EP1047090A1 - Disjoncteur limiteur comportant un accumulateur d'énergie auxiliaire - Google Patents

Disjoncteur limiteur comportant un accumulateur d'énergie auxiliaire Download PDF

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EP1047090A1
EP1047090A1 EP00410027A EP00410027A EP1047090A1 EP 1047090 A1 EP1047090 A1 EP 1047090A1 EP 00410027 A EP00410027 A EP 00410027A EP 00410027 A EP00410027 A EP 00410027A EP 1047090 A1 EP1047090 A1 EP 1047090A1
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EP
European Patent Office
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support
finger
circuit breaker
energy
relative
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EP00410027A
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German (de)
English (en)
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EP1047090B1 (fr
Inventor
Alain Brouillat
Jean-Philippe Herpin
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
    • H01H77/104—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement with a stable blow-off position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/504—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release provided with anti-rebound means

Definitions

  • the invention relates to a low voltage limiting circuit breaker, and more particularly to a high caliber low voltage circuit breaker.
  • the spring of the bistable device combines several functions. It is intended first of all to ensure contact pressure between the fixed contact member and the contact finger when the circuit breaker is closed, which is relatively independent of the state of wear and circuit breaker manufacturing tolerances. This contact pressure is otherwise determining for the repulsion threshold beyond which the electromagnetic forces will lead the finger to its repulsed position. When the finger has rotated beyond the neutral, the spring also serves to confirm repulsion and / or to prevent a rebound of the finger, since it prohibits the return of the finger to the non-repulsed position.
  • the energy accumulator of the opening mechanism must overcome the resistance of the spring of the bistable device.
  • this passage should preferably be made at the start of the opening stroke, in order to limit the size of the compartment of the circuit breaker where the contacts are located.
  • the support must rotate quickly enough, on passing from the intermediate tilting position, so that the return force of the spring of the bistable device does not give rise, after the transition from neutral to a significant approximation between the finger and the fixed contact.
  • the spring of the opening mechanism must simultaneously accelerate the support and compress the spring of the bistable device. In energy terms, it must simultaneously supply the spring of the bistable device with the energy necessary for it reaches its maximum potential energy state, and provide support the kinetic energy necessary for its rapid displacement towards the open position. Also remember that the spring of the opening mechanism must also ensure only the rapid opening of the circuit breaker in the event of tripping on low overcurrent.
  • the invention therefore aims to remedy the drawbacks of the state of the art, and in particular to allow the use of movable contact members with mechanisms identical bistables for limiting circuit breakers including opening mechanisms have variable characteristics, especially at the start of the opening stroke. She aims also to allow a dimensioning of the opening mechanism of a limiting circuit breaker, independent of the number of poles. Another objective of the invention is to make the acceleration at the start of the opening stroke of the support of an organ mobile contact relatively independent of the type of opening mechanism used artwork. Another objective of the invention is to limit the energy to be dissipated at the end of opening stroke, without significantly increasing either the opening stroke or the size of the device. Another objective is to minimize the energy required when opening.
  • each pole further comprises an auxiliary mechanism comprising one or more several energy accumulators recalling the support to its open position on all or part of the travel of the support between its closed position and the position intermediate tilting, but no longer beyond the intermediate position of tilting. It is then possible to adjust the acceleration at the start of the race opening by judiciously choosing the power of the second accumulator.
  • the energy accumulator (s) of the auxiliary mechanism do not act on the support when it is between its intermediate position tilt and its open position. Beyond the tilting position, the support does not need a lot of energy to reach its open position, so that the contribution of the second accumulator is no longer necessary.
  • an accumulator supplying energy to the support for at least part of its travel between the closed position and the intermediate tilting position, and storing energy on a part at less of the travel of the support between the intermediate position and the position opening hours.
  • This accumulator can for example comprise a spring whose position of rest corresponds to the relative tilting position, acting in compression in below and in traction beyond. This further limits the energy remaining to dissipate in the end of travel stops the opening mechanism at the end of travel opening hours.
  • the energy accumulator (s) of the auxiliary mechanism of each pole are such that when moving the mobile support of the pole in question, they release an energy greater than or equal to that necessary to bring the bistable mechanisms of the pole considered up to their maximum potential energy.
  • This arrangement is particularly advantageous for a multipole circuit breaker comprising a control mechanism common to all the poles. Indeed, it is then even easier to size the opening spring independently of the number of poles, while limiting its power.
  • the circuit breaker further comprises means hanging.
  • This arrangement favors the passage from the intermediate position of tilting to the open position. It therefore makes it possible to limit the kinetic energy necessary for passage from the intermediate tilting position. This allows therefore limit the power of the auxiliary mechanism and further limit the energy to be dissipated in the opening end-of-travel stops.
  • the energy accumulator (s) of the mechanism auxiliary each comprise a spring disposed between the housing and the support.
  • the housing includes polar compartments each containing one of said poles, the spring of each energy accumulator of the auxiliary mechanism of each pole being arranged in the corresponding polar compartment.
  • the spring is a compression spring arranged at the interior of a cylinder closed by a piston head capable of coming into contact with the support and transmit the force of the compression spring to it.
  • a compression spring arranged at the interior of a cylinder closed by a piston head capable of coming into contact with the support and transmit the force of the compression spring to it.
  • other types of springs can be envisaged, for example torsion springs or bending.
  • a low-voltage limiter multi-pole circuit breaker high caliber 10 includes a housing 12 divided into a front compartment 14 and a rear compartment 16 by an intermediate wall 18.
  • a window 20 made in the intermediate wall allows communication between the front compartments and later.
  • the front compartment 14 serves as a housing for a control device 22, which includes an energy storage closure mechanism 24 and a mechanism 26.
  • This device is known per se and we will refer for more details to document FR-A-2 589 626.
  • the mechanism opening 26 includes a toggle device which includes two links 28, 30 articulated to each other by a pivot axis 32, the lower link 30 of transmission being coupled to a crank 34 of a switching rod 36.
  • An opening spring 38 is anchored between the crank 34 and a fixed cleat of deduction 40.
  • the rear compartment 16 serves as a housing for the switching rod 36 and for a plurality of poles 42 arranged side by side along a pivot axis 44 of the switching rod 36, in elementary compartments separated by watertight bulkheads substantially parallel to the plane of Figures 1 to 5.
  • Each pole 42 comprises a fixed contact member 46 connected to a connection pad 48, a movable contact member 50 connected to a connection pad 52 and a chamber arc extinguishing device 54 fitted with metal separators 56.
  • the contact member mobile 50 includes a mobile support 58 mounted to pivot about an axis geometric 60 fixed relative to the housing, and a contact finger 62 pivoting around of a geometric axis 64 fixed relative to the housing, and eccentric relative to the axis 60.
  • a connecting rod 66 couples the support 58 to the switching bar 36.
  • One end of the finger 62 supports a contact pad 68 intended to ensure the contact with a contact pad 70 supported by the fixed contact member 46.
  • the other end of the finger 62 constitutes a cam 72 with two ramps 74, 76 on the one hand and on the other from a top dead center 78.
  • elastic energy accumulator comprising a spring 82 guided in a cage 84 and pushing out of it a rod 86 supporting a rotary roller 88.
  • the roller 88 is thus permanently in contact with the cam 72.
  • the elastic energy accumulator constitutes with the cam 72 a bistable mechanism 80.
  • an elastic energy accumulator auxiliary 90 visible in its relaxed state in FIG. 5, and comprising a spring 92 compression tending to push towards the support 58 a head 94 guided in translation in a cylinder 96 fixed relative to the housing 12.
  • the front part of the head 94 comprises a bead 98 intended to cooperate radially with the cylinder to provide guidance, and axially with a flange 100 partially closing the cylinder and forming limit stop.
  • a hooking device 102 visible in detail in FIG. 6, comprises an arm 104 pivoting around a fixed axis 106 and resiliently recalled, clockwise on the figure, by a torsion spring 108.
  • a movable stop 110 is located at the end of the arm 104 and cooperates with a stepped surface 112 of finger 62.
  • the arm has in addition to a lug 114, capable of cooperating with a cam 116 located on the support 58.
  • the intermediate wall 18 supports an end of travel stop 118 made of material elastomer.
  • the operation of the device is as follows.
  • the contact pads 68, 70 are in contact with each other and ensure the closure of the electrical circuit between the ranges of connection 48, 52.
  • the spring 82 of the bistable mechanism 80 is compressed and the roller 88 cooperates with the ramp 74 so as to ensure contact pressure between the pads 68, 70.
  • the electromagnetic forces tend to rotate finger 62 around its axis clockwise on the figures, and the bistable mechanism 80 tends to oppose this pivoting.
  • the finger 62 pivots and passes the neutral point 78 of the bistable mechanism 80, represented in FIG. 2.
  • the roller 88 cooperates with the ramp 76 and contributes to pushing the finger 62 towards the end of travel stop 118, up to the position of FIG. 3.
  • the stop 118 acts as a shock absorber and allows, by absorbing the excess kinetic energy, to avoid a rebound of the finger 62.
  • the stop 110 of the hooking device 102 pivots under the stress of its spring 108 and remains in contact with the stepped surface 112 of the finger 62, so that the hooking mechanism 102 prohibits the return of the finger 62 to the low position.
  • the roller 88 cooperates with the ramp 76 and apply a force on finger 62 whose moment tends to rotate the finger 62 clockwise around the axis 64.
  • the damper 118 then plays the role an end of travel stop, so that the finger 62 remains stationary; So this is the roller 88 which disappears by compressing the spring 82.
  • the accumulator auxiliary energy 80 of each pole repels the corresponding support 58.
  • the head 94 of the auxiliary accumulator 80 reaches its end position when the support 58 reaches the intermediate tilting position of FIG. 4, so that the contact between the head of the auxiliary accumulator and the support ceases.
  • the closure can be triggered by action on a closing latch which releases a closing spring, pivoting the bar switching from its position in FIG. 6 to its closed position in FIG. 1.
  • the bar 36 drives the support 58 counterclockwise and the finger 62, urged only by the roller 88 which follows the movement of the support 58, is also trained.
  • the support 58 compresses and recharges the spring 92 the auxiliary accumulator 90 at the end of the closing stroke. this allows incidentally to limit the impact at the end of the closing stroke.
  • each pole comprises a single contact finger 62, a single bistable mechanism 80 and a auxiliary battery 90 single.
  • it may be advantageous to plan a plurality of fingers per pole for example three or five identical fingers pivoting around a common axis 64.
  • Each finger must then be activated by a mechanism bistable, which can be common to several fingers or independent for each finger, so that each finger is stressed by a different spring.
  • Support 58 remains unique to each pole.
  • an auxiliary accumulator 90 comprising several springs arranged in parallel.
  • three springs arranged in parallel and each acting on a different head allow to obtain interesting dimensional characteristics.
  • auxiliary accumulators it is advantageous to size the auxiliary accumulators in such a way so that they release together when they relax an energy greater than that necessary to compress the spring of the bistable mechanism.
  • the attachment mechanism 102 performs two functions: it on the one hand serves as an anti-rebound, in the sense that it avoids, in the event of a short circuit of very high intensity generating significant electrodynamic forces, that the finger, arrived in the position of FIG. 3 and coming to strike the shock absorber 118 violently, do not rebounds and does not come back to close the contact; moreover, it prevents the pivoting of the finger 62 during opening, when the support 58 has just exceeded the position intermediate tipping.
  • the anti-rebound function is then assumed exclusively by the bistable mechanism 80, assisted if necessary by the end shock absorber stroke 118. As for the movement beyond the intermediate tilting position, it can be limited in size until it becomes imperceptible, if the speed of the support 58 when passing from the tilting position is sufficient.
  • the stop 118 performs two functions: on the one hand it acts as an anti-rebound since it absorbs part of the kinetic energy at the end of travel of the finger 62 towards its repulsed position; it also allows to immobilize the finger 62 when the support 58 pivots from its closed position to its intermediate tilting position.
  • these two functions can be performed by different bodies.
  • An end stop repulsion stroke of the finger can for example be arranged on the support 58, and a independent stopper arranged on the housing. This arrangement allows lifting together the support 58 and the finger 62 repulsed in a first part of the travel of the support 58 to its open position, before finger 62 meets the stop of the housing and does not stop in relation to it.
  • the invention has been described with reference to a limiting circuit breaker whose fingers pivot around a geometrical axis 64 fixed relative to the housing.
  • she is also applicable to a limiting circuit breaker as described for example in the document GB-A-1 564 412, the fingers of which pivot about an axis fixed relative to to the pivoting support itself around a fixed axis relative to the housing, and offset by compared to the previous one.
  • the switching bar 36 and the support 58 can constitute a single piece, in which case the connecting rod 66 disappears and the linkage 28, 30, 32 of the mechanism control is directly articulated by one of its ends on the support.
  • This configuration corresponds to the mechanism of document GB-A-1 564 412.
  • the invention is applicable regardless of the type of opening mechanism and closing of the circuit breaker.

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Abstract

Un disjoncteur basse tension limiteur comporte un organe de contact fixe et un organe de contact mobile 50 comportant lui-même un support 58 pivotant autour d'un axe fixe 60 entre une position de fermeture et une position d'ouverture, un doigt de contact 62 pivotant autour d'un axe fixe 64 entre une position non répulsée et une position répulsée, et un dispositif bistable 80 comportant un ressort 82 disposé entre le support 58 et le doigt 62. Lorsque le doigt 62 est positionné dans sa position répulsée et que le support 58 pivote de sa position de fermeture vers sa position d'ouverture, il entraîne le doigt 62 dans sa position non répulsée. Une partie de l'énergie nécessaire pour passer le point mort du dispositif bistable 80 est fournie par un ressort 92 qui rappelle le support 58 vers sa position d'ouverture uniquement au début de l'ouverture, ce qui permet de ne pas surdimensionner le ressort d'ouverture du disjoncteur. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un disjoncteur limiteur basse tension, et plus particulièrement un disjoncteur limiteur basse tension de calibre élevé.
Le document GB-A-1 564 412 décrit un disjoncteur limiteur basse tension de calibre élevé, comportant
  • un boítier ;
  • un mécanisme d'ouverture comportant au moins un accumulateur d'énergie ;
  • un ou plusieurs pôles comportant chacun :
    • un organe de contact fixe par rapport au boítier ;
    • une butée fixe par rapport au boítier ;
    • un organe de contact mobile comportant :
      • un support mobile relativement au boítier entre une position de fermeture et une position d'ouverture ;
      • au moins un doigt de contact mobile relativement au support entre une position non répulsée et une position répulsée ;
      • au moins un mécanisme bistable comportant un ressort disposé entre le support et le doigt de telle manière qu'il passe par un maximum d'énergie potentielle lorsque le doigt et le support sont situés dans une position de point mort relativement l'un à l'autre, qu'il tende à rappeler le doigt vers sa position répulsée lorsque le doigt est situé relativement au support entre sa position répulsée et la position de point mort, et qu'il tende à rappeler le doigt vers sa position non répulsée lorsque le doigt est situé relativement au support entre sa position non répulsée et la position de point mort ;
    la butée étant disposée de telle manière que lorsque le doigt est positionné dans sa position répulsée et que le support passe de sa position de fermeture à sa position d'ouverture, le doigt, une fois en contact avec la butée, reste en contact avec celle-ci jusqu'à ce que le support dépasse une position intermédiaire de basculement relativement au boítier, correspondant à la position relative de point mort par rapport au doigt,
le mécanisme d'ouverture étant lié cinématiquement au support de manière à rappeler le support vers sa position d'ouverture lorsque le support se trouve dans sa position de fermeture.
Le ressort du dispositif bistable cumule plusieurs fonctions. Il est destiné tout d'abord à assurer une pression de contact entre l'organe de contact fixe et le doigt de contact lorsque le disjoncteur est fermé, qui soit relativement indépendante de l'état d'usure et des tolérances de fabrication du disjoncteur. Cette pression de contact est par ailleurs déterminante pour le seuil de répulsion au delà duquel les forces électromagnétiques entraíneront le doigt vers sa position répulsée. Lorsque le doigt a pivoté au delà du point mort, le ressort sert également à confirmer la répulsion et/ou à empêcher un rebond du doigt, puisqu'il interdit le retour du doigt en position non répulsée. Avant de pouvoir fermer de nouveau le disjoncteur, il est donc nécessaire de libérer l'accumulateur d'énergie du mécanisme d'ouverture, qui entraíne le barreau et avec lui le support de l'organe de contact mobile en position d'ouverture, et qui permet au doigt de pivoter en position non répulsée par coopération avec la butée.
Dans un tel dispositif, l'accumulateur d'énergie du mécanisme d'ouverture doit vaincre la résistance du ressort du dispositif bistable. Or ce passage doit de préférence être fait en début de course d'ouverture, afin de limiter l'encombrement du compartiment du disjoncteur où se trouvent les contacts. Le support doit pivoter quant à lui suffisamment rapidement, au passage de la position intermédiaire de basculement, pour que la force de rappel du ressort du dispositif bistable ne donne pas lieu, après le passage du point mort, à un rapprochement important entre le doigt et le contact fixe.
Par conséquent, le ressort du mécanisme d'ouverture doit simultanément accélérer le support et comprimer le ressort du dispositif bistable. En termes énergétiques, il doit simultanément fournir au ressort du dispositif bistable l'énergie nécessaire pour que celui-ci atteigne son état d'énergie potentielle maximale, et fournir au support l'énergie cinétique nécessaire à son déplacement rapide vers la position d'ouverture. Rappelons également que le ressort du mécanisme d'ouverture doit également assurer seul l'ouverture rapide du disjoncteur en cas de déclenchement sur faible surintensité.
Pour concilier ces contraintes, on prévoit généralement un accumulateur d'énergie d'ouverture puissant. Toutefois cette solution n'est pas sans inconvénient, puisque l'énergie libérée lors de l'ouverture doit être dissipée dans les butées de fin de course d'ouverture, de sorte que la puissance du ressort est déterminante pour le coût et l'encombrement du disjoncteur. De plus, il est nécessaire de prévoir des mécanismes d'ouverture différents suivant le nombre de pôles du disjoncteur. Rappelons que l'on rencontre non seulement des disjoncteurs monopolaires, tripolaires et quadripolaires, mais également, pour les calibres élevés où chaque phase est connectée à deux pôles en parallèle ou en série, des disjoncteurs hexapolaires voire octopolaires.
Le problème de dimensionnement est encore plus compliqué lorsque des organes de contact mobiles identiques, utilisant des supports, des doigts et des dispositifs bistables identiques, sont destinés à équiper des disjoncteurs dont les mécanismes d'ouverture sont de nature différente. On souhaite en effet pouvoir équiper une gamme de disjoncteurs indifféremment avec un premier type de mécanisme dans lequel l'accumulateur d'énergie du mécanisme d'ouverture libère également l'énergie nécessaire à la fermeture du disjoncteur, et avec un deuxième type de mécanisme, dit O-F-O (pour ouvert, fermé, ouvert) dans lequel un accumulateur d'énergie de fermeture est armé indépendamment de la position des contacts et assure l'armement de l'accumulateur d'énergie d'ouverture simultanément lors de la fermeture. Or les deux types de mécanisme ont des cinématiques d'ouverture différentes. On considère ainsi généralement que, pour une énergie d'ouverture donnée - c'est-à-dire pour un ressort d'ouverture donné - le mécanisme O-F-O est plus lent en début de course d'ouverture et plus rapide en fin de course d'ouverture.
L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, et notamment à permettre l'utilisation d'organes de contact mobiles à mécanismes bistables identiques pour des disjoncteurs limiteurs dont les mécanismes d'ouverture ont des caractéristiques variables notamment en début de course d'ouverture. Elle vise également à permettre un dimensionnement du mécanisme d'ouverture d'un disjoncteur limiteur, indépendant du nombre de pôles. Un autre objectif de l'invention est de rendre l'accélération au début de la course d'ouverture du support d'un organe de contact mobile relativement indépendante du type de mécanisme d'ouverture mis en oeuvre. Un autre objectif de l'invention est de limiter l'énergie à dissiper en fin de course d'ouverture, sans augmenter notablement ni la course d'ouverture ni l'encombrement de l'appareil. Un autre objectif est de minimiser l'énergie nécessaire lors de l'ouverture.
Selon l'invention, ces objectifs sont atteints grâce à un disjoncteur du type précédent, dans lequel chaque pôle comporte en outre un mécanisme auxiliaire comportant un ou plusieurs accumulateurs d'énergie rappelant le support vers sa position d'ouverture sur tout ou partie de la course du support entre sa position de fermeture et la position intermédiaire de basculement, mais plus au delà de la position intermédiaire de basculement. Il est alors possible d'ajuster l'accélération en début de course d'ouverture en choisissant judicieusement la puissance du deuxième accumulateur.
Préférentiellement, le ou les accumulateurs d'énergie du mécanisme auxiliaire n'agissent pas sur le support lorsque celui-ci se trouve entre sa position intermédiaire de basculement et sa position d'ouverture. Au delà de la position de basculement, le support n'a pas besoin de beaucoup d'énergie pour atteindre sa position d'ouverture, de sorte que l'apport du deuxième accumulateur n'est plus nécessaire.
Alternativement, il est possible de prévoir un accumulateur fournissant de l'énergie au support sur une partie de sa course au moins entre la position de fermeture et la position intermédiaire de basculement, et emmagasinant de l'énergie sur une partie au moins de la course du support entre la position intermédiaire et la position d'ouverture. Cet accumulateur peut par exemple comporter un ressort dont la position de repos correspond à la position relative de basculement, agissant en compression en deçà et en traction au delà. Ceci permet de limiter encore davantage l'énergie restant à dissiper dans les butées de fin de course du mécanisme d'ouverture en fin de course d'ouverture.
Préférentiellement, le ou les accumulateurs d'énergie du mécanisme auxiliaire de chaque pôle sont tels que lors du déplacement du support mobile du pôle considéré, ils libèrent une énergie supérieure ou égale à celle nécessaire pour amener le ou les mécanismes bistables du pôle considéré jusqu'à leur maximum d'énergie potentielle. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour un disjoncteur multipolaire comportant un mécanisme de commande commun à l'ensemble des pôles. En effet, il est alors encore plus facile de dimensionner le ressort d'ouverture indépendamment du nombre de pôles, tout en limitant sa puissance.
Selon un mode de réalisation, le disjoncteur comporte en outre des moyens d'accrochage. Cet disposition favorise le passage de la position intermédiaire de basculement à la position ouverte. Elle permet donc de limiter l'énergie cinétique nécessaire pour le passage de la position intermédiaire de basculement. Ceci permet par conséquent de limiter la puissance du mécanisme auxiliaire et limite par ailleurs l'énergie à dissiper dans les butées de fin de course d'ouverture.
Selon un mode de réalisation préféré, le ou les accumulateurs d'énergie du mécanisme auxiliaire comportent chacun un ressort disposé entre le boítier et le support. Alternativement, il serait naturellement possible de faire agir les accumulateurs auxiliaires indirectement sur le support, par exemple sur une pièce intermédiaire de la chaíne cinématique de transmission liant l'accumulateur d'énergie du mécanisme d'ouverture au support. Toutefois, le mode de réalisation préféré offre l'avantage de limiter les contraintes sur cette chaíne cinématique. Avantageusement, le boítier comprend des compartiments polaires contenant chacun l'un desdits pôles, le ressort de chaque accumulateur d'énergie du mécanisme auxiliaire de chaque pôle étant disposé dans le compartiment polaire correspondant.
Selon un mode de réalisation, le ressort est un ressort de compression disposé à l'intérieur d'un cylindre fermé par une tête de piston apte à entrer en contact avec le support et à lui transmettre la force du ressort de compression. Alternativement, d'autres types de ressorts sont envisageables, par exemple des ressorts de torsion ou de flexion.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront 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 représente une vue en coupe d'un disjoncteur selon l'invention, en position fermée non répulsée ;
  • la figure 2 représente en coupe le disjoncteur de la figure 1, en position fermée, partiellement répulsée, au passage d'un point mort ;
  • la figure 3 représente en coupe le disjoncteur de la figure 1, en position fermée, répulsée ;
  • la figure 4 représente en coupe le disjoncteur de la figure 1, dans une position intermédiaire de basculement ;
  • la figure 5 représente en coupe le disjoncteur de la figure 1, en position ouverte ;
  • la figure 6 représente dans un plan de coupe parallèle à celui de la figure 1, un mécanisme d'accrochage dans une position correspondant à la position fermée répulsée de la figure 3.
En référence aux figures 1 à 5, un disjoncteur multipolaire limiteur basse tension de calibre élevé 10 comporte un boítier 12 divisé en un compartiment antérieur 14 et un compartiment postérieur 16 par une paroi intermédiaire 18. Une fenêtre 20 pratiquée dans la paroi intermédiaire permet la communication entre les compartiments antérieur et postérieur.
Le compartiment antérieur 14 sert de logement à un dispositif de commande 22, qui comporte un mécanisme de fermeture à accumulation d'énergie 24 et un mécanisme d'ouverture 26. Ce dispositif est connu en soi et on se reportera pour plus de détails au document FR-A-2 589 626. On se contentera de rappeler ici que le mécanisme d'ouverture 26 comporte un dispositif à genouillère qui comprend deux biellettes 28, 30 articulées l'une à l'autre par un axe de pivotement 32, la biellette inférieure 30 de transmission étant accouplée à une manivelle 34 d'un barreau de commutation 36. Un ressort d'ouverture 38 est ancré entre la manivelle 34 et un taquet fixe de retenue 40.
Le compartiment postérieur 16 sert de logement pour le barreau de commutation 36 et pour une pluralité de pôles 42 disposés côte à côte le long d'un axe de pivotement 44 du barreau de commutation 36, dans des compartiments élémentaires séparés par des cloisons étanches sensiblement parallèles au plan des figures 1 à 5. Chaque pôle 42 comporte un organe de contact fixe 46 relié à une plage de raccordement 48, un organe de contact mobile 50 relié à une plage de raccordement 52 et une chambre d'extinction d'arc 54 munie de séparateurs métalliques 56. L'organe de contact mobile 50 comporte un support mobile 58 monté pivotant autour d'un axe géométrique 60 fixe par rapport au boítier, et un doigt de contact 62 pivotant autour d'un axe géométrique 64 fixe par rapport au boítier, et excentré par rapport à l'axe 60. Une bielle 66 assure l'accouplement du support 58 au barreau de commutation 36. Une extrémité du doigt 62 supporte une pastille de contact 68 destinée à assurer le contact avec une pastille de contact 70 supportée par l'organe de contact fixe 46. L'autre extrémité du doigt 62 constitue une came 72 avec deux rampes 74, 76 de part et d'autre d'un point mort haut 78. Entre le support 58 et le doigt 62 est disposé accumulateur d'énergie élastique, comportant un ressort 82 guidé dans une cage 84 et repoussant hors de celle-ci une tige 86 supportant un galet rotatif 88. Le galet 88 est ainsi en permanence en contact avec la came 72. L'accumulateur d'énergie élastique constitue avec la came 72 un mécanisme bistable 80.
Entre le boítier 12 et le support 58 est disposé un accumulateur d'énergie élastique auxiliaire 90, visible dans son état détendu sur la figure 5, et comportant un ressort 92 de compression tendant à repousser vers le support 58 une tête 94 guidée en translation dans un cylindre 96 fixe par rapport au boítier 12. La partie antérieure de la tête 94 comporte un bourrelet 98 destiné à coopérer radialement avec le cylindre pour assurer le guidage, et axialement avec une collerette 100 fermant partiellement le cylindre et formant butée de fin de course.
Un dispositif d'accrochage 102, visible en détail sur la figure 6, comporte un bras 104 pivotant autour d'un axe fixe 106 et rappelé élastiquement, dans le sens horaire sur la figure, par un ressort de torsion 108. Une butée mobile 110 est située à l'extrémité du bras 104 et coopère avec une surface en escalier 112 du doigt 62. Le bras possède en outre un ergot 114, apte à coopérer avec une came 116 située sur le support 58.
La paroi intermédiaire 18 supporte une butée de fin de course 118 en matériau élastomère.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
Dans la position fermée de la figure 1, les pastilles de contact 68, 70 sont en contact l'une avec l'autre et assurent la fermeture du circuit électrique entre les plages de raccordement 48, 52. Le ressort 82 du mécanisme bistable 80 est comprimé et le galet 88 coopère avec la rampe 74 de manière à assurer une pression de contact entre les pastille 68, 70. En présence d'une surintensité, les efforts électromagnétiques tendent à faire pivoter le doigt 62 autour de son axe dans le sens horaire sur les figures, et le mécanisme bistable 80 tend à s'opposer à ce pivotement. Lorsque l'intensité du courant dépasse un seuil de limitation correspondant au tarage du ressort 82, le doigt 62 pivote et passe le point mort 78 du mécanisme bistable 80, représenté sur la figure 2. Une fois ce point mort passé, le galet 88 coopère avec la rampe 76 et contribue à repousser le doigt 62 vers la butée de fin de course 118, jusqu'à la position de la figure 3. La butée 118 joue le rôle d'un amortisseur et permet, en absorbant le surplus d'énergie cinétique, d'éviter un rebond du doigt 62. La butée 110 du dispositif d'accrochage 102 pivote sous la sollicitation de son ressort de rappel 108 et reste en contact avec la surface en escalier 112 du doigt 62, de sorte que le mécanisme d'accrochage 102 interdit le retour du doigt 62 en position basse.
Pour pouvoir refermer le disjoncteur, il est nécessaire au préalable d'effectuer une opération d'ouverture par le mécanisme de commande. Un verrou d'ouverture, actionné par un opérateur ou un déclencheur, libère l'embiellage 28, 30, 32. Le ressort d'ouverture 38, assisté par les ressorts 92 des accumulateurs auxiliaires 90 de chaque pôle, entraíne le barreau de commutation 36 en rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et, par l'intermédiaire de la bielle 66, fait pivoter le support 58 autour de son axe 60 dans le sens horaire de la position de la figure 3 à la position de la figure 4 puis continue seul à solliciter le barreau 36 jusqu'à ce que soit atteinte la position de la figure 5.
Entre la position de la figure 3 et celle de la figure 4, le galet 88 coopère avec la rampe 76 et applique sur le doigt 62 un effort dont le moment tend à faire tourner le doigt 62 dans le sens horaire autour de l'axe 64. L'amortisseur 118 joue alors le rôle d'une butée de fin de course, de sorte que le doigt 62 reste immobile ; C'est donc le galet 88 qui s'efface en comprimant le ressort 82. Dans cette phase, l'accumulateur d'énergie auxiliaire 80 de chaque pôle repousse le support 58 correspondant. La tête 94 de l'accumulateur auxiliaire 80 atteint sa position de fin de course lorsque le support 58 atteint la position intermédiaire de basculement de la figure 4, de sorte que le contact entre la tête de l'accumulateur auxiliaire et le support cesse.
Au delà de cette position intermédiaire de basculement, le galet 88 sollicite la rampe 74. Le mouvement du doigt 62 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre est toutefois contrecarré par la butée 110 de l'accrochage 102, de sorte que le doigt 62 reste relativement immobile, au jeu de montage près. L'action du ressort d'ouverture 38 et celle du ressort 82 du mécanisme bistable se conjuguent et entraínent le support 58 dans le sens horaire jusqu'à sa position haute de la figure 5. Dans une position intermédiaire entre la position de la figure 4 et celle de la figure 5, très proche de cette dernière, la came 116 du support 58 repousse l'ergot 114 du bras 104, de sorte que ce dernier pivote dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et libère la butée 110. Toutefois, cette libération n'entraíne pas de pivotement notable du doigt 62 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, car le mouvement du support 58 est alors pratiquement achevé.
A partir de la position de la figure 6, la fermeture peut être déclenchée par action sur un verrou de fermeture qui libère un ressort de fermeture, faisant pivoter le barreau de commutation de sa position de la figure 6 à sa position fermée de la figure 1. Le barreau 36 entraíne le support 58 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et le doigt 62, sollicité uniquement par le galet 88 qui suit le mouvement du support 58, est également entraíné. Le support 58 vient comprimer et recharger le ressort 92 de l'accumulateur auxiliaire 90 en fin de course de fermeture. Ceci permet accessoirement de limiter le choc en fin de course de fermeture.
A titre de simplification, l'invention a été décrite en considérant que chaque pôle comporte un doigt de contact 62 unique, un mécanisme bistable 80 unique et un accumulateur auxiliaire 90 unique. Dans la pratique, il peut être avantageux de prévoir une pluralité de doigts par pôle, par exemple trois ou cinq doigts identiques pivotant autour d'un axe 64 commun. Chaque doigt doit alors être sollicité par un mécanisme bistable, qui peut être commun à plusieurs doigt ou indépendant pour chaque doigt, de sorte que chaque doigt soit sollicité par un ressort différent. Le support 58 reste quant à lui unique pour chaque pôle. Suivant la taille du support 58, notamment sa largeur dans une direction perpendiculaire au plan des figures, il peut être avantageux de prévoir un accumulateur auxiliaire 90 comportant plusieurs ressorts disposés en parallèle. En pratique, trois ressorts disposés en parallèle et agissant chacun sur une tête différente, permettent d'obtenir des caractéristiques dimensionnelles intéressantes.
En pratique, il est avantageux de dimensionner les accumulateurs auxiliaires de telle sorte qu'ils libèrent ensemble lors de leur détente une énergie supérieure à celle nécessaire pour comprimer le ressort du mécanisme bistable.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. Diverses modifications sont possibles dans le cadre de l'invention.
Dans l'exemple précédent, le mécanisme d'accrochage 102 assure deux fonctions : il sert d'une part d'anti-rebond, dans le sens où il évite, en cas de court-circuit de très forte intensité engendrant des efforts électrodynamique important, que le doigt, arrivé dans la position de la figure 3 et venant frapper violemment l'amortisseur 118, ne rebondisse et ne revienne fermer le contact ; par ailleurs, il empêche le pivotement du doigt 62 lors de l'ouverture, lorsque le support 58 vient de dépasser la position intermédiaire de basculement. Toutefois, suivant le calibre du disjoncteur et le dimensionnement des pièces mécaniques, il peut être envisagé d'éliminer ce mécanisme d'accrochage. La fonction d'anti-rebond est alors assumée exclusivement par le mécanisme bistable 80, assisté le cas échéant par l'amortisseur de fin de course 118. Quant au mouvement au delà de la position intermédiaire de basculement, il peut être limité dans son ampleur jusqu'à devenir imperceptible, si la vitesse du support 58 au passage de la position de basculement est suffisante.
Dans le mode de réalisation décrit, la butée 118 assure quant à elle deux fonctions : elle sert d'une part d'anti-rebond puisqu'elle absorbe une partie de l'énergie cinétique en fin de course du doigt 62 vers sa position répulsée ; elle permet par ailleurs d'immobiliser le doigt 62 lorsque le support 58 pivote de sa position fermée à sa position intermédiaire de basculement. Selon un mode de réalisation alternatif, ces deux fonctions peuvent être assurées par des organes différents. Une butée de fin de course de répulsion du doigt peut par exemple être disposée sur le support 58, et une butée indépendante disposée sur le boítier. Cette disposition permet de soulever ensemble le support 58 et le doigt 62 répulsé dans une première partie de la course du support 58 vers sa position ouverte, avant que le doigt 62 ne rencontre la butée du boítier et ne s'immobilise par rapport à celui-ci.
L'invention a été décrite en référence à un disjoncteur limiteur dont les doigts pivotent autour d'un axe géométrique 64 fixe par rapport au boítier. Toutefois, elle est également applicable à un disjoncteur limiteur tel que décrit par exemple dans le document GB-A-1 564 412, dont les doigts pivotent autour d'un axe fixe par rapport au support pivotant lui même autour d'un axe fixe par rapport au boítier, et décalé par rapport au précédent.
Le barreau de commutation 36 et le support 58 peuvent constituer une pièce unique, auquel cas la bielle 66 disparaít et l'embiellage 28, 30, 32 du mécanisme de commande est directement articulé par l'une de ses extrémités sur le support. Cette configuration correspond au mécanisme du document GB-A-1 564 412.
L'invention est applicable indépendamment du type de mécanisme d'ouverture et de fermeture du disjoncteur.

Claims (7)

  1. Disjoncteur basse tension limiteur (10) comportant
    un boítier (12) ;
    un mécanisme d'ouverture (26) comportant au moins un accumulateur d'énergie (38);
    un ou plusieurs pôles (42) comportant chacun :
    un organe de contact fixe (46) par rapport au boítier ;
    une butée fixe (118) par rapport au boítier ;
    un organe de contact mobile (50) comportant :
    un support (58) mobile relativement au boítier entre une position de fermeture et une position d'ouverture ;
    au moins un doigt de contact (62) mobile entre une position non répulsée et une position répulsée relativement au support ;
    au moins un mécanisme bistable (80) comportant un ressort (82) disposé entre le support et le doigt de telle manière qu'il passe par un maximum d'énergie potentielle lorsque le doigt et le support sont situés dans une position de point mort relativement l'un à l'autre, qu'il tende à rappeler le doigt vers sa position répulsée lorsque le doigt est situé relativement au support entre sa position répulsée et la position de point mort, et qu'il tende à rappeler le doigt vers sa position non répulsée lorsque le doigt est situé relativement au support entre sa position non répulsée et la position de point mort ;
    la butée (118) étant disposée de telle manière que lorsque le doigt (62) est positionné dans sa position répulsée et que le support (58) passe de sa position de fermeture à sa position d'ouverture, le doigt (62), une fois en contact avec la butée (118), reste en contact avec celle-ci jusqu'à ce que le support dépasse une position intermédiaire de basculement relativement au boítier, correspondant à la position relative de point mort par rapport au doigt,
    le mécanisme d'ouverture (26) étant lié cinématiquement au support (58) de manière à rappeler le support vers sa position d'ouverture lorsque le support se trouve dans sa position de fermeture ;
    caractérisé en ce que chaque pôle (42) comporte en outre un mécanisme auxiliaire comportant un ou plusieurs accumulateurs d'énergie (90) rappelant le support (58) vers sa position d'ouverture sur tout ou partie de la course du support entre sa position de fermeture et la position intermédiaire de basculement, mais plus au delà de la position intermédiaire de basculement.
  2. Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les accumulateurs d'énergie (90) du mécanisme auxiliaire n'agissent pas sur le support (58) lorsque celui-ci se trouve entre sa position intermédiaire de basculement et sa position d'ouverture.
  3. Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les accumulateurs d'énergie (90) du mécanisme auxiliaire de chaque pôle (42) sont tels que lors du déplacement du support (58) du pôle considéré, ils libèrent une énergie supérieure ou égale à celle nécessaire pour amener le ou les mécanismes bistables (80) du pôle considéré jusqu'à leur maximum d'énergie potentielle.
  4. Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'accrochage (102).
  5. Disjoncteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les accumulateurs d'énergie (90) du mécanisme auxiliaire comportent chacun un ressort (92) disposé entre le boítier (12) et le support (58).
  6. Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boítier (12) comprend des compartiments polaires contenant chacun l'un desdits pôles (42), le ressort (92) de chaque accumulateur d'énergie (90) du mécanisme auxiliaire de chaque pôle étant disposé dans le compartiment polaire correspondant.
  7. Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort (92) de chaque accumulateur d'énergie (90) du mécanisme auxiliaire est un ressort de compression disposé à l'intérieur d'un cylindre (96) fermé par une tête de piston (94) apte à entrer en contact avec le support (58) et à lui transmettre la force du ressort de compression.
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