EP1107269A1 - Appareillage de coupure triphasé de forte intensité à deux pôles jumelés par phase, muni de circuits magnétiques de compensation - Google Patents

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EP1107269A1
EP1107269A1 EP00410128A EP00410128A EP1107269A1 EP 1107269 A1 EP1107269 A1 EP 1107269A1 EP 00410128 A EP00410128 A EP 00410128A EP 00410128 A EP00410128 A EP 00410128A EP 1107269 A1 EP1107269 A1 EP 1107269A1
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EP
European Patent Office
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phase
polar
pole
magnetic
circuit
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EP00410128A
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EP1107269B1 (fr
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Claude Grelier
Robert Morel
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Schneider Electric Industries SAS
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Schneider Electric Industries SAS
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    • 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
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/121—Protection of release mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H9/0072—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 particular to three-phase switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc

Definitions

  • the invention relates to high-intensity three-phase switchgear, with or without neutral, with polar compartments connected in parallel.
  • the document EP 0 320 412 describes a high-intensity three-phase switchgear, in this case a circuit breaker, comprising two adjacent pole compartments per pole, and two adjacent polar compartments for the neutral.
  • Each polar compartment has two separable contacts each connected to a contact pad.
  • the polar compartments of the same phase are paired by electrically connecting two to two contact pads via a connection strip.
  • Each pair of twisted poles thus constitutes a current loop formed by the two connection strips and conductors of the two pole compartments.
  • Each phase is connected at its connection bars to a busbar.
  • the device turns out difficult to implement when the phase imbalance becomes significant or when the size of the device increases.
  • the crossing of conductors in the same magnetic circuit if it does not pose a problem for currents of average intensity, of the order of 630A, can no longer be applied for very high intensity switchgear, above 4000A in particular, for reasons obvious size. It is precisely on very high intensity devices that the effect of mutual induced electromotive forces between branches of the circuit internal electrical wiring becomes critical.
  • the teaching of the document FR 2 063 078 therefore does not solve the specific problem posed by the effect of proximity between phases described above.
  • Another method to stabilize the distribution of current between the two branches corresponding to two twinned poles of the same phase of a power circuit breaker low voltage would consist in placing the two poles of each phase in a non- contiguous, for example so that the two poles of each phase are separated from each other by one of the poles of each of the other two phases. If we number from 1 to 6 the six pole compartments from one side to the other of the circuit breaker, we would thus have: poles 1 and 4 for a first phase, poles 2 and 5 for a second, and poles 3 and 6 for the third phase. But such a provision generates a large footprint at the busbars of the different phases and bridges between poles of the same phase.
  • the invention therefore aims to improve or even optimize the distribution of electric current and temperatures between the twin poles making up the phases of a switchgear three-phase break with contiguous twin poles, limiting the additional cost induced by provisions adopted as well as the increase in the size of the apparatus.
  • bypasses are part of the apparatus, eliminates the influence parts of the circuit located outside the apparatus, in particular the influence of power busbar.
  • the current loops of each phase formed by the conductors of the two polar compartments and the jumps upstream and downstream, are defined from the design of the equipment, and do not depend on the assembly on site. It is therefore possible to calibrate the magnetic circuit judiciously, so as to obtain the desired compensation for feeding conditions data. The compensation obtained is then independent of the composition or the arrangement of the upstream and downstream circuits, and in particular the arrangement of the sets of bars.
  • the magnetic circuit of compensation is part of a current transformer further comprising a secondary supply winding of an electronic circuit of the apparatus.
  • the switching devices are often fitted with at least one magnetic circuit supply disposed on each of the polar circuits. We then use, for the compensation, one of the existing magnetic supply circuits, and we just not to mount the magnetic supply circuit of the adjacent polar compartment of the same phase. The desired effect is then obtained with a lower cost per compared to the unit cost of a pole.
  • the air gap is said to be partial when it is non-zero over part of the section of the shunt, and zero on the remaining part of the section.
  • This type of circuit described for example in the document EP 0 704 867, conventionally offers the advantage of shunting the core ensuring the secondary circuit supply, when the primary current exceeds a certain threshold value.
  • This type of magnetic circuit here also makes it possible to separate the two supply and compensation functions, fulfilled by the magnetic circuit. We can indeed dimension relatively independently of one another, of a the core intended for the power supply function of the electronic circuit, and on the other hand the shunt ensuring the compensation and clipping function beyond the threshold value.
  • the current transformer is located inside said polar compartment. We use then the location usually dedicated to the supply current transformer.
  • the current transformer is located outside of said polar compartment. This layout provides more room to house the magnetic circuit. It also allows to prevent the heating of the magnetic circuit caused by iron losses does not heat the corresponding inner polar compartment.
  • the magnetic compensation circuit is dimensioned in such a way so that when the switchgear is supplied in three-phase mode balanced at its voltage rated current, and crossed by its rated current at its rated frequency, each circuit magnetic compensation generates in the inner polar compartment a impedance such that the current passing through the inner pole of each lateral phase is less than or equal to the current flowing through the other pole of the same phase.
  • Strict equality between the effective values of the currents crossing the two branches of a lateral phase allows to obtain the balance between the energies dissipated in the two compartments of the same phase.
  • heat dissipation is potentially more important for the outer poles lateral phases. In this case, overcompensation allows the most large share of current in the easiest compartment to cool.
  • the bridges are secured to the housing.
  • the equipment is then delivered on site with its bridges mounted.
  • the bridges are fixed at the outside of the polar compartments.
  • connection circuits between the connection pads and the contact including racking-in pliers.
  • a three-phase hexapolar circuit breaker 10 includes a insulating housing formed by assembling a rear base 12, an intermediate block 14 with open bottoms and a front face 16, which delimit a rear compartment and an anterior compartment, on either side of an anterior partition 18 of the block intermediate 14.
  • a control mechanism 20 of circuit breaker 10 which acts on a switching shaft 22 common to the assembly of the circuit breaker poles. This mechanism 20 is attached to the anterior partition 18 of the intermediate block 14.
  • the rear compartment is itself subdivided into six elementary polar compartments 24, 26, 28, 30, 32, 34 by partitions dividers 25, 27, 29, 31, 33.
  • the pole compartments are aligned side by side and thus form three adjacent pairs, each pair corresponding to a phase of the circuit breaker.
  • the partitions 25, 29 and 33, which each separate the two compartments poles of the same phases, are provided with a communication orifice 36, described in detail in document FR 2 778 788. This orifice 36 is intended to improve the distribution of the breaking energy during the separation of the contacts.
  • Partitions 27 and 31 are waterproof.
  • the phase comprising the compartments polar 28, 30 will be called the middle phase, and the other two phases, which frame the median phase, will be called lateral.
  • One of the lateral phases includes the polar compartment 26 said interior, adjoining polar compartment 28 of the phase median and the polar compartment 24 said exterior, while the other lateral phase has the so-called inner polar compartment 32, adjoining the polar compartment 30 of the middle phase, and the pole 34 said outside.
  • Each pole includes a movable contact member 40, a fixed contact member 42, and an arc extinguishing chamber 44 provided with separators, as well as the compartment corresponding polar which at least partially houses these elements.
  • the organ of fixed contact 42 includes a contact pad 46 of conductive material, the occurrence of copper, crossing the rear base 12 of the housing, and a pellet of contact 48.
  • the movable contact member 40 is provided with a plurality of contact fingers 50 arranged side by side and pivotally mounted on a first transverse axis 52 of a support cage 54. The heel of each finger 50 is connected to a second range of contact 56 passing through the base 12, via a braid 58 made of material driver.
  • the contact pads 46, 56 are intended to be connected to the network upstream and downstream, for example through a busbar.
  • the end of the cage 54 located near the second contact pad 56 is fitted with a pin housed in a bearing integral with the insulating housing, so as to allow the pivoting of the cage 54 between a open position and closed position of the pole around a geometric axis 59 shown in Figure 3.
  • a contact pressure spring device 60 is disposed in a notch in the cage 56 and urges the contact fingers 50 to pivot about of the first axis 52 in the direction of the contact 48.
  • Each contact finger 50 has a contact pad 62 which, in the position shown in FIG. 3, is in contact with the single pad 48 disposed on the fixed contact member 42.
  • the cage 54 is coupled to the switching shaft 22 by means of a connecting rod transmission 64 so that the rotation of the shaft 22 induces a pivoting of the cage 54 around the axis 59.
  • FIG 2 In Figure 2 is shown a bridge 70 of conductive material which connects electrically the fixed contact members 42 of the two adjacent poles 24, 26 forming one of the lateral phases.
  • a jumper 72 electrically connects the organs of movable contacts 40 of the two adjacent poles 24, 26.
  • the other two phases are also provided with bypasses identical to bypasses 70, 72, but these bypasses have not shown in Figure 2, to allow the posterior part to be viewed contact pads 46, 56.
  • the bridges 70, 72 allow the twinning of the adjacent poles connected in parallel, and constitute a current loop with the conductors located in the twin pole compartments.
  • each of the inner poles 26, 32 of the phases side is fitted with a current transformer 80, intended to supply a circuit circuit breaker electronics.
  • the supply current transformer 80 comprises, in a manner known per se, a magnetic circuit 82 composed by a stack of transformer sheets, forming a magnetic circuit around the conductor constituting the contact pad 56 of the movable contact member 40, and a winding 84 constituting a secondary supply winding of the electronic circuit of the circuit breaker.
  • the compensation transformer 80 is of the magnetic shunt type with partial or total air gap, as described in document EP 0 704 867 A.
  • the circuit magnetic comprises a main circuit 83 surrounding the primary conductor constituted by contact pad 56.
  • a portion of the main magnetic circuit 83 constitutes a magnetic core 85 of the secondary winding 84.
  • the magnetic circuit 82 further includes a magnetic shunt 86 bypassed on the core 85.
  • This shunt magnetic has an air gap 87, located between one end of the shunt 86 and a part of the main magnetic circuit, which connects an area close to the primary conductor and the core 85 of secondary winding 84.
  • the section of magnetic shunt 86 to proximity to the air gap, is greater than the section of the magnetic circuit at the location of the core 85 of secondary winding 84.
  • the main magnetic circuit 83, the core 85 and the shunt 86 form a single piece, constituted by stacked sheets or by other magnetic materials.
  • the two outer poles of the lateral phases are, for their part, devoid of supply current transformers, as shown in figure 4.
  • Each of the two poles 28, 30 of the middle phase comprises a transformer supply current 80a identical to transformers 80, with one circuit magnetic 82a and a secondary winding 84a.
  • At least one supply current transformer 80, 80a of the circuit electronic by phase is made necessary to ensure the functioning of circuit breaker electronics in all configurations of use, and in particular when only one of the three phases is supplied.
  • each of the polar compartments is provided with a measuring toroid 88 called of Rogowsky surrounding the contact pad, delivering a low power signal proportional to the current flowing through the contact range.
  • FIG. 6 schematically represents the electrical circuit formed by the three phases of the circuit breaker, connected to an upstream busbar 90 and to a downstream busbar 92.
  • the bridges 70, 72 are connected between the upstream busbar and the set of bars downstream of the phase.
  • ⁇ I then represents a loop current, which is zero when the currents are balanced.
  • the two branches of the current loop are identical, from made of the presence of a current transformer 80a in each branch, and are subject to relatively balanced electromagnetic influences generated by the lateral phases. Consequently, the current is distributed relatively balanced between the two branches of the middle phase.
  • the circuit branch comprising the compartment inner pole (26, respectively 32) is provided with a magnetic circuit 82 constituted by the supply current transformer 80, which has no equivalent in the branch comprising the external compartment (24, resp. 34).
  • a magnetic circuit 82 constituted by the supply current transformer 80, which has no equivalent in the branch comprising the external compartment (24, resp. 34).
  • This imbalance is due to the interactions between phases, which are reflected at the level of each branch of the current circuit by an inductor of different value.
  • the current passing through the inner pole is always higher than the current crossing the corresponding outer pole.
  • transformers 80 are ideally identical to 80a transformers of the middle phase, which do not have the rebalancing function. But it is also possible to provide specific transformers 80, differing transformers 80a by their size or their constitution.
  • the structure of the magnetic circuit 82 with an air gap shunt 87 offers the advantage of allow to separately size the core 85 and the shunt 86 for their function clean.
  • the air gap 87 of the shunt 86 in fact causes non-linear behavior of the transformer: at low primary current level, only a very small portion of the flux magnetic can pass through the shunt 86 and cross the air gap 87; almost all of flux then passes through the magnetic core 85.
  • the primary current I increases, the proportion of magnetic flux that can pass through shunt 87 increases and the proportion of flux passing through the core 85 decreases.
  • the magnetic flux passing through the air gap increases very rapidly when the magnetic induction produced by the primary current flowing in the conductor exceeds a certain threshold, which is determined by the size and shape of the air gap.
  • the air gap of the shunt can be total or partial. In the latter case, there is one more parameter for optimization of the non-linear behavior of the shunt, namely the section of the part of the shunt with zero air gap.
  • the transformer compensation current 80 on the rear side of the rear base of the housing, outside of the polar compartment, the main thing being that it is inside the current loop defined by the two bridges, on the internal branch of the lateral phases. This provision prevents the presence of the current transformer causing a pole heating. We can then do without specific constructive arrangements limiting the heating of the transformer itself.
  • each pole is provided of a supply current transformer.
  • a magnetic compensation circuit specific is then added to the internal branches of the phase current loops side.
  • FIG. 8 shows an electrical diagram of an electrical switchgear according to a second embodiment of the invention.
  • the reference signs used are identical to those of the first embodiment, for identical parts.
  • the apparatus comprises a chassis in which is able to slide a housing of circuit breaker, between a plugged-in position and a withdrawn position.
  • the circuit breaker is composed of polar compartments similar to those illustrated in the first mode of realization of the invention.
  • the contact pads 46, 56 of each pole are connected to connection pads 100 supported by a plate 102 forming the bottom of the chassis, by means of racking-in pliers 104.
  • a pliers is shown single plug-in per contact pad, but a plurality can also be provided racking pliers by contact area, as described for example in the document EP 0 926 793.
  • connection areas 100 are linked in pairs by bridges 106, 108 whose function is identical to that of the bridges 70, 72 of the first embodiment. So are formed by current loops which group, for each phase, the bridges 106, 108, the connection pads 100, the racking-in pliers 102, and the twin pole contacts.
  • all the compartments breaker poles are fitted with a supply current transformer 80a.
  • a magnetic compensation circuit 110 is also arranged in the internal branch. of each lateral phase. This magnetic circuit 110 has an inductance making it possible to compensate for the imbalance due to the interaction between phases.
  • This variant has the advantage of allowing balancing on a loop of larger dimension, including racking-in pliers 107 and at least partially the connection pads 100. It also makes it possible to arrange the circuit balancing magnet 110 outside the case of the circuit breaker 10, in a place where it has little influence on the internal temperature of the polar compartments. On the other hand, it requires additional magnetic circuits compared to the first mode of production. In addition, it does not allow complete manufacturing in the factory.
  • the circuits magnetic compensation can be arranged either outside the chassis, as indicated in FIG. 7, either inside, on the face of the plate 102 facing the circuit breaker 10, or even between the contact pads and the clamps.
  • the housing made of insulating material can consist of two parts, each corresponding to a case of a circuit breaker three-phase to one pole per phase, these two parts being assembled to each other as described in document EP 0 320 412.
  • the invention applies as well to a three-phase apparatus with neutral as to a three-phase switchgear without neutral.
  • the neutral can have one or two compartments polar, located next to one of the lateral phases. Its influence on the distribution of steady-state currents is low and does not require compensation particular.
  • the switchgear can be a circuit breaker, a switch, with or without the sectioning and, in general, any switchgear at very high rated intensity.
  • Measuring toroids, magnetic supply and / or compensation circuits can be arranged either on the side of the movable contact member or on the side of the fixed contact member.
  • the bottom line is that the magnetic circuits used to compensation are inside the current loop delimited by the bridges, on the internal branch of the lateral phases.
  • the measurement toroids, and the circuits magnetic feed and / or compensation can be arranged interchangeably on the source side or on the load side.
  • the magnetic compensation circuits it is possible to size the magnetic compensation circuits to obtain a balancing of the currents i 1 and i 2 for an effective value of the current I corresponding to the rated current (within the meaning of standard IEC 947-2), ie the rating of the circuit breaker. It is also possible to provide partial compensation, in particular if the aim is essentially to homogenize the temperatures inside the polar compartments. Indeed, it has been indicated that the magnetic circuit is itself a heat source which, if the circuit is inside the compartment or around the contact area, influences by thermal conduction and / or thermal radiation, on the temperature inside the compartment.
  • the magnetic circuit dissipates little heat or if it is arranged outside the polar compartments, it is also possible, on the contrary, to provide for overcompensation, by dimensioning the magnetic circuit in such a way that the effective value of the current intensity in the inner pole is less than the rms value of the intensity in the outer pole.
  • the cooling of the outer polar compartments of the lateral phases is easier because on one side, they are not exposed to the heat of an adjacent compartment.
  • the optimum for temperature balancing can therefore correspond to a higher current in the outer pole of the lateral phases.
  • the magnetic circuit is not necessarily of the magnetic shunt type with total or partial air gap.

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Abstract

Dans un appareillage de coupure triphasé 10 ayant deux pôles adjacents par phase, on munit le pôle intérieur 26, 32 de chaque phase latérale d'un circuit magnétique 82 de compensation, destiné à optimiser la répartition du courant entre les deux pôles 24, 26 et 32, 34 de chaque phase latérale en régime triphasé équilibré. Cette disposition permet d'équilibrer les courants circulants dans les deux pôles d'une même phase latérale, en diminuant spécifiquement l'intensité du courant et la température dans le pôle intérieur 26, 32 des phases latérales. <IMAGE>

Description

L'invention concerne les appareillages de coupure triphasés à forte intensité, avec ou sans neutre, comportant des compartiments polaires branchés en parallèle.
Le document EP 0 320 412 décrit un appareillage de coupure triphasé à forte intensité, en l'espèce un disjoncteur, comportant deux compartiments polaires adjacents par pôle, et deux compartiments polaires adjacents pour le neutre. Chaque compartiment polaire comporte deux contacts séparables reliés chacun à une plage de contact. Les compartiments polaires d'une même phase sont jumelés en reliant électriquement deux à deux les plages de contact par l'intermédiaire d'une barrette de raccordement. Chaque paire de pôles jumelés constitue ainsi une boucle de courant formée par les deux barrettes de raccordement et les conducteurs des deux compartiments polaires. Chaque phase est raccordée au niveau de ses barrettes de raccordement à un jeu de barre.
Il s'avère que lorsque le disjoncteur est fermé, en régime triphasé alternatif équilibré, l'interaction électromagnétique mutuelle entre les courants de phases donne lieu à une répartition des courants non homogène dans les barres et dans les parties conductrices du disjoncteur. Le champ électromagnétique produit par chacun des conducteurs influence la répartition du courant dans les autres conducteurs. Globalement, on observe alors un échauffement non homogène de certaines parties conductrices, connu sous le nom d'effet de proximité. Du fait que les forces électromotrices induites par la circulation du courant dans les différentes branches de circuit augmentent avec le calibre du disjoncteur, l'hétérogénéité est d'autant plus importante que le calibre du disjoncteur est élevé. Pour un courant nominal de phase de 6300A par exemple, on peut observer une répartition de la valeur efficace du courant de l'ordre de 1/3, 2/3 entre les deux compartiments d'une même phase, de sorte que les intensités ou les températures atteintes en certains points peuvent dépasser les limites fixées par les normes.
Pour stabiliser la répartition du courant entre les deux branches correspondant à deux pôles jumelés d'une même phase d'un disjoncteur de puissance basse tension, il a déjà été proposé dans le document FR 2 063 078 de faire se croiser les conducteurs des deux branches, de manière à superposer de deux portions de conducteurs traversées par des courants en sens opposés, et de disposer un circuit magnétique enlaçant les deux conducteurs superposés. Selon l'enseignement de ce document, un tel dispositif permet de compenser les différences d'intensité entre les deux branches d'une même phase, engendrées par les différences de résistance électrique, par exemple au niveau des résistances de contact des contacts de chacune des branches. Sachant que dans la pratique, les différences entre résistances de contact de deux pôles sont de l'ordre de 5%, ce dispositif s'avère efficace pour de faibles variations de l'intensité du courant entre les deux compartiments d'une même phase. Toutefois, le dispositif s'avère difficile à mettre en oeuvre lorsque le déséquilibre entre phase devient important ou lorsque le calibre de l'appareillage augmente. En particulier, le croisement des conducteurs dans un même circuit magnétique, s'il ne pose pas de problème pour des courants d'intensité moyenne, de l'ordre de 630A, ne peut plus être appliqué pour les appareillages de très forte intensité, au delà de 4000A notamment, pour des raisons évidentes d'encombrement. Or c'est justement sur les appareils de très forte intensité que l'effet des forces électromotrices induites mutuelles entre branches du circuit électrique interne à l'appareillage devient critique. L'enseignement du document FR 2 063 078 ne permet donc pas de résoudre le problème spécifique posé par l'effet de proximité entre phases décrit précédemment.
Une autre méthode pour stabiliser la répartition du courant entre les deux branches correspondant à deux pôles jumelés d'une même phase d'un disjoncteur de puissance basse tension, consisterait à disposer les deux pôles de chaque phase de manière non contiguë, par exemple de manière à ce que les deux pôles de chaque phase soient séparés l'un de l'autre par l'un des pôles de chacune des deux autres phases. Si l'on numérote de 1 à 6 les six compartiments polaires d'un côté à l'autre du disjoncteur, on aurait ainsi : les pôles 1 et 4 pour une première phase, les pôles 2 et 5 pour une deuxième, et les pôles 3 et 6 pour la troisième phase. Mais une telle disposition engendre un encombrement important au niveau des jeux de barres des différentes phases et des pontages entre pôles d'une même phase. De plus, elle interdit tout dispositif d'interaction entre compartiments polaires d'une même phase : elle interdit notamment de disposer entre les deux compartiments polaires d'une même phase un orifice de communication comme décrit par exemple dans le document FR 2 778 788, orifice qui permet d'assurer une répartition adéquate de l'énergie de coupure en cas d'ouverture de l'appareillage sur défaut.
L'invention vise donc à améliorer, voire optimiser, la distribution du courant électrique et des températures entre les pôles jumelés composant les phases d'un appareillage de coupure triphasé à pôles jumelés contigus, en limitant le surcoût induit par les dispositions adoptées ainsi que l'augmentation de l'encombrement de l'appareillage.
Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce à un appareillage électrique de coupure triphasé comportant un boítier en matériau isolant comportant au moins six compartiments polaires disposés côte à côte, chaque phase comportant :
  • deux pôles adjacents, chaque pôle comportant
    • un desdits compartiment polaires et
    • une paire d'organes de contact séparables formée par un premier et un deuxième organe de contact ;
  • un premier pontage, reliant électriquement les premiers organes de contact des deux pôles adjacents de ladite phase ;
  • un deuxième pontage, reliant électriquement les deuxièmes organes de contact des deux pôles adjacents de ladite phase ;
l'une des trois phases constituant une phase médiane encadrée par les deux autres phases qui forment chacune une phase latérale, l'un des deux pôles de chaque phase latérale formant un pôle intérieur dont le compartiment polaire est adjacent de l'un des compartiments polaires de la phase médiane,
et dans lequel :
  • chacun desdits compartiments polaires intérieurs des phases latérales comporte un circuit magnétique de compensation, disposé entre l'un des deux pontages de ladite phase et la paire d'organes de contact dudit compartiment polaire intérieur,
  • les deux autres compartiments polaires des deux phases latérales sont dépourvus de circuits magnétiques de compensation.
En effet, il apparaít qu'en régime triphasé équilibré, l'interaction électromagnétique entre les phases disposées dans un même plan, a pour effet d'augmenter l'intensité du courant circulant dans les pôles intérieurs des phases latérales, au détriment du courant circulant dans les pôles extérieurs des mêmes phases. Ce sont donc également les pôles intérieurs des phases latérales qui se trouvent les plus affectés par l'augmentation des températures par effet Joule. Selon l'invention, en disposant judicieusement les circuits magnétiques sur les branches intérieures des phases latérales, on introduit dans le circuit une impédance qui fait diminuer le courant de manière ciblée dans le compartiment polaire où est situé le circuit magnétique. On obtient ainsi le résultat souhaité avec un surcoût minimal.
Le fait que les pontages fassent partie de l'appareillage, permet d'éliminer l'influence des parties du circuit situées à l'extérieur de l'appareillage, notamment l'influence du jeu de barres d'alimentation. En d'autres termes, les boucles de courants de chaque phase, constituées par les conducteurs des deux compartiments polaires et les pontages amont et aval, sont définies dès la conception de l'appareillage, et ne dépendent pas du montage sur site. Il est donc possible de calibrer judicieusement le circuit magnétique, de manière à obtenir la compensation souhaitée pour des conditions d'alimentation données. La compensation obtenue est alors indépendante de la composition ou de la disposition des circuits amont et aval, et notamment de la disposition des jeux de barres.
Avantageusement, pour chaque compartiment polaire intérieur, le circuit magnétique de compensation fait partie d'un transformateur de courant comportant en outre un enroulement secondaire d'alimentation d'un circuit électronique de l'appareillage. Les appareillages de coupure sont souvent munis d'au moins un circuit magnétique d'alimentation disposé sur chacun des circuits polaires. On utilise alors, pour la compensation, l'un des circuits magnétiques d'alimentation existants, et l'on se contente de ne pas monter le circuit magnétique d'alimentation du compartiment polaire adjacent de la même phase. L'effet recherché est alors obtenu avec une baisse de coût par rapport au coût unitaire d'un pôle.
Avantageusement, pour chaque pôle intérieur, le circuit magnétique comporte :
  • une partie principale entourant une partie conductrice de l'un des organes de contact, une portion de cette partie principale constituant un noyau pour l'enroulement secondaire ; et
  • un shunt magnétique disposé en dérivation sur ladite portion constituant le noyau de l'enroulement secondaire, le shunt magnétique comportant un entrefer total ou partiel.
L'entrefer est dit partiel lorsqu'il est non nul sur une partie de la section du shunt, et nul sur la partie restante de la section. Ce type de circuit, décrit par exemple dans le document EP 0 704 867, offre classiquement l'avantage de shunter le noyau assurant l'alimentation du circuit secondaire, lorsque le courant primaire dépasse une certaine valeur seuil. Ce type de circuit magnétique permet ici en outre de séparer les deux fonctions d'alimentation et de compensation, remplies par le circuit magnétique. On peut en effet dimensionner de manière relativement indépendante l'un de l'autre, d'une part le noyau destiné à la fonction d'alimentation du circuit électronique, et d'autre part le shunt assurant la fonction de compensation et d'écrêtage au delà de la valeur seuil.
Selon un mode de réalisation préféré, pour chaque compartiment polaire intérieur, le transformateur de courant est situé à l'intérieur dudit compartiment polaire. On utilise alors l'emplacement dédié habituellement au transformateur de courant d'alimentation.
En d'autres termes, il est possible avec une telle disposition d'adopter une architecture commune pour un appareillage à un pôle par phase et pour un appareillage à deux pôles jumelés par phase.
Selon un autre mode de réalisation, pour chaque compartiment polaire intérieur, le transformateur de courant est situé à l'extérieur dudit compartiment polaire. Cette disposition offre plus de place pour loger le circuit magnétique. Elle permet en outre d'éviter que l'échauffement du circuit magnétique provoqué par les pertes fer n'échauffe le compartiment polaire intérieur correspondant.
Préférentiellement, le circuit magnétique de compensation est dimensionné de telle manière que lorsque l'appareillage est alimenté en régime triphasé équilibré à sa tension assignée, et traversé par son courant assigné à sa fréquence assignée, chaque circuit magnétique de compensation engendre dans le compartiment polaire intérieur une impédance telle que le courant traversant le pôle intérieur de chaque phase latérale soit inférieur ou égal au courant traversant l'autre pôle de la même phase. La stricte égalité entre les valeurs efficaces des courants traversant les deux branches d'une phase latérale permet d'obtenir l'équilibre entre les énergies dissipées dans les deux compartiments polaires d'une même phase. Mais on sait que dans de nombreuses configurations, l'évacuation de la chaleur est potentiellement plus importante pour les pôles extérieurs des phases latérales. Dans ce cas, une surcompensation permet de faire passer la plus grande part du courant dans le compartiment le plus facile à refroidir.
Avantageusement, les pontages sont solidaires du boítier. L'appareillage est alors livré sur site avec ses pontages montés. Préférentiellement les pontages sont fixés à l'extérieur des compartiments polaires.
Selon un mode particulier de réalisation, l'appareillage est un appareillage débrochable et comporte :
  • un châssis dans lequel est apte à coulisser le boítier entre une position embrochée et une position débrochée,
  • des plages de raccordement solidaires du châssis, chaque organe de contact ayant une des plages de raccordement lui correspondant,
  • des pinces d'embrochage, chacun desdits organes de contact ayant une ou plusieurs pinces d'embrochage lui correspondant et qui permettent une liaison électrique débrochable entre ledit organe de contact et la plage de raccordement correspondante,
    lesdits pontages étant disposés de telle manière que pour chaque phase, le premier pontage relie électriquement les premiers organes de contact au travers de la ou des pinces d'embrochage correspondant auxdits premiers organes de contact reliés et que pour chaque phase, le deuxième pontage relie électriquement les deuxièmes organes de contact au travers de la ou des pinces d'embrochage correspondant auxdits deuxièmes organes de contact reliés.
Cette disposition permet de prendre en compte dans la compensation les courants circulant dans les circuits de liaison entre les plages de raccordement et les organes de contact, y compris les pinces d'embrochage.
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 représente une vue en perspective éclatée d'un appareillage électrique de coupure selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 2 représente une vue en perspective de l'appareillage électrique de coupure selon le premier mode de réalisation de l'invention, montrant en particulier la partie postérieure de l'appareillage ;
  • la figure 3 représente une vue en coupe d'un compartiment polaire intérieur d'une phase latérale de l'appareillage de la figure 1 ;
  • la figure 4 représente une vue en coupe d'un compartiment polaire extérieur d'une phase latérale de l'appareillage de la figure 1 ;
  • la figure 5 représente de manière schématique un détail d'un circuit magnétique utilisé dans le premier mode de réalisation de l'invention, en vue de dessus ;
  • la figure 6 représente un schéma électrique d'un circuit triphasé de l'appareillage électrique de la figure 1 ;
  • la figure 7 représente un courant circulant dans une phase latérale de l'appareillage de la figure 1 ;
  • la figure 8 représente un schéma électrique d'un circuit triphasé d'un appareillage électrique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
En référence aux figure 1 à 5, un disjoncteur 10 triphasé hexapolaire comporte un boítier isolant formé par l'assemblage d'un socle postérieur 12, d'un bloc intermédiaire 14 à fonds ouverts et d'une face avant 16, qui délimitent un compartiment postérieur et un compartiment antérieur, de part et d'autre d'une cloison antérieure 18 du bloc intermédiaire 14. Dans le compartiment antérieur est logé un mécanisme de commande 20 du disjoncteur 10, qui agit sur un arbre de commutation 22 commun à l'ensemble des pôles du disjoncteur. Ce mécanisme 20 est rapporté sur la cloison antérieure 18 du bloc intermédiaire 14.
Comme le montre la figure 2, le compartiment postérieur est lui-même subdivisé en six compartiments polaires élémentaires 24, 26, 28, 30, 32, 34 par des cloisons intercalaires 25, 27, 29, 31, 33. Les compartiments polaires sont alignés côte à côte et forment ainsi trois paires adjacentes, chaque paire correspondant à une phase du disjoncteur. Les cloisons 25, 29 et 33, qui séparent chacune les deux compartiments polaires d'une même phases, sont munies d'un orifice de communication 36, décrit en détail dans le document FR 2 778 788. Cet orifice 36 est destiné à améliorer la répartition de l'énergie de coupure lors de la séparation des contacts. Les cloisons 27 et 31 sont quant à elles étanches. Dans la suite, la phase comprenant les compartiments polaires 28, 30 sera dite phase médiane, et les deux autres phases, qui encadrent la phase médiane, seront dites latérales. L'une des phases latérales comporte le compartiment polaire 26 dit intérieur, jouxtant le compartiment polaire 28 de la phase médiane et le compartiment polaire 24 dit extérieur, alors que l'autre phase latérale comporte le compartiment polaire 32 dit intérieur, jouxtant le compartiment polaire 30 de la phase médiane, et le pôle 34 dit extérieur.
Chaque pôle comporte un organe de contact mobile 40, un organe de contact fixe 42, et une chambre d'extinction d'arc 44 munie de séparateurs, ainsi que le compartiment polaire correspondant qui loge au moins partiellement ces éléments. L'organe de contact fixe 42 comporte une plage de contact 46 en matériau conducteur, en l'occurrence du cuivre, traversant le socle postérieur 12 du boítier, et une pastille de contact 48. L'organe de contact mobile 40 est doté d'une pluralité de doigts de contact 50 disposés côte à côte et montés à pivotement sur un premier axe transversal 52 d'une cage de support 54. Le talon de chaque doigt 50 est connecté à une deuxième plage de contact 56 traversant le socle 12, par l'intermédiaire d'une tresse 58 en matériau conducteur. Les plages de contact 46, 56 sont destinées à être raccordées au réseau amont et aval, par exemple à travers un jeu de barres. L'extrémité de la cage 54 située à proximité de la deuxième plage de contact 56 est équipée d'un axe logé dans un palier solidaire du boítier isolant, de façon à autoriser le pivotement de la cage 54 entre une position ouverte et une position fermée du pôle autour d'un axe géométrique 59 matérialisé sur la figure 3. Un dispositif à ressorts de pression de contact 60 est disposé dans une encoche de la cage 56 et sollicite les doigts de contact 50 en pivotement autour du premier axe 52 en direction du contact 48. Chaque doigt de contact 50 comporte une pastille de contact 62 qui, dans la position représentée sur la figure 3, est en contact avec la pastille unique 48 disposée sur l'organe de contact fixe 42. La cage 54 est accouplée à l'arbre de commutation 22 par l'intermédiaire d'une biellette de transmission 64 de telle sorte que la rotation de l'arbre 22 induise un pivotement de la cage 54 autour de l'axe 59.
Sur la figure 2 est représenté un pontage 70 en matériau conducteur qui relie électriquement les organes de contact fixes 42 des deux pôles adjacents 24, 26 formant l'une des phases latérales. De même, un pontage 72 relie électriquement les organes de contact mobiles 40 des deux pôles adjacents 24, 26. Les deux autres phases sont également munies de pontages identiques aux pontages 70, 72, mais ces pontages n'ont pas été représentés sur la figure 2, afin de permettre de visualiser la partie postérieure des plages de contact 46, 56. Pour chaque phase, les pontages 70, 72 permettent le jumelage des pôles adjacents branchés en parallèle, et constituent une boucle de courant avec les conducteurs situés dans les compartiments polaires jumelés.
Comme indiqué sur les figures 3 et 5, chacun des pôles intérieurs 26, 32 des phases latérales est muni d'un transformateur de courant 80, destiné à alimenter un circuit électronique du disjoncteur. Le transformateur de courant d'alimentation 80 comporte, de manière connue en soi, un circuit magnétique 82 composé par un empilement de tôles de transformateur, composant un circuit magnétique autour du conducteur constituant la plage de contact 56 de l'organe de contact mobile 40, et un bobinage 84 constituant un enroulement secondaire d'alimentation du circuit électronique du disjoncteur. Le transformateur de compensation 80 est du type à shunt magnétique à entrefer partiel ou total, tel que décrit dans le document EP 0 704 867 A. Le circuit magnétique comporte un circuit principal 83 entourant le conducteur primaire constitué par plage de contact 56. Une portion du circuit magnétique principal 83 constitue un noyau magnétique 85 de l'enroulement secondaire 84. Le circuit magnétique 82 comporte en outre un shunt magnétique 86 mis en dérivation sur le noyau 85. Ce shunt magnétique comporte un entrefer 87, situé entre une extrémité du shunt 86 et une partie du circuit magnétique principal, qui relie une zone proche du conducteur primaire et le noyau 85 de l'enroulement secondaire 84. La section du shunt magnétique 86 à proximité de l'entrefer, est supérieure à la section du circuit magnétique à l'endroit du noyau 85 de l'enroulement secondaire 84. Le circuit magnétique principal 83, le noyau 85 et le shunt 86 forment une même pièce, constituée par des tôles empilées ou par d'autres matériaux magnétiques.
Les deux pôles extérieurs des phases latérales sont, quant à eux, dépourvus de transformateurs de courant d'alimentation, comme le montre la figure 4.
Chacun des deux pôles 28, 30 de la phase médiane comporte un transformateur de courant d'alimentation 80a identique aux transformateurs 80, avec un circuit magnétique 82a et un enroulement secondaire 84a.
La présence d'au moins un transformateur de courant d'alimentation 80, 80a du circuit électronique par phase est rendue nécessaire afin d'assurer le fonctionnement de l'électronique du disjoncteur dans toutes les configurations d'utilisation, et notamment lorsqu'une seule des trois phases est alimentée.
Par ailleurs, chacun des compartiments polaires est pourvu d'un tore de mesure 88 dit de Rogowsky entourant la plage de contact, délivrant un signal de faible puissance proportionnel au courant traversant la plage de contact.
La figure 6 représente schématiquement le circuit électrique formé par les trois phases du disjoncteur, branché à un jeu de barres amont 90 et à un jeu de barres aval 92. Pour chaque phase, les pontages 70, 72 sont branchés entre le jeu de barres amont et le jeu de barres aval de la phase.
Le schéma électrique correspondant à une phase latérale a été représenté de manière plus dépouillée sur la figure 7. Lorsque l'on observe le courant traversant la boucle fermée, représentée sur la figure 7, on peut exprimer les intensités i1 et i2 du courant traversant chacune des branches de la boucle en fonction du courant d'alimentation I entrant dans la boucle, de la manière suivante :
Figure 00090001
avec (i1 + i2) = I et ΔI = ½ (i1-i2)
ΔI représente alors un courant de boucle, qui est nul lorsque les courants sont équilibrés.
Dans la phase médiane, les deux branches de la boucle de courant sont identiques, du fait de la présence d'un transformateur de courant 80a dans chaque branche, et sont soumises à des influences électromagnétiques relativement équilibrées engendrées par les phases latérales. Par conséquent, le courant se répartit de manière relativement équilibrée entre les deux branches de la phase médiane.
Dans chacune des phases latérales, la branche de circuit comportant le compartiment polaire intérieur (26, respectivement 32) est munie d'un circuit magnétique 82 constitué par le transformateur de courant d'alimentation 80, qui n'a pas d'équivalent dans la branche comportant le compartiment extérieur (24, resp. 34). On s'attendrait donc à une distribution déséquilibrée du courant entre les deux branches, du fait de l'impédance introduite dans la branche intérieure par le circuit magnétique 82. Or tel n'est pas le cas : en effet, l'impédance du transformateur de courant 80 ne fait que compenser le déséquilibre dû aux forces électromotrices induites par les autres phases sur chacune des branches de la phase en question.
C'est ce que confirme l'essai reproduit sur la table n°1 avec le disjoncteur de l'invention. Le disjoncteur fermé était traversé par un courant triphasé de valeur efficace 6300 A par phase, et après stabilisation, au bout de 8 heures de fonctionnement, on a mesuré l'intensité efficace traversant chaque pôle, ainsi que la température de la plage de contact fixe :
disjoncteur selon l'invention
phase latérale gauche phase médiane phase latérale droite
pôle extérieur pôle intérieur pôle gauche pôle droit pôle intérieur pôle extérieur
t°=79°C t°=86°C t°=90°C t°=87°C t°=83°C t°=80°C
i1 = 3600A i2 = 3000A i1 = 3200A i2 = 3300A i1 = 3100A i2 = 3400A
A titre de comparaison, on a représenté schématiquement sur la table n°2 les résultats obtenus dans les mêmes conditions avec un disjoncteur dont les compartiments polaires extérieurs des phases latérales sont munis de transformateurs de courant d'alimentation identiques aux transformateurs des compartiments polaires intérieurs. On observe alors une répartition très déséquilibrée des courants de branches :
disjoncteur avec un transformateur par pôle
phase latérale gauche phase médiane phase latérale droite
pôle extérieur pôle intérieur pôle gauche pôle droit pôle intérieur pôle extérieur
t°=76°C t°=97°C t°=100°C t°=97°C t°=110°C t°=76°C
i1=2500A i2=4000A i1=3750A i2=3500A i1=4050A i2=2300A
Ce déséquilibre est dû aux interactions entre phases, qui se traduisent au niveau de chaque branche du circuit de courant par une inductance de valeur différente. Le courant traversant le pôle intérieur s'avère alors toujours plus élevé que le courant traversant le pôle extérieur correspondant.
La comparaison montre qu'en ôtant des branches extérieures des phases latérales les transformateurs de courant d'alimentation, on favorise un rééquilibrage des courants de branches. En l'occurrence, il y a même en l'espèce une légère surcompensation, puisque le courant traversant les pôles extérieur est supérieur au courant traversant les pôles intérieurs des phases latérales. Cela est avantageux, car le pôle extérieur peut mieux diffuser la chaleur dans l'environnement.
Il se trouve donc en pratique que l'impédance d'un transformateur de courant d'alimentation 80a tel qu'utilisé habituellement avec ce type de pôle, correspond sensiblement à l'impédance du circuit magnétique 82 qu'il faut introduire pour rééquilibrer le circuit. Les transformateurs de courant d'alimentation des phases latérales ont alors également une fonction de circuit magnétique de compensation. Pour faciliter l'industrialisation, les transformateurs 80 sont idéalement identiques aux transformateurs 80a de la phase médiane, qui n'ont pas la fonction de rééquilibrage. Mais il est également possible de prévoir des transformateurs spécifiques 80, différant des transformateurs 80a par leur taille ou leur constitution.
Pour que le rééquilibrage entre les courants des branches polaires entraíne un rééquilibrage des températures internes des conducteurs dans les compartiments polaires, il est important que le transformateur de courant 80 servant à la compensation n'engendre pas par sa présence un échauffement du compartiment polaire correspondant. C'est la raison pour laquelle on utilise de préférence un circuit magnétique en tôles de transformateur empilées, permettant de minimiser les courants de Foucault dans le circuit magnétique.
La structure du circuit magnétique 82 avec un shunt à entrefer 87, offre l'avantage de permettre de dimensionner séparément le noyau 85 et le shunt 86 pour leur fonction propre. L'entrefer 87 du shunt 86 provoque en effet un comportement non linéaire du transformateur : à bas niveau de courant primaire, seule une très faible portion du flux magnétique peut passer par le shunt 86 et traverser l'entrefer 87; la quasi totalité du flux passe alors par le noyau magnétique 85. Lorsque le courant primaire I augmente, la proportion de flux magnétique pouvant passer par le shunt 87 augmente et la proportion de flux passant par le noyau 85 diminue. Le flux magnétique traversant l'entrefer augmente très rapidement lorsque l'induction magnétique produite par le courant primaire circulant dans le conducteur dépasse un certain seuil, qui est déterminé par la taille et la forme de l'entrefer. Ceci permet de limiter la valeur efficace du courant secondaire et la puissance dissipée dans le circuit secondaire tout en dimensionnant la masse magnétique du shunt 86 en fonction de l'inductance de compensation que l'on souhaite créer dans le pôle intérieur. On peut en particulier dimensionner le shunt de manière à obtenir ou non, suivant les besoins, une saturation du circuit magnétique pour le courant assigné du disjoncteur. L'entrefer du shunt peut être total ou partiel. Dans ce dernier cas, on dispose d'un paramètre de plus pour l'optimisation du comportement non linéaire du shunt, à savoir la section de la partie du shunt ayant un entrefer nul.
Suivant une variante de réalisation, il est possible de disposer le transformateur de courant de compensation 80 du côté postérieur du socle postérieur du boítier, en dehors du compartiment polaire, l'essentiel étant qu'il soit à l'intérieur de la boucle de courant définie par les deux pontages, sur la branche interne des phases latérales. Cette disposition permet d'éviter que la présence du transformateur de courant provoque un échauffement du pôle. On peut alors se passer de disposions constructives spécifiques limitant l'échauffement du transformateur lui-même.
Suivant une autre variante de réalisation pour un disjoncteur fixe, chaque pôle est muni d'un transformateur de courant d'alimentation. Un circuit magnétique de compensation spécifique est alors ajouté sur les branches internes des boucles de courant des phases latérales. Dans ce cas, tant pour des contraintes d'encombrement que pour des contraintes thermiques, il est avantageux de disposer les deux circuits magnétiques sur la face postérieure du socle postérieur du boítier du disjoncteur.
La figure 8 représente un schéma électrique d'un appareillage électrique de coupure selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les signes de références utilisés sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, pour les parties identiques. L'appareillage comporte un châssis dans lequel est apte à coulisser un boítier de disjoncteur, entre une position embrochée et une position débrochée. Le disjoncteur est composé de compartiments polaires semblables à ceux illustrés dans le premier mode de réalisation de l'invention. Les plages de contacts 46, 56 de chaque pôle sont reliées à des plages de raccordement 100 supportées par une plaque 102 formant le fond du châssis, par l'intermédiaire de pinces d'embrochage 104. On a représenté une pince d'embrochage unique par plage de contact, mais on peut également prévoir une pluralité de pinces d'embrochage par plage de contact, comme décrit par exemple dans le document EP 0 926 793. La représentation plane dépliée du schéma électrique de la figure 8 impose de faire figurer deux fois la plaque 102 de fond du châssis, du côté amont et du côté aval, mais il est clair qu'en réalité, la réalisation est tridimensionnelle et il n'existe qu'une seule plaque de fond 102. Les plages de raccordement 100 sont reliées deux à deux par l'intermédiaire de pontages 106, 108 dont la fonction est identique à celle des pontages 70, 72 du premier mode de réalisation. Ainsi sont formées des boucles de courant qui regroupent, pour chaque phase, les pontages 106, 108, les plages de raccordement 100, les pinces d'embrochage 102, et les organes de contacts des pôles jumelés.
Contrairement au premier mode de réalisation de l'invention, tous les compartiments polaires du disjoncteur sont munis d'un transformateur de courant d'alimentation 80a. Un circuit magnétique de compensation 110 est en outre disposé dans la branche interne de chaque phase latérale. Ce circuit magnétique 110 a une inductance permettant de compenser le déséquilibre dû à l'interaction entre phases.
Cette variante présente l'intérêt de permettre un équilibrage sur une boucle de dimension plus importante, incluant les pinces d'embrochage 107 et au moins partiellement les plages de raccordement 100. Elle permet de plus de disposer le circuit magnétique d'équilibrage 110 en dehors du boítier du disjoncteur 10, à un endroit où il a une faible influence sur la température interne des compartiments polaires. Par contre, elle nécessite des circuits magnétiques supplémentaires par rapport au premier mode de réalisation. De plus, elle ne permet pas une fabrication complète en usine. Les circuits magnétiques de compensation peuvent être disposés soit à l'extérieur du châssis, comme indiqué sur la figure 7, soit à l'intérieur, sur la face de la plaque 102 faisant face au disjoncteur 10, voire entre les plages de contact et les pinces.
Diverses variations sont envisageables. En particulier, le boítier en matériau isolant peut être constitué de deux parties, correspondant chacune à un boítier d'un disjoncteur triphasé à un pôle par phase, ces deux parties étant assemblées l'une à l'autre comme décrit dans le document EP 0 320 412.
L'invention s'applique aussi bien à un appareillage triphasé avec neutre qu'à un appareillage triphasé sans neutre. Le neutre peut comporter un ou deux compartiments polaires, situés à côté de l'une de phases latérales. Son influence sur la répartition des courants en régime permanent est faible et ne nécessite pas de compensation particulière.
L'appareillage peut être un disjoncteur, un interrupteur, avec ou sans fonction de sectionnement et, de manière générale, tout appareillage de coupure à très forte intensité assignée.
Les tores de mesure, les circuits magnétiques d'alimentation et/ou de compensation peuvent être disposés indifféremment du côté de l'organe de contact mobile ou du côté de l'organe de contact fixe. L'essentiel est que les circuits magnétiques servant à la compensation soient à l'intérieur de la boucle de courant délimitée par les pontages, sur la branche interne des phases latérales. De même, les tores de mesure, et les circuits magnétiques d'alimentation et/ou de compensation peuvent être disposés indifféremment du côté source ou du côté charge.
Grâce à l'invention, il est possible de dimensionner les circuits magnétiques de compensation pour obtenir un équilibrage des courants i1 et i2 pour une valeur efficace du courant I correspondant au courant assigné (au sens de la norme CEI 947-2), c'est à dire au calibre du disjoncteur. Il est également possible de prévoir une compensation partielle, notamment si l'on recherche essentiellement à homogénéiser les températures à l'intérieur des compartiments polaires. En effet, on a indiqué que le circuit magnétique est lui-même une source de chaleur qui, si le circuit est à l'intérieur du compartiment ou autour de la plage de contact, influe par conduction thermique et/ou rayonnement thermique, sur la température à l'intérieur du compartiment. Enfin, si le circuit magnétique dissipe peu de chaleur ou s'il est disposé à l'extérieur des compartiments polaires, il est également possible de prévoir au contraire une surcompensation, en dimensionnant le circuit magnétique de telle manière que la valeur efficace de l'intensité du courant dans le pôle interne soit inférieure à la valeur efficace de l'intensité dans le pôle externe. En effet, le refroidissement des compartiments polaires extérieurs des phases latérales est plus facile du fait que sur une face, ils ne sont pas exposés à la chaleur d'un compartiment adjacent. L'optimal pour l'équilibrage des températures peut donc correspondre à un courant plus élevé dans le pôle extérieur des phases latérales.
Enfin, le circuit magnétique n'est pas nécessairement du type à shunt magnétique à entrefer total ou partiel.

Claims (9)

  1. Appareillage électrique de coupure triphasé (10) comportant un boítier en matériau isolant (11) comportant au moins six compartiments polaires (24, 26, 28, 30, 32, 34) disposés côte à côte, chaque phase comportant :
    deux pôles adjacents, chaque pôle comportant
    un desdits compartiment polaires (24, 26, 28, 30, 32, 34) et
    une paire d'organes de contact séparables (40, 42) formée par un premier et un deuxième organe de contact ;
    un premier pontage (70), reliant électriquement les premiers organes de contact (42) des deux pôles adjacents de ladite phase ;
    un deuxième pontage (72), reliant électriquement les deuxièmes organes de contact (44) des deux pôles adjacents de ladite phase ;
    l'une des trois phases constituant une phase médiane encadrée par les deux autres phases qui forment chacune une phase latérale, l'un des deux pôles de chaque phase latérale formant un pôle intérieur dont le compartiment polaire (26, 32) est adjacent de l'un des compartiments polaires (28, 30) de la phase médiane,
    caractérisé en ce que :
    chacun desdits compartiments polaires intérieurs (26, 32) des phases latérales comporte un circuit magnétique de compensation (82), disposé entre l'un des deux pontages (70, 72) de ladite phase et la paire d'organes de contact (40, 42) dudit compartiment polaire intérieur (26, 32),
    les deux autres compartiments polaires (24, 34) des deux phases latérales sont dépourvus de circuits magnétiques de compensation.
  2. Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour chaque compartiment polaire intérieur (26, 32), le circuit magnétique de compensation (82) fait partie d'un transformateur de courant (80) comportant en outre un enroulement secondaire (84) d'alimentation d'un circuit électronique de l'appareillage.
  3. Appareillage selon la revendication 2 caractérisé en ce que, pour chaque pôle intérieur, le circuit magnétique (82) comporte :
    une partie principale (83) entourant une partie conductrice (56) de l'un des organes de contact (40, 42), une portion (85) de cette partie principale constituant un noyau pour l'enroulement secondaire (84), et
    un shunt magnétique (86) disposé en dérivation sur ladite portion (85) constituant le noyau de l'enroulement secondaire (84), le shunt magnétique (86) comportant un entrefer total ou partiel.
  4. Appareillage selon la revendication 2 caractérisé en ce que, pour chaque compartiment polaire intérieur (26, 32), ledit transformateur de courant (80) est situé à l'intérieur dudit compartiment polaire (26, 32).
  5. Appareillage selon la revendication 2 caractérisé en ce que, pour chaque compartiment polaire intérieur (26, 32), ledit transformateur de courant (80) est situé à l'extérieur dudit compartiment polaire (26, 32).
  6. Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit magnétique de compensation (82) est dimensionné de telle manière que lorsque l'appareillage est alimenté en régime triphasé équilibré à sa tension assignée, et traversé par son courant assigné à sa fréquence assignée, chaque circuit magnétique de compensation (82) engendre dans le compartiment polaire intérieur (26, 32) une impédance telle que l'intensité du courant traversant le pôle intérieur de chaque phase latérale soit inférieure ou égale à l'intensité du courant traversant l'autre pôle de la même phase.
  7. Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pontages (70, 72) sont solidaires du boítier (11).
  8. Appareillage selon la revendication 7 caractérisé en ce que les pontages (70, 72) sont fixés à l'extérieur des compartiments polaires (24, 26, 28, 30, 32, 34).
  9. Appareillage selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'appareillage est un appareillage débrochable et comporte :
    un châssis dans lequel est apte à coulisser le boítier (11) entre une position embrochée et une position débrochée,
    des plages de raccordement (100) solidaires du châssis, chaque organe de contact (40, 42) ayant une des plages de raccordement lui correspondant,
    des pinces d'embrochage (104), chacun desdits organes de contact (40, 42) ayant une ou plusieurs pinces d'embrochage lui correspondant et qui permettent une liaison électrique débrochable entre ledit organe de contact (40, 42) et la plage de raccordement correspondante (100),
    lesdits pontages (70, 72) étant disposés de telle manière que pour chaque phase, le premier pontage (70) relie électriquement les premiers organes de contact (40) au travers de la ou des pinces d'embrochage (104) correspondant auxdits premiers organes de contact reliés et que pour chaque phase, le deuxième pontage (72) relie électriquement les deuxièmes organes de contact (42) au travers de la ou des pinces d'embrochage (104) correspondant auxdits deuxièmes organes de contact reliés.
EP00410128A 1999-12-03 2000-10-27 Appareillage de coupure triphasé de forte intensité à deux pôles jumelés par phase, muni de circuits magnétiques de compensation Expired - Lifetime EP1107269B1 (fr)

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FR9915238A FR2802017B1 (fr) 1999-12-03 1999-12-03 Appareillage de coupure triphase de forte intensite a deux poles jumeles par phase, muni de circuits magnetiques de compensation

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