EP1439557A1 - Boítier de coupure d'un appareil électrique interrupteur - Google Patents

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EP1439557A1
EP1439557A1 EP04100060A EP04100060A EP1439557A1 EP 1439557 A1 EP1439557 A1 EP 1439557A1 EP 04100060 A EP04100060 A EP 04100060A EP 04100060 A EP04100060 A EP 04100060A EP 1439557 A1 EP1439557 A1 EP 1439557A1
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EP
European Patent Office
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cut
assembly
box
polar
switch device
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EP04100060A
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German (de)
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EP1439557B1 (fr
Inventor
Patrick Larcher
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Publication date
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    • 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
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/345—Mounting of arc chutes
    • 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
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/0207—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker

Definitions

  • the present invention relates to an electrical appliance with a low switch voltage, in particular of the contactor, circuit breaker or contactor-circuit breaker type, comprising a breaking box made up of two parts, each part forming a box surrounding arc extinguishing fin blocks for better rigidity and better resistance to gas pressure.
  • the invention also relates to a method assembly of such a switch device.
  • the switch device comprises a housing made of insulating material with a tank-shaped base, the bottom of which forms a rear face of the device light switch.
  • the tank is open at the front so that the constituents of the polar cut-off assemblies (i.e., mobile contact bridge, bridge actuator, contact pressure spring, cage for holding the bridge, arc extinguishing fin blocks, deflectors, etc.) can be introduced at inside the tank from the front.
  • the constituents of the polar cut-off assemblies i.e., mobile contact bridge, bridge actuator, contact pressure spring, cage for holding the bridge, arc extinguishing fin blocks, deflectors, etc.
  • the polar assemblies of are completely or partially assembled prior to their introduction into the tank.
  • the tank is then covered by a cover or cover ensuring in particular the sealing and thus forming a breaking box divided into several switching chambers for the different power poles of the device light switch.
  • the cover also carries the trigger system which is likely to activate the mobile contacts of the device.
  • This system of trigger can consist for example of a mechanical lock block, a block magnetic break and / or a thermal break block.
  • junction between the tank and the cover must be studied carefully because it is subject to strong constraints related to the gas overpressure in particular near the outer end of the fin blocks, corresponding to the area where the gas overpressure is important.
  • the opening of the tank of the switch box, and therefore the junction area between the tank and the cover extends over practically the entire front face of the tank, otherwise it would be difficult to insert in the breaking box the various constituents of the polar assemblies cut-off, especially when they are assembled beforehand.
  • the surface occupied by this junction zone is important and extends including to the near the end of the finned blocks. This leads to significant efforts due to the pressure which cause mechanical fragility of the switch box which must be compensated in particular by substantial fixing devices to maintain a good seal between tank and cover.
  • junction box of the breaking box by reducing the area occupied by the area of junction and stiffening the different parts forming the cutting box.
  • the invention describes an electrical switch device comprising a cut-off box intended to receive at least one polar cut-off assembly provided with two arc extinguishing fin blocks located on either side of a contact bridge mobile capable of being actuated along a horizontal axis of movement.
  • the box breaking comprises a first element comprising two side walls, a wall rear, a front wall and a bottom formed by a first horizontal face of the switching device, so as to form a tank having a cavity which receives a first fin block of the polar cut-off assembly, and a second element separate from the first element and comprising two side walls, a rear wall, a front wall and a bottom formed by a second horizontal face of the switch device, opposite the first horizontal face, so as to form a tank having a cavity which accommodates the second block of fins of the polar cut-off assembly.
  • each element of the breaking box of a device multi-pole switch also has a partition between each pole adjacent, fixed to the rear and front walls and to the bottom of said element.
  • each element of the breaking box is preferably made up in a single molded piece.
  • the junction zone between the first and the second element of the housing cut is in a plane which is approximately parallel to the first and second horizontal faces of the breaking box, while in the solutions known, this junction zone lies in a substantially vertical plane, perpendicular to the horizontal axis of movement of the contact bridge.
  • Another object of the invention is to propose a simple assembly method and fast of such an electrical switch device.
  • the assembly method successively comprises a step of insertion of the polar cut-off assemblies inside the first element of the housing break, a step of hooking a trigger system against the first element, then a step of fixing the second element of the breaking box to the first element so as to simultaneously close the breaking box and allow the trigger system lockout.
  • the step of hooking up the release includes a step of attaching a mechanical lock block to the first element then a step of attaching a magneto / thermal block to the block mechanical lock.
  • an electrical switch device 10 by example of the circuit breaker, contactor or contactor-monopolar type, or multipolar, is responsible for controlling and / or protecting a circuit electrical downstream, by switching polar lines of upstream current 75 to lines downstream current poles 59.
  • these upstream current lines 75, respectively downstream 59 are connected to an upstream electrical supply circuit, respectively to a downstream load circuit, via upstream terminal blocks, respectively downstream of the switch device 10 which are not shown in the FIGS.
  • Each power pole of the switch device has a set cut-off polar 80, such as that shown diagrammatically in FIG. 4, which includes a bridge movable conductor 83 supporting two movable contacts 84,85 positioned on either side on the other side of a median horizontal axis X.
  • the bridge 83 is movable in translation along the axis of X displacement in a forward / backward direction, so that you can separate or paste the movable contacts 84.85 of the bridge 83 with fixed contacts 76.56 upstream and downstream of the switch device.
  • the device is said to be in the closed position when the movable contacts are glued against the fixed contacts, making it possible to connect the upstream current lines 75 and downstream 59, and in the open or tripped position when the contacts are separated.
  • the polar cut-off assembly 80 comprises also a pusher 78 capable of actuating the movable bridge 83 in the opening direction and a contact pressure spring, not shown, responsible for operating the bridge mobile 83 in the closing direction.
  • a pusher 78 capable of actuating the movable bridge 83 in the opening direction
  • a contact pressure spring not shown, responsible for operating the bridge mobile 83 in the closing direction.
  • Other devices for moving the movable bridge 83 are obviously conceivable.
  • the polar cut-off assembly 80 comprises a first 81 and a second 82 block of arc extinguishing fins, the purpose of which is is to channel outwards and facilitate the extinction of electric arcs occurring during the opening between the movable contacts 84, respectively 85, and the contacts corresponding fixed 76, respectively 56.
  • Various known organs, such as deflector 89, can also be used to facilitate the dissipation of electric arcs.
  • each polar cut-off assembly 80 is previously assembled for reasons of convenience of mounting the various parts which constitute before being installed in a switch box of the switch device 10. It is therefore necessary that this breaking box on the one hand has a sufficient opening for allow easy insertion of the cut-off assembly (s) 80 and on the other hand either capable of ensuring good resistance to gas overpressures, once the device switch assembled.
  • the cut-off box of the switch device 10 comprises two distinct elements 20.30.
  • the first element 20 of the switch box has two side walls 24.25 substantially parallel, between a rear wall 23 and a front wall 22, and a bottom 21 connecting the vertical walls 22,23,24,25.
  • the first element 20 thus forms a first tank, approximately parallelepiped, open on the side which is opposite the bottom 21.
  • the cavity 29 of the first tank is susceptible to fully or partially accommodate the first fin block 81 of the assembly or assemblies breaking poles 80.
  • the bottom 21 of the first element 20 forms a first face horizontal of the housing of the switch device 10, for example an upper face.
  • the second element 30 of the cut-off box has two substantially parallel side walls 34,35, lying between a rear wall 33 and a front wall 32, as well as a bottom 31 connecting the vertical walls 32,33,34,35.
  • the second element 30 thus forms a second tank approximately parallelepiped, open on the side which is opposite the bottom 31.
  • the cavity 39 of the second tank is capable of fully or partially accommodating the second block fins 82 of the polar cut-off assembly or assemblies 80.
  • the bottom 31 of the second element 30 forms a second horizontal face of the housing of the switch device 10, by example a lower face, opposite the upper face 21.
  • the two elements 20 and 30 are therefore designed as two half-housings rigid so that, when assembling the device 10, they fit together so as to form a closed breaking box creating breaking chambers in the cavities 29.39. Due to the open tank shape on one side, it is very easy introduce the polar cutout assembly (s) 80 into each half-housing 20.30 of the breaking box.
  • fixing means such as latching means 28,38, composed for example of an elastic member 28 of the element 20 whose end can snap into an opening 38 provided in the element 30.
  • Other means of fixing such as fixing screws are also possible to hold the two elements 20.30 between them.
  • each element 20.30 further comprises a partition 26.36 between each adjacent pole, so as to isolate the poles from each other.
  • Each of the partitions 26, respectively 36 is fixed to the rear walls 23, respectively 33, and before 22, respectively 32, as well as at the bottom 21, respectively 31, of the element 20, respectively 30.
  • These partitions 26, respectively 36 are substantially parallel to the side walls 24.25, 34.35 respectively and form a casing allowing to define separate cavities 29, respectively 39, thus creating chambers separate cutoffs for each pole.
  • FIG. 7 shows a three-pole switch device, each element of which 20.30 therefore has two partition walls 26.36.
  • each partition 36 further includes an interior recess into which the corresponding partition 26 is inserted. This creates a overlap between the partitions 26.36.
  • This solution presents the advantage of guaranteeing a good seal between the different interrupting chambers 29; 39 of the poles, to respect the vanishing lines between poles and to stiffen the junction between partitions 26 and 36.
  • each element 20.30 of the breaking box is made up in a single molded piece of insulating plastic material, which simplifies the manufacture of the switch device and which also ensures a good seal between the different cavities 29.39 of each pole and better rigidity of the elements 20.30.
  • the internal dimensions of the two elements 20.30 are studied for that, when they are fixed against each other, they can keep in position the cut-off sets 80 of the different poles placed inside.
  • the funds 21.31 of the two elements 20.30 have several openings of openings 27.37 so to allow the evacuation to the outside of the gases from the different interrupting chambers 29,39, at the top and bottom of the switch device 10.
  • junction zone between the two elements 20.30 corresponding to the joint between the two assembled elements, lies in an approximately plane horizontal (see Figures 1 and 6), substantially parallel to the bottoms 21.31 of the housing cut.
  • the junction area between tank and cover is located at the front of the switch box in a substantially vertical plane, orthogonal to the horizontal displacement axis X.
  • the height of the switch box is less than its depth, given the structure and the arrangement of the polar cut-off assemblies 80.
  • the surface occupied by the junction zone is therefore significantly smaller than in a conventional solution. Consequently, for a given gas pressure, the pressure forces exerted on the junction zone between the two elements 20.30 are significantly less which allows better mechanical resistance.
  • This arrangement also makes it possible to stiffen the different parts of the elements 20.30, in particular at the level of the partitions of separation 26.36.
  • the junction area between the two elements 20.30 can be advantageously remote from the external ends 81 ′, 82 ′ of the fin blocks 81, 82, to avoid having to bear too much overpressure. Thanks to this arrangement of the cut-off box in two separate elements 20.30, advantageously obtained from firstly an easy introduction of the pre-assembled polar cut-off assemblies, secondly share better resistance of the pole breaking chambers to the overpressures of gas.
  • the side walls 24, 25 and 34, 35 of the elements 20 and 30 form side faces of the housing of the switch device 10.
  • the housing of break then constitutes a base of the switch device 10 on which can be including fixed a trigger system.
  • means may be available to hang the switch device 10 on any mounting support such as DIN rail or other. In the attached figures, these attachment means are arranged on the rear wall 23 of the element 20.
  • the switch device 10 comprises a trigger system constituted one or more function blocks in order to ensure control and / or protection of the downstream electrical circuit.
  • the trigger system includes an electro-mechanical 50 magneto / thermal cut-off block for each pole and a mechanical lock block 40.
  • the mechanical lock block 40 is provided with a lock 41 which acts on each pusher 78 of the pole, in the opening direction, for example by through a rudder not shown for reasons of simplification.
  • an electromechanical magneto / thermal cut-off block 50 is traversed by the power current flowing in the corresponding pole and can include in series a thermal trip device 51, such as a bimetallic strip actuated by a heater, and a magnetic trip device 52, composed of a magnetic coil and a striker, which acts on the movable bridge 83 of the pole in the opening direction by example via a percussion rod passing through the pusher 78, not shown schematically for reasons of simplification.
  • the switch device 10 usually includes a upstream fixed conductor 75 forming the polar upstream current line and one of which end has substantially a U shape materialized by two branches 73 and 74 (see Figure 2).
  • a branch 74 of the U carries the upstream fixed contact 76 which cooperates with the movable contact 84.
  • the upstream conductor 75 is introduced into the switch device 10 by inserting the front wall 22 of the first element 20 of the housing in the interior space located between the two branches 73,74 of the U.
  • the branch spacing 73,74 can be designed so that, once inserted, the upstream conductor 75 is maintained by wedging the branches 73.74 around the front wall 22.
  • the switching device 10 also includes for each pole a downstream fixed conductor 55, one end of which is substantially U-shaped materialized by two branches 53 and 54 (see Figure 3).
  • a branch 54 of the U bears the downstream fixed contact 56 which cooperates with the movable contact 85.
  • the downstream conductor 55 is connected in series with the thermal trip device 51, at the magnetic trip device 52 then to the downstream polar line 59.
  • the conductor downstream 55 is therefore fixed to the magneto / thermal cut-off block 50 of the pole.
  • the front wall 32 of the second element 30 of the breaking box is introduced into the interior space located between the two branches 53,54 of the U of each downstream conductor 55, allowing thus ensuring the maintenance and locking of the trigger system at the same time that the shutdown box closes.
  • the branch spacing 53.54 can be designed so that the downstream conductor 55 is held by wedging the branches 53.54 around the front wall 32.
  • the fixing of the second element 30 against the first element 20 is carried out preferably by latching means 28,38 or by other means such only screws.
  • This step C therefore advantageously allows, in a single operation, the times to fully lock the trigger system, thanks to the front wall 32, and to close the breaking box, by fixing the second element 30 on the first element 20. This gives a simple, quick and efficient method of assembling the switch device.
  • An additional fixing step then makes it possible to position a block front face 60 comprising control and / or display members for the switch device 10, at the front of the trigger system 40.50, finally obtain the assembled device 10 as shown in FIGS. 1 and 6.
  • each module of the switch device 10 can be designed and assembled separately with each other (polar cutout assembly, lock block, magneto / thermal block, front panel block, etc.), which not only facilitates replacement of one module by another during maintenance operations but this which also makes it easier to design from a single base of electrical devices switches with different functions or the design of a wide range switchgear using certain common modules.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

L'invention concerne un appareil électrique interrupteur avec un boîtier de coupure destiné à recevoir au moins un ensemble polaire de coupure (80) muni de deux blocs ailettes (81,82) d'extinction d'arc situés de part et d'autre d'un pont de contacts (83) mobile selon un axe horizontal. Le boîtier de coupure comprend un premier élément (20) comportant un fond (21) constitué par une première face horizontale de l'appareil interrupteur (10), de façon à former une cuve présentant une cavité (29) qui accueille un premier bloc ailettes (81), et un second élément (30), assemblé au premier élément (20), comportant un fond (31) constitué par une seconde face horizontale de l'appareil interrupteur (10), opposée à la première face horizontale, de façon à former une cuve présentant une cavité (39) qui accueille le second bloc ailettes (82). L'invention concerne également une méthode d'assemblage d'un tel appareil. <IMAGE>

Description

La présente invention se rapporte à un appareil électrique interrupteur basse tension, en particulier du type contacteur, disjoncteur ou contacteur-disjoncteur, comportant un boítier de coupure composé de deux parties, chaque partie formant un caisson entourant des blocs ailettes d'extinction d'arc pour une meilleure rigidité et une meilleure résistance à la pression des gaz. L'invention concerne aussi une méthode d'assemblage d'un tel appareil interrupteur.
Il existe des appareils électriques interrupteurs qui comportent des chambres de coupure dans lesquelles des ailettes d'extinction d'arc permettent de dissiper et d'évacuer le plus rapidement possible l'arc électrique survenant au moment d'une ouverture entre deux contacts. En particulier dans un appareil destiné à la protection contre les courants de court-circuit, ces chambre de coupure doivent pouvoir supporter les arcs électriques importants ainsi que les fortes surpressions des gaz apparaissant en aval des arcs électriques. Les chambres de coupure sont incorporées dans un boítier de l'appareil interrupteur dont les parois doivent donc être capables de résister à ces surpressions générées au moment de la séparation des contacts de pôles.
Habituellement, l'appareil interrupteur comporte un boítier en matériau isolant avec un socle en forme de cuve dont le fond constitue une face arrière de l'appareil interrupteur. La cuve est ouverte sur le devant de telle sorte que les constituants des ensembles polaires de coupure (c'est-à-dire par exemple : pont de contact mobile, poussoir d'actionnement du pont, ressort de pression de contact, cage de maintien du pont, blocs ailettes d'extinction d'arc, déflecteurs, etc...) peuvent être introduits à l'intérieur de la cuve par l'avant.
D'ordinaire, pour faciliter le montage de l'appareil, les ensembles polaires de coupure sont complètement ou partiellement assemblés préalablement à leur introduction dans la cuve. La cuve est ensuite recouverte par un couvercle ou capot assurant notamment l'étanchéité et formant ainsi un boítier de coupure divisé en plusieurs chambres de coupure pour les différents pôles de puissance de l'appareil interrupteur. Le couvercle porte en outre le système de déclenchement qui est susceptible d'actionner les contacts mobiles de l'appareil. Ce système de déclenchement peut être constitué par exemple d'un bloc serrure mécanique, d'un bloc coupure magnétique et/ou d'un bloc coupure thermique.
La jonction entre la cuve et le couvercle doit être étudiée avec soin car elle est soumise à de fortes contraintes liées à la surpression des gaz en particulier au voisinage de l'extrémité externe des blocs ailettes, correspondant à la zone où la surpression des gaz est importante. Or, dans une configuration habituelle, l'ouverture de la cuve du boítier de coupure, et donc la zone de jonction entre la cuve et le couvercle, s'étend sur pratiquement toute la face avant de la cuve, sinon il serait difficile d'insérer dans le boítier de coupure les différents constituants des ensembles polaires de coupure, surtout lorsqu'ils sont préalablement assemblés. En conséquence, La surface occupée par cette zone de jonction est importante et s'étend y compris au voisinage de l'extrémité des blocs ailettes. Cela entraíne des efforts importants dus à la pression qui occasionnent une fragilité mécanique du boítier de coupure laquelle doit être compensée notamment par des dispositifs de fixation conséquents pour maintenir une bonne étanchéité entre cuve et couvercle.
Il serait donc avantageux, en particulier dans des appareils interrupteurs de fort calibre ayant à supporter des courants électriques importants, de concevoir un agencement simple du boítier de coupure permettant de diminuer les contraintes de surpression à l'intérieur des chambres de coupure mais permettant néanmoins de conserver un assemblage facile et rapide du ou des ensembles polaires de coupure ainsi que du système de déclenchement.
Un des buts de la présente invention est donc d'offrir une meilleure résistance mécanique et une meilleure étanchéité à la surpression des gaz au niveau de cette zone de jonction du boítier de coupure en diminuant la surface occupée par la zone de jonction et en rigidifiant les différentes pièces formant le boítier de coupure.
Pour cela, l'invention décrit un appareil électrique interrupteur comprenant un boítier de coupure destiné à recevoir au moins un ensemble polaire de coupure muni de deux blocs ailettes d'extinction d'arc situés de part et d'autre d'un pont de contacts mobile susceptible d'être actionné selon un axe de déplacement horizontal. Le boítier de coupure comprend un premier élément comportant deux parois latérales, une paroi arrière, une paroi avant et un fond constitué par une première face horizontale de l'appareil interrupteur, de façon à former une cuve présentant une cavité qui accueille un premier bloc ailettes de l'ensemble polaire de coupure, et un second élément distinct du premier élément et comportant deux parois latérales, une paroi arrière, une paroi avant et un fond constitué par une seconde face horizontale de l'appareil interrupteur, opposée à la première face horizontale, de façon à former une cuve présentant une cavité qui accueille le second bloc ailettes de l'ensemble polaire de coupure.
Selon une caractéristique, chaque élément du boítier de coupure d'un appareil interrupteur multipolaire comporte en outre une cloison de séparation entre chaque pôle adjacent, fixée aux parois arrière et avant et au fond dudit élément. Selon une autre caractéristique, chaque élément du boítier de coupure est préférentiellement constitué d'une seule pièce moulée.
Ainsi, la zone de jonction entre le premier et le second élément du boítier de coupure se situe dans un plan qui est approximativement parallèle aux première et seconde faces horizontales du boítier de coupure, alors que dans les solutions connues, cette zone de jonction de situe dans un plan sensiblement vertical, perpendiculaire à l'axe de déplacement horizontal du pont de contacts. Comme la hauteur du boítier de coupure d'un tel appareil interrupteur est supérieure à sa profondeur en raison de l'agencement des ensembles de coupure, il s'ensuit que la zone de jonction occupe avantageusement une surface nettement plus petite offrant une meilleure résistance mécanique.
Un autre but de l'invention est de proposer une méthode d'assemblage simple et rapide d'un tel appareil électrique interrupteur.
Pour cela, la méthode d'assemblage comprend successivement une étape d'insertion des ensemble polaires de coupure à l'intérieur du premier élément du boítier de coupure, une étape d'accrochage d'un système de déclenchement contre le premier élément, puis une étape de fixation du second élément du boítier de coupure au premier élément de façon à simultanément fermer le boítier de coupure et permettre le verrouillage du système de déclenchement.
Selon une caractéristique, l'étape d'accrochage du système de déclenchement comprend une étape d'accrochage d'un bloc serrure mécanique au premier élément puis une étape d'accrochage d'un bloc magnéto/thermique au bloc serrure mécanique.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaítre dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente une vue simplifiée de côté d'un exemple d'appareil interrupteur conforme à l'invention,
  • la figure 2 détaille une vue en coupe du premier élément du boítier de coupure de l'appareil interrupteur,
  • la figure 3 donne un schéma simplifié d'un système de déclenchement avec un bloc serrure mécanique et un bloc magnéto/thermique,
  • la figure 4 montre une coupe d'un ensemble polaire de coupure à introduire dans l'appareil interrupteur,
  • la figure 5 représente une vue en coupe de l'appareil interrupteur en cours d'assemblage comprenant les constituants des figures 2, 3 et 4, avec le second élément du boítier de coupure de l'appareil interrupteur,
  • la figure 6 représente une vue en coupe de l'appareil interrupteur de la figure 1 comprenant les différents constituants de la figure 5 ainsi qu'un bloc face avant,
  • la figure 7 montre une vue en perspective couchée des deux éléments d'un boítier de coupure vide d'un appareil interrupteur tripolaire.
En référence aux différentes figures, un appareil électrique interrupteur 10, par exemple du type disjoncteur, contacteur ou contacteur-disjoncteur monopolaire ou multipolaire, est chargé d'effectuer la commande et/ou la protection d'un circuit électrique aval, en commutant des lignes polaires de courant amont 75 à des lignes polaires de courant aval 59. Généralement, ces lignes de courant amont 75, respectivement aval 59, sont raccordées à un circuit d'alimentation électrique amont, respectivement à un circuit de charge aval, par l'intermédiaire de borniers amont, respectivement aval, de l'appareil interrupteur 10 qui en sont pas représentés dans les figures.
Chaque pôle de puissance de l'appareil interrupteur possède un ensemble polaire de coupure 80, tel que celui schématisé en figure 4, qui comporte un pont conducteur mobile 83 supportant deux contacts mobiles 84,85 positionnés de part et d'autre d'un axe horizontal médian X. Le pont 83 est mobile en translation selon l'axe de déplacement X dans une direction avant / arrière, de manière à pouvoir séparer ou coller les contacts mobiles 84,85 du pont 83 avec des contacts fixes 76,56 amont et aval de l'appareil interrupteur. L'appareil est dit en position fermée lorsque les contacts mobiles sont collés contre les contacts fixes, permettant de relier les lignes de courant amont 75 et aval 59, et en position ouverte ou déclenchée lorsque les contacts sont séparés.
Dans l'exemple représenté, l'ensemble polaire de coupure 80 comporte également un poussoir 78 capable d'actionner le pont mobile 83 dans le sens ouverture et un ressort de pression de contact, non schématisé, chargé d'actionner le pont mobile 83 dans le sens fermeture. D'autres dispositifs de déplacement du pont mobile 83 sont évidemment envisageables.
De part et d'autre de l'axe X du pont mobile 83, l'ensemble polaire de coupure 80 comprend un premier 81 et un second 82 bloc ailettes d'extinction d'arc dont le but est de canaliser vers l'extérieur et de faciliter l'extinction des arcs électriques survenant lors de l'ouverture entre les contacts mobiles 84, respectivement 85, et les contacts fixes correspondants 76, respectivement 56. Divers organes connus, tel qu'un déflecteur 89, peuvent également servir à faciliter la dissipation des arcs électriques. Un déclenchement survenant à la suite à l'apparition d'un fort courant, tel qu'un courant de court-circuit, provoque lors de l'ouverture des contacts une surpression importante des gaz, ces gaz étant alors guidés vers les extrémités externes 81',82' des blocs ailettes 81,82.
De préférence, chaque ensemble polaire de coupure 80 est préalablement assemblé pour des raisons de commodité de montage des différentes pièces qui le constituent avant d'être installé dans un boítier de coupure de l'appareil interrupteur 10. Il faut donc que ce boítier de coupure d'une part comporte une ouverture suffisante pour permettre l'introduction aisée du ou des ensembles de coupure 80 et d'autre part soit capable d'assurer une bonne résistance aux surpressions des gaz, une fois l'appareil interrupteur assemblé.
C'est pourquoi, selon l'invention, le boítier de coupure de l'appareil interrupteur 10 comprend deux éléments distincts 20,30. Comme indiqué dans les figures 2 et 7, le premier élément 20 du boítier de coupure possède deux parois latérales 24,25 sensiblement parallèles, comprises entre une paroi arrière 23 et une paroi avant 22, ainsi qu'un fond 21 reliant les parois verticales 22,23,24,25. Le premier élément 20 forme ainsi une première cuve approximativement parallélépipédique, ouverte sur le côté qui est opposé au fond 21. La cavité 29 de la première cuve est susceptible d'accueillir totalement ou partiellement le premier bloc ailettes 81 du ou des ensembles polaires de coupure 80. Le fond 21 du premier élément 20 forme une première face horizontale du boítier de l'appareil interrupteur 10, par exemple une face supérieure.
En référence aux figures 5 et 7, le second élément 30 du boítier de coupure possède deux parois latérales 34,35 sensiblement parallèles, comprises entre une paroi arrière 33 et une paroi avant 32, ainsi qu'un fond 31 reliant les parois verticales 32,33,34,35. Le second élément 30 forme ainsi une deuxième cuve approximativement parallélépipédique, ouverte sur le côté qui est opposé au fond 31. La cavité 39 de la deuxième cuve est susceptible d'accueillir totalement ou partiellement le second bloc ailettes 82 du ou des ensembles polaires de coupure 80. Le fond 31 du second élément 30 forme une seconde face horizontale du boítier de l'appareil interrupteur 10, par exemple une face inférieure, opposée à la face supérieure 21.
Les deux éléments 20 et 30 sont donc conçus comme deux demi-boítiers rigides de sorte que, lors de l'assemblage de l'appareil 10, ils s'emboítent entre eux de façon à former un boítier de coupure fermé créant des chambres de coupure dans les cavités 29,39. En raison de la forme en cuve ouverte d'un côté, il est très facile d'introduire le ou les ensembles polaires de coupure 80 dans chaque demi-boítier 20,30 du boítier de coupure. Une fois assemblés, les deux éléments 20,30 sont maintenus entre eux par des moyens de fixation, tels que des moyens d'encliquetage 28,38, composés par exemple d'un organe élastique 28 de l'élément 20 dont l'extrémité peut s'encliqueter dans une ouverture 38 prévue de l'élément 30. D'autres moyens de fixation, tels que des vis de fixation sont aussi envisageables pour maintenir les deux éléments 20,30 entre eux.
Dans le cas d'un appareil interrupteur multipolaire, comme dans la figure 7, chaque élément 20,30 comporte de plus une cloison de séparation 26,36 entre chaque pôle adjacent, de façon à isoler les pôles entre eux. Chacune des cloisons 26, respectivement 36, est fixée aux parois arrière 23, respectivement 33, et avant 22, respectivement 32, ainsi qu'au fond 21, respectivement 31, de l'élément 20, respectivement 30. Ces cloisons 26, respectivement 36, sont sensiblement parallèles aux parois latérales 24,25, respectivement 34,35 et forment un caissonnage permettant de définir des cavités 29 séparées, respectivement 39, créant ainsi des chambres de coupure distinctes pour chaque pôle.
La figure 7 montre un appareil interrupteur tripolaire, dont chaque élément 20,30 comporte donc deux cloisons de séparation 26,36. Dans le mode de réalisation présenté, chaque cloison de séparation 36 comporte de plus un évidement intérieur dans lequel vient s'insérer la cloison de séparation correspondante 26. On crée ainsi un chevauchement entre les cloisons de séparation 26,36. Cette solution présente l'avantage de garantir une bonne étanchéité entre les différentes chambres de coupure 29;39 des pôles, de respecter les lignes de fuite entre pôles et de rigidifier la zone de jonction entre les cloisons 26 et 36.
Un chevauchement est également facilement envisageable pour la jonction entre les parois arrières 23 et 33 et entre les parois latérales 24 et 34, 25 et 35. Par contre, les parois avant 22,32 sont agencées pour laisser un espace suffisant entre elles permettant notamment le coulissement du poussoir 78 de chaque pôle d'avant en arrière.
De préférence, chaque élément 20,30 du boítier de coupure est constitué d'une seule pièce moulée en matériau plastique isolant, ce qui simplifie la fabrication de l'appareil interrupteur et ce qui assure en plus une bonne étanchéité entre les différentes cavités 29,39 de chaque pôle et une meilleure rigidité des éléments 20,30. Par ailleurs, les dimensions intérieures des deux éléments 20,30 sont étudiées pour que, lorsqu'ils sont fixés l'un contre l'autre, ils puissent maintenir en position les ensembles de coupure 80 des différents pôles placés à l'intérieur. De plus, les fonds 21,31 des deux éléments 20,30 comportent plusieurs ouies d'ouvertures 27,37 de façon à permettre l'évacuation vers l'extérieur des gaz des différentes chambres de coupure 29,39, en haut et en bas de l'appareil interrupteur 10.
La zone de jonction entre les deux éléments 20,30, correspondant à la jointure entre les deux éléments assemblés, se situe dans un plan approximativement horizontal (voir figures 1 et 6), sensiblement parallèle aux fonds 21,31 du boítier de coupure. Or dans une solution classique, la zone de jonction ente cuve et couvercle se situe à l'avant du boítier de coupure dans un plan sensiblement vertical, orthogonal à l'axe de déplacement horizontal X. Par ailleurs, dans un tel appareil interrupteur, la hauteur du boítier de coupure est inférieure à sa profondeur, étant donné la structure et l'agencement des ensembles polaires de coupure 80.
Ainsi, grâce à l'invention, la surface occupée par la zone de jonction est donc nettement plus petite que dans une solution classique. En conséquence, pour une pression des gaz donnée, les efforts de pression exercés sur la zone de jonction entre les deux éléments 20,30 sont nettement moindres ce qui permet d'obtenir une meilleure résistance mécanique. Cette disposition permet également de mieux rigidifier les différentes parties des éléments 20,30, notamment au niveau des cloisons de séparation 26,36. De plus, la zone de jonction entre les deux éléments 20,30 peut être avantageusement éloignée des extrémités externes 81',82' des blocs ailettes 81,82, pour éviter d'avoir à supporter une trop forte surpression. Grâce à cet agencement du boítier de coupure en deux éléments 20,30 distincts, on obtient avantageusement d'une part une introduction facile des ensembles polaires de coupure pré-assemblés, d'autre part une meilleure tenue des chambres de coupure des pôles aux surpressions des gaz.
Une fois assemblées, les parois latérales 24,25 et 34,35 des éléments 20 et 30 forment des faces latérales du boítier de l'appareil interrupteur 10. Le boítier de coupure constitue alors un socle de l'appareil interrupteur 10 sur lequel pourra être notamment fixé un système de déclenchement. Par ailleurs, sur l'une ou l'autre des parois arrières 23,33 du boítier de coupure, on peut disposer des moyens permettant d'accrocher l'appareil interrupteur 10 sur un support quelconque de montage tel qu'un rail DIN ou autre. Dans les figures jointes, ces moyens d'accrochage sont disposés sur la paroi arrière 23 de l'élément 20.
L'appareil interrupteur 10 comporte un système de déclenchement constitué d'un ou plusieurs blocs fonctions dans le but d'assurer la commande et/ou la protection du circuit électrique aval. Dans l'exemple présenté, le système de déclenchement comporte un bloc de coupure magnéto/thermique 50 électromécanique pour chaque pôle et un bloc serrure mécanique 40. On pourrait envisager de façon équivalente l'utilisation d'autres blocs fonctions tel qu'un bloc de coupure magnétique et/ou thermique à détection électronique.
De façon connue, le bloc serrure mécanique 40 est muni d'une serrure 41 qui agit sur chaque poussoir 78 de pôle, dans le sens ouverture, par exemple par l'intermédiaire d'un palonnier non schématisé pour des raisons de simplification. De même, il est connu qu'un bloc de coupure magnéto/thermique 50 électromécanique est parcouru par le courant de puissance circulant dans le pôle correspondant et peut comporter en série un déclencheur thermique 51, tel qu'un bilame actionné par une chaufferette, et un déclencheur magnétique 52, composé d'une bobine magnétique et d'un percuteur, lequel agit sur le pont mobile 83 du pôle dans le sens ouverture par exemple par l'intermédiaire d'une tige de percussion traversant le poussoir 78, non schématisée pour des raisons de simplification.
Pour chaque pôle, l'appareil interrupteur 10 comporte, de façon courante, un conducteur fixe amont 75 formant la ligne polaire de courant amont et dont une extrémité possède sensiblement une forme de U matérialisé par deux branches 73 et 74 (voir figure 2). Une branche 74 du U porte le contact fixe amont 76 qui coopère avec le contact mobile 84. Selon l'invention, le conducteur amont 75 est introduit dans l'appareil interrupteur 10 en insérant la paroi avant 22 du premier élément 20 du boítier de coupure dans l'espace intérieur situé entre les deux branches 73,74 du U. L'écartement des branches 73,74 peut être conçu pour que, une fois inséré, le conducteur amont 75 soit maintenu par coincement des branches 73,74 autour de la paroi avant 22.
De même, l'appareil interrupteur 10 comporte également pour chaque pôle un conducteur fixe aval 55 dont une extrémité possède sensiblement une forme de U matérialisé par deux branches 53 et 54 (voir figure 3). Une branche 54 du U porte le contact fixe aval 56 qui coopère avec le contact mobile 85. Dans l'exemple de la figure 3, le conducteur aval 55 est connecté en série au déclencheur thermique 51, au déclencheur magnétique 52 puis à la ligne polaire de courant aval 59. Le conducteur aval 55 est donc fixé au bloc de coupure magnéto/thermique 50 du pôle. Lorsque le ou les blocs 50 sont assemblés dans l'appareil interrupteur 10 (voir figure 5), la paroi avant 32 du second élément 30 du boítier de coupure est introduite dans l'espace intérieur situé entre les deux branches 53,54 du U de chaque conducteur aval 55, permettant ainsi d'assurer le maintien et le verrouillage du système de déclenchement en même temps que la fermeture du boítier de coupure. L'écartement des branches 53,54 peut être conçu pour que le conducteur aval 55 soit maintenu par coincement des branches 53,54 autour de la paroi avant 32.
L'invention se rapporte également à une méthode simple et rapide d'assemblage d'un appareil électrique interrupteur tel que décrit précédemment. Selon l'invention, la méthode comprend successivement :
  • Une première étape d'insertion A de chaque ensemble polaire de coupure 80, préalablement monté, dans une chambre de coupure créée par chaque cavité 29 du premier élément 20 du boítier de coupure. La forme de cuve ouverte du premier élément 20 permet une insertion très facile par l'ouverture de la cuve. Cette étape est schématisée par la flèche A de bas en haut entre la figure 2, représentant le premier élément 20, et la figure 4, représentant un ensemble de coupure 80. Le ou les conducteurs polaires amont 75 sont eux soit insérés dans une étape préliminaire d'insertion, soit insérés durant l'étape A, en particulier s'ils sont préalablement assemblés avec le ou les ensembles polaires de coupure 80. Les branches 74, 73 du U sont positionnées de part et d'autre de la paroi avant 22 du premier élément 20 de manière à maintenir, par exemple par coincement, en position fixe le conducteur amont 75.
  • Une deuxième étape d'accrochage B du système de déclenchement 40,50 de l'appareil interrupteur 10 contre le premier élément 20. Cette étape est schématisée par la flèche B entre la figure 2 et la figure 3, représentant un système de déclenchement 40,50. Suivant le nombre de blocs fonctions constituant le système de déclenchement, l'étape B peut être décomposée en plusieurs phases. Dans un appareil 10 dont le système de déclenchement inclut un bloc serrure mécanique 40 et un ou plusieurs blocs de coupure magnéto/thermique 50, l'étape B comprend une première étape d'accrochage du bloc serrure 40 contre la paroi avant 22 du premier élément 20. Le bloc serrure 40 est par exemple introduit dans un mouvement vertical de haut en bas et est maintenu au premier élément 20 par un dispositif de glissière, de queue d'aronde ou autres, verrouillant tout mouvement horizontal du bloc 40. L'étape B comprend ensuite une deuxième étape d'accrochage permettant de solidariser chaque bloc magnéto/thermique 50 à l'ensemble constitué du premier élément 20 et du bloc 40. Le bloc magnéto/thermique 50 est par exemple introduit dans un mouvement horizontal, et est maintenu au bloc serrure 40 par un dispositif de glissière, de queue d'aronde ou autres, jusqu'en butée contre le premier élément 20. Une fois que chaque bloc magnéto/thermique 50 est solidarisé au bloc serrure 40, le système de déclenchement complet peut être ainsi bloqué contre tout mouvement vertical. On obtient alors l'ensemble schématisé dans le haut de la figure 5. Durant cette étape, on met en place également les organes agissant sur les poussoirs 78.
  • Une troisième étape de fixation C du second élément 30 au premier élément 20 de façon à fermer le boítier de coupure et à permettre en plus le verrouillage final du système de déclenchement contre le boítier de coupure. La forme de cuve ouverte du second élément 30 permet d'introduire facilement le second bloc ailettes 82 de chaque ensemble polaire de coupure 80, préalablement introduit dans le premier élément 20, dans une chambre de coupure créée par chaque cavité 39. Cette étape est schématisée par la flèche C de bas en haut de la figure 5. Durant cette étape C, la paroi avant 32 du second élément 30 est insérée et maintenue, par exemple par coincement, entre les deux branches 53 et 54 du U de chaque conducteur aval 55 fixé à chaque bloc magnéto/thermique 50, ce qui permet de verrouiller complètement le système de déclenchement.
La fixation du second élément 30 contre le premier élément 20 est réalisée préférentiellement par les moyens d'encliquetage 28,38 ou par d'autres moyens tels que des vis. Cette étape C permet donc avantageusement, en une seule opération, à la fois de verrouiller complètement le système de déclenchement, grâce à la paroi avant 32, et de fermer le boítier de coupure, en fixant le second élément 30 sur le premier élément 20. On obtient ainsi une méthode simple, rapide et efficace d'assemblage de l'appareil interrupteur.
Une étape supplémentaire de fixation permet ensuite de positionner un bloc face avant 60 comprenant des organes de commande et/ou de visualisation de l'appareil interrupteur 10, à l'avant du système de déclenchement 40,50, pour finalement obtenir l'appareil 10 assemblé tel que représenté dans les figures 1 et 6.
En plus des avantages déjà cités, une telle conception apporte une grande modularité: en effet chaque module de l'appareil interrupteur 10 peut être conçu et assemblé séparément l'un avec l'autre (ensemble de coupure polaire, bloc serrure, bloc magnéto/thermique, bloc face avant, etc...), ce qui facilite non seulement le remplacement d'un module par un autre durant les opérations de maintenance mais ce qui facilite également la conception à partir d'une même base d'appareils électriques interrupteurs comportant des fonctions différentes ou la conception d'une large gamme d'appareils interrupteurs utilisant certains modules communs.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.

Claims (15)

  1. Appareil électrique interrupteur comprenant un boítier de coupure destiné à recevoir au moins un ensemble polaire de coupure (80) muni de deux blocs ailettes (81,82) d'extinction d'arc situés de part et d'autre d'un pont de contacts mobile (83) susceptible d'être actionné selon un axe de déplacement horizontal (X), caractérisé en ce que le boítier de coupure comprend :
    un premier élément (20) comportant deux parois latérales (24,25), une paroi arrière (23), une paroi avant (22) et un fond (21) constitué par une première face horizontale de l'appareil interrupteur (10), de façon à former une cuve présentant une cavité (29) qui accueille un premier bloc ailettes (81) de l'ensemble polaire de coupure,
    un second élément (30) distinct du premier élément (20) et comportant deux parois latérales (34,35), une paroi arrière (33), une paroi avant (32) et un fond (31) constitué par une seconde face horizontale de l'appareil interrupteur (10), opposée à la première face horizontale, de façon à former une cuve présentant une cavité (39) qui accueille un second bloc ailettes (82) de l'ensemble polaire de coupure.
  2. Appareil interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un appareil interrupteur multipolaire, chaque élément (20,30) du boítier de coupure comporte une cloison de séparation (26,36) entre chaque pôle adjacent, fixée aux parois arrière (23,33) et avant (22,32) et au fond (21,31) dudit élément (20,30).
  3. Appareil interrupteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément (20,30) du boítier de coupure est constitué par une seule pièce moulée.
  4. Appareil interrupteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, une fois le premier élément (20) et le second élément (30) fixés l'un à l'autre, la paroi avant (22) et la paroi avant (32) sont agencées pour laisser un espace suffisant au coulissement d'un poussoir (78) pour chaque pôle, destiné à actionner le pont de contacts mobile (83) du pôle.
  5. Appareil interrupteur selon la revendication 4, comportant pour chaque pôle un conducteur amont (75) possédant une forme sensiblement de U et portant un contact fixe amont (76), caractérisé en ce que la paroi avant (22) du premier élément (20) peut être insérée dans le U de chaque conducteur amont (75).
  6. Appareil interrupteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de déclenchement qui est susceptible d'actionner le pont mobile de contacts (83) de chaque pôle de l'appareil interrupteur et qui est muni pour chaque pôle d'un conducteur aval (55) possédant une forme sensiblement de U et portant un contact fixe aval (56), la paroi avant (32) du second élément (30) pouvant être insérée à l'intérieur du U de chaque conducteur aval (55), de façon à verrouiller le système de déclenchement contre le boítier de coupure.
  7. Appareil interrupteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système de déclenchement comprend un bloc serrure mécanique (40).
  8. Appareil interrupteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le système de déclenchement comprend un bloc magnéto/thermique (50).
  9. Appareil interrupteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément (20) et le second élément (30) sont maintenus entre eux par des moyens d'encliquetage (28,38).
  10. Méthode d'assemblage d'un appareil électrique interrupteur (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la méthode d'assemblage comprend successivement :
    une étape d'insertion (A) de chaque ensemble polaire de coupure (80) à l'intérieur du premier élément (20) du boítier de coupure,
    une étape d'accrochage (B) d'un système de déclenchement contre le premier élément (20),
    une étape de fixation (C) du second élément (30) du boítier de coupure au premier élément (20) de façon à fermer le boítier de coupure et à permettre le verrouillage du système de déclenchement.
  11. Méthode d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le système de déclenchement comprend un conducteur aval polaire (55) en forme sensiblement de U, le verrouillage du système de déclenchement étant assuré par l'insertion de la paroi avant (32) du second élément (30) à l'intérieur du U de chaque conducteur aval polaire (55).
  12. Méthode d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape d'accrochage du système de déclenchement comprend une étape d'accrochage d'un bloc serrure mécanique (40) au premier élément (20) puis une étape d'accrochage d'un bloc magnéto/thermique (50) au bloc serrure mécanique (40).
  13. Méthode d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce que la fixation du second élément (30) au premier élément (20) est réalisée par encliquetage.
  14. Méthode d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'elle comprend une étape préliminaire d'insertion d'un conducteur amont polaire (75) en forme sensiblement de U, dont l'espace intérieur permet d'accueillir la paroi avant (22) du premier élément (20).
  15. Méthode d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'elle comprend une étape supplémentaire de fixation, à l'avant du système de déclenchement, d'un bloc face avant (60) de l'appareil interrupteur (10).
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