2. Electrical switchgear apparatus according to claim 1, characterized in that the depth of the slot (84) is comprised between 1/3 and 2/3 of the total thickness of the first contact means (50), measured along said axis (102) perpendicular to the longitudinal axis (100) and in which the opening movement has a predominant component.
  3. Electrical switchgear apparatus according to any one of the foregoing claims, characterized in that the slot (84) extends in the depth of the contact means in a direction forming a small angle, comprised between -45° and +45°, with said axis (102) perpendicular to the longitudinal axis (100) of the first contact means (50).
  4. Electrical switchgear apparatus according to any one of the foregoing claims, characterized in that the slot (84) has a width larger than 1 mm.
  5. Electrical switchgear apparatus according to any one of the foregoing claims, characterized in that the slot (84) has a width such that an electric arc extending between the contact zones (82, 76) when the contact means (50, 54) are in the open position is able to pass from one edge of the slot (84) to the other.
  6. Electrical switchgear apparatus according to any one of the foregoing claims, characterized in that the slot (84) is extended, inside the first contact means (50), by a cavity (96) extending appreciably along the longitudinal axis (100) of the first contact means.
  7. Electrical switchgear apparatus according to any one of the foregoing claims, characterized in that the first contact means (50) is stationary with respect to a case of the apparatus and that the second contact means (54) is movable with respect to this case.
  8. Electrical switchgear apparatus according to any one of the foregoing claims, characterized in that it comprises in addition an arc extinguishing device (56) with separators (90), arranged in such a way that in the open position of the contact means (50, 54) it is located in a half-space bounded by a plane perpendicular to the longitudinal axis (100) of the first contact means and situated between the two ends of the first contact means (50), this half-space not containing the first end of the first contact means (50).
  9. Electrical switchgear apparatus according to claim 8, characterized in that the separators (90) are U-shaped, the median part of the separators having an edge situated close to the edge of the slot opposite from the contact zone of the first contact means.
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