EP2717284B1 - Dispositif de commande d'un appareil de protection électrique et appareil de protection électrique le comportant - Google Patents

Dispositif de commande d'un appareil de protection électrique et appareil de protection électrique le comportant Download PDF

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EP2717284B1
EP2717284B1 EP13178454.8A EP13178454A EP2717284B1 EP 2717284 B1 EP2717284 B1 EP 2717284B1 EP 13178454 A EP13178454 A EP 13178454A EP 2717284 B1 EP2717284 B1 EP 2717284B1
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EP
European Patent Office
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auxiliary switch
barrel
contact
imprint
contacts
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EP13178454.8A
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EP2717284A1 (fr
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Yves Belin
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/18—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with subsequent sliding
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    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2066—Fork-shaped bridge; Two transversally connected contact arms bridging two fixed contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/52—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever
    • H01H71/526—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever the lever forming a toggle linkage with a second lever, the free end of which is directly and releasably engageable with a contact structure

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling an electrical protection device housed in an insulating casing containing at least one pair comprising a fixed contact and a movable contact, said movable contact (s) being able to be actuated ( s) either manually via a joystick or automatically, said device comprising a transmission rod coupled to the handle, a device for supporting the movable contact (s) mounted to rotate about a fixed axis said first housing and a platen rotatably mounted about an axis said second coincides with said first axis, said platen having a mechanical connection breakable with the transmission rod and being adapted to drive the (s) contact (s) ( s) mobile (s) to the closed position and keep the (the) contact (s) mobile (s) in the closed position, and a release lever controlled by a trigger to cause in case of failure breakage of themechanical connection, causing the automatic triggering of the mechanism independently of the joystick and the separation of the contacts, and an electrical protection device comprising such a device.
  • the document is also known FR 2,495,826 describing a double-contact breaker for breaking DC currents that can be used for high voltages.
  • the object of the present invention is to propose a device for controlling a simple electrical protection device, making it possible to increase the performance of the apparatus.
  • Another object of the invention is to provide a control device of simple design that allows the devices to be used in the presence of a higher voltage or to achieve the breaking of DC currents.
  • the subject of the present invention is a device for controlling an electrical protection device of the kind mentioned above, this device being characterized in that the aforementioned contact-holding device comprises an oblong orifice through which said support device is mounted articulated about the hinge axis said first, and in that the aforementioned support device is mechanically connected to the aforementioned plate by a connection of the ball joint type, whose center of rotation is offset relative to the axis of rotation said first or second, the position of this center of rotation and the orientation of said oblong orifice being such that, during the contact pressure setting between the (the) contact (s) fixed (s) and mobile (s), this oblong hole allows the relative displacement between the so-called first axis and the support device of the contacts, by displacement of the axis inside the oblong orifice, and thereby rota the support device around the center of rotation of the ball joint, in order to allow the rotation of the support device around the first point (s) of contact created between the fixed contact (s) (s
  • the invention thus makes it possible to obtain a balancing of the forces between the movable contacts and the fixed contacts, whatever the number of moving contacts and fixed contacts, even when the contact support supports only one movable contact intended to cooperate with a single fixed contact, the balancing then being performed between different points of contacts established successively on the same contact.
  • the aforementioned ball joint connection between the contact support device and the plate is a point type ball joint.
  • the aforementioned plate is secured to a shaft, said needle rotatably mounted relative to the housing of the apparatus, and around which is mounted articulated the contact support device, said needle passing through said oblong orifice.
  • the device for supporting the contacts supports two so-called mechanically secured and electrically connected mobile contacts, said mobile contacts being intended to cooperate with two fixed contacts.
  • the support device rotates about said point of contact, the needle of the platen moving towards the interior of the orifice, until the needle is brought into contact with the support device, on the opposite side to the point of contact made, in order to reach an equilibrium position of the assembly, and then when a second contact point is established between a second movable contact and a second fixed contact, the contact support device detaches from the needle until the needle is no longer in contact with the contact support device position in which the balancing between the contact pressures is achieved.
  • the mechanical connection between the abovementioned contact support device and the plate is a slightly slippery point pinion connection, so as to allow a slight translational movement of the support device with respect to the plate, and the orientation of the oblong orifice and the direction of the aforementioned degree of freedom in translation of the support device are such that during the pressurization of the contacts during the closing, or during the decompression of the contacts during the opening of the contacts, the rotational drive of the plate about the so-called second axis causes the rotation of the support device relative to the first axis, to a position in which this movement of the support device is no longer possible, and after which there is a relative displacement in rotation of the plate relative to the support device around the center of rotation of the ball joint, this rotation of the support device causing a displacement in relative translation between the plate and the support device by cooperation between the shaft materializing the so-called first axis and the walls of the device defining said orifice, this displacement to obtain cleaning of the contacts by friction between the movable contacts and the
  • the present invention also relates to an electrical protection apparatus comprising a control device comprising the previously mentioned features taken alone or in combination.
  • this apparatus is a circuit breaker or a switch.
  • this apparatus is intended to be used for switching off high-voltage direct current or alternating current.
  • a circuit breaker D according to a particular embodiment of the invention comprises an insulating housing 1 essentially formed by two half-shells 2, the upper half-shell having been removed to allow viewing of the interior of said circuit breaker.
  • the casing 1 has a parallelepipedal general shape corresponding to a modular system.
  • This housing 1 has a rear face 3 for attachment to a rail and a front face 4 having a passage 5 of a control lever 6.
  • This circuit breaker comprises, in a manner known per se, a breaking circuit.
  • the breaking circuit comprises a movable contact, two 7,8 in this particular embodiment of the invention, carried by a first end of a contact support 9.
  • the contact supports 9 are made of an insulating material and are mounted to pivot about an axis X said first materialized by a pivot 10.
  • This circuit breaker comprises a control mechanism housed in the upper part of the housing.
  • This hinge pivot 10 of the contact support 9 is carried by a plate 11, which plate is pivotally mounted relative to the housing about an axis said second Y coincides with the hinge pin X said first pivot aforementioned , via two bearings formed in the half-shells of the housing respectively receiving the two ends of the pivot.
  • the axis of pivoting of the plate 11 and the axis 10 of articulation of the contact supports 9 are materialized by the shaft or pivot 10 integral with the plate 11.
  • the pivotal mounting of the plate 11 relative to the housing 1 allows the displacement of the contact support 9 between an open position of the movable contacts 7.8 and a closed position of said movable contacts.
  • the plate 11 carries abutments capable of cooperating with the contact support device 9 to rotate it around the pivot 10 to the closed position of the movable contacts.
  • a spring mounted between the housing and the plate makes it possible to urge the turntable around the shaft towards the open position of the movable contacts.
  • a pivotally limited mounting of the contact support 9 relative to the plate 11 allows, for its part, a displacement of said contact support 9, in particular after the plate 11 has been driven into the closed position of the movable contacts 7.8 .
  • the control device also comprises contact pressure means (not shown) acting on the contact support for exerting a pressing force on said support and for constraining said support in the closed position of the movable contacts.
  • These contact pressure means comprise two torsion springs 22, 23 acting on the contact support corresponding.
  • Each torsion spring is provided with an axis of rotation about which it exerts a torsion force.
  • the dimensioning of the torsion springs is made with respect only to the contact pressure force to be exerted.
  • control mechanism comprises transmission means arranged between the lever 6 and the contact support 9, or more precisely between the handle 6 and the plate 11. These means make it possible to move the plate 11 between the open position and the closing position of the movable contacts 7.8.
  • a trip lever 13 coupled to tripping means makes it possible to detect the presence of an electrical fault and to act on the control mechanism to open the contacts of the circuit breaker.
  • triggering means include an electromagnetic release E and a thermal release T, in this case a bimetallic strip.
  • the trigger lever is pivotally mounted about an axis carried by the plate, with a predetermined offset of this axis relative to the pivot.
  • the trip lever is designed to cause the displacement of the contact support in the open position by causing the breaking of a breakable mechanical link L of the transmission means.
  • These transmission means comprise a transmission rod 14 coupled to an internal base of the lever 6 to form a knee joint whose articulation is eccentric with respect to the pivot axis Z of said lever 6.
  • the breakable mechanical connection is arranged between the transmission rod 14 and the plate 11. In the locked position, the breakable mechanical link L allows the manual control of the control mechanism with the handle 6.
  • the displacement of the release lever 13 to a triggered position under the action of the trigger causes the momentary rupture of the mechanical link L, causing the automatic triggering of the control mechanism independently of the lever 6.
  • the trigger lever 13 is associated with a return spring for ensuring the automatic restoration of the link mechanical when the lever is actuated to the open position, following a triggering of the ecanism on default.
  • the breakable mechanical link L comprises a hook 15 mounted to pivot on an axis of the plate 11. Opposite this axis, the hook spout cooperates in the locked position of the connection with a detent located on the upper arm of the release lever 13.
  • the bimetallic of the thermal release cooperates with the trigger lever by means of a drawer.
  • the orifice 16 provided in the contact support 9 and allowing the passage of the pivot 10 integral with the plate 11, is oblong and has a width substantially corresponding to the diameter of the pivot 10.
  • the contact support 9 is mechanically connected to the plate 11 by means of a point ball joint R via an arm 17 of the contact support 9 having at its free end a ball 18, the arm assembly 17 and ball 18 being intended to be introduced into an elongated recess 19 provided in the plate 11, the contact support 9 then being rotatable relative to the plate 11 around a point of contact P between this ball 18 and the plate 11, the link being of the point type to ball, allowing said contact support 9 to oscillate around the point of contact P on either side of an axis U.
  • the pivot 10 integral with the aforementioned plate 11 can move in the open oblong shape 16 of the contact support 9, the amplitude of this rotational movement being determined by the length of this oblong opening, the orientation of this oblong portion being such that during this rotation, the needle 10 constituting the aforementioned pivot can move from one end to the other of this opening 16, in that this oblong opening is substantially concentric with the center of rotation associated with the point ball joint R, which center of rotation is constituted by the point P of contact between the contact support 9 and the plate 11.
  • This point ball joint connection R in combination with the degree of freedom created by the oblong shape of the opening 16 receiving the pivot articulation 10 of the contact support 9, make it possible to balance the forces exerted by the movable contacts 7,8 on the fixed contacts 20,21, during the contact pressurization of the contacts, as will be explained in this following.
  • this control device is intended to be used in an electrical protection device said double-cut, that is to say having two movable contacts.
  • the contact support supports two movable contacts 7,8 intended to cooperate respectively with two fixed contacts 20, 21.
  • the balancing of the contact pressure forces will be made between the two contact points created at level of each set consisting of a fixed contact 20,21 and a movable contact 7.8.
  • the point-type ball joint R between the contact support 9 and the plate 11 is of the sliding type so as to allow a slight translational movement of the arm 17 supporting the ball 18 inside. of the plate 11 at the point link P, in an elongate recess 19 provided for this purpose in the plate 11.
  • the orientation of the oblong hole 16 is such that the axis of symmetry longitudinal of this oblong orifice is inclined relative to the circular path t of the contact support 9, so that when the contact support 9 rotates relative to the plate 11 about the center of rotation P, the pivot 10 cooperates with the wall delimiting the oblong orifice 16, so as to cause the displacement in translation of the contact support 9 according to the degree of freedom in translation allowed thereof relative to the plate 11, that is to say substantially parallel the longitudinal direction of the fixed and moving contacts, as illustrated in figures 5 and 6 .
  • control device On the figure 1 , the control device is in a position of the contacts 7, 8, 20, 21 open, the handle 6 being in the open position.
  • the lever 6 When the lever 6 is actuated to close the contacts, it moves the rod 14, which bears on the plate 11 and the hook 15. The hook 15 is locked on the bar (or lever) 13 .
  • the rod 14 resting on the plate 11 and on the hook 15 rotates the plate 11 about its axis until the closure of the contacts.
  • the rod 14 continues its course until crossing the dead center of the toggle formed by the handle 6 and the rod 14.
  • the mechanism takes the equilibrium position that holds the contacts 7, 8, 20, 21 closed as shown in FIG. figure 2 .
  • the handle 6 is actuated until it crosses the dead center of the toggle in the opposite direction.
  • the mechanism then reaches the equilibrium position, the contacts being open, when the lever 6 reaches the end of its travel, position represented on the figure 1 .
  • the hook 15 is unlocked, but the lever 6 does not return immediately to its open position.
  • the balance of forces exerted by the rod 14 on the mechanism is broken.
  • the plate 11 rotates about its axis and opens the contacts 7, 8, 20, 21.
  • the spring of the handle 6 brings it in open contacts position
  • the link 14 returns the hook 15 to the initial position
  • a biasing spring of the hook and rearming of the bar puts them in a position for locking the hook 15 on the bar 13 when the lever 6 is actuated to close the contacts.
  • the contact support 9 moves in rotation and the needle moves in the oblong-shaped opening 16.
  • the contact support 9 remains resting on the needle 10 opposite the first point of contact created between one of the movable contacts 7.8 and the one 20.21 contacts fixed, so as to establish a certain balance. Then, when the second contact is established between the other mobile contacts and the other of the fixed contacts, the contact support 9 is detached from the needle 10, the latter then being in the vicinity of a central position in the oblong opening 16, a position representing the balance of the contact pressures, as illustrated in FIG. figure 4 .
  • the handle 6 is further rotated in the direction of closure.
  • the movable contacts 7,8 already being in abutment against the fixed contacts 20,21, the rotational drive of the contact support 9 around the needle 10 is no longer possible, and it is the contact support 9 which then rotates relative to the plate 11 through the ball joint R provided for this purpose.
  • a control device for an electrical protection device has been realized, making it possible to balance the forces on the contact pads so as to recover the games due to wear, by the installation of a spherical connection of the point type between the contact support and the platen, supplemented by an additional degree of freedom of the platinum needle, in a circular stroke, in the opening provided in the contact support.
  • the invention also makes it possible to perform self-cleaning of the contacts, which makes it possible to stabilize the contact resistances, by orienting the oblong opening of the contact support cooperating with a sliding point link. between the contact support and the plate, in order to create a sliding of the movable contacts during the pressurization of the contacts.
  • the invention also makes it possible to obtain a reduction in the volume of the contact pressure springs by the transfer of the point of rotation of the contact support during the contact pressurization, as can be seen in FIG. figure 7 , which shows that the lever arm (a) of the application of the force of the contact pressure spring, is multiplied by more than two (2Xa).
  • a faster opening speed (multiplied by two) is obtained thanks to the double contact, as well as a doubling of the opening distance due to the presence of the double-contact, each sliding contact having an opening distance, the arrival of the current being made by the first contact and outgoing by the second.
  • An improvement in the performance of devices equipped with a control device according to the invention is thus obtained by virtue of the invention, enabling said apparatuses to be used for DC currents or high voltages.
  • the invention is not limited to the embodiment described and illustrated which has been given by way of example.
  • the invention applies to any electrical apparatus in which at least one moving contact and at least one fixed contact are brought into contact.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE.
  • La présente invention concerne un dispositif de commande d'un appareil de protection électrique logé dans un boîtier isolant renfermant au moins une paire comportant un contact fixe et un contact mobile, ledit (lesdits) contact(s) mobile(s) pouvant être actionné(s) soit manuellement par l'intermédiaire d'une manette soit automatiquement, ledit dispositif comprenant une biellette de transmission accouplée à la manette, un dispositif de support du (des) contact(s) mobile(s) monté à rotation autour d'un axe fixe dit premier du boîtier et une platine montée à rotation autour d'un axe dit second confondu avec l'axe dit premier, ladite platine ayant une liaison mécanique brisable avec la biellette de transmission et étant apte à entraîner le(s) contact(s) mobile(s) vers la position de fermeture et à maintenir le(les) contact(s) mobile(s) en position de fermeture, et un levier de déclenchement commandé par un déclencheur pour provoquer en cas de défaut la rupture de la liaison mécanique, entraînant le déclenchement automatique du mécanisme indépendamment de la manette et la séparation des contacts, ainsi qu'un appareil de protection électrique comportant un tel dispositif.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • On connaît par exemple les documents EP 1 975 971 et FR 2 956 922 décrivant un dispositif de commande d'un disjoncteur miniature comportant les caractéristiques précédemment mentionnées.
  • Or, ces dispositifs ne peuvent pas être utilisés pour couper des courants continus, et les performances de ces appareils sont limitées dans le cas où les tensions des circuits à protéger sont très élevées.
  • On connaît également le document FR 2 495 826 décrivant un disjoncteur à double contacts permettant de couper des courants continus et pouvant être utilisé pour des tensions élevées.
  • Finalement, on connaît le document EP 0 403 329 A1 décrivant un disjoncteur selon le préambule de la revendication 1.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de commande d'un appareil de protection électrique de conception simple, permettant d'augmenter les performances des appareils. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de commande de conception simple qui permettre aux appareils d'être utilisés en présence d'une tension plus élevée ou pour réaliser la coupure de courants continus.
    • EXPOSE DE L'INVENTION.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de commande d'un appareil de protection électrique du genre précédemment mentionné, ce dispositif étant caractérisé en ce que le dispositif de support de contacts précités comporte un orifice oblong par l'intermédiaire duquel ledit dispositif de support est monté articulé autour de l'axe d'articulation dit premier, et en ce que le dispositif de support précité est relié mécaniquement à la platine précitée par une liaison du type rotule, dont le centre de rotation est déporté par rapport à l'axe de rotation dit premier ou second, la position de ce centre de rotation et l'orientation dudit orifice oblong étant tels que, lors de la mise en pression de contact entre le(les) contact(s) fixe(s) et mobile(s), cet orifice oblong autorise le déplacement relatif entre l'axe dit premier et le dispositif de support des contacts, par déplacement de l'axe à l'intérieur de l'orifice oblong, et de ce fait la rotation du dispositif de support autour du centre de rotation de la rotule, ceci afin de permettre la rotation du dispositif de support autour du(des) premier(s) point(s) de contact crées entre le(les) contact(s) fixe(s) et mobile(s), lors de la mise en pression de contact, cette dernière rotation ayant pour effet d'équilibrer les différents efforts entre le(s) contact(s) mobile(s) et le(les) contact(s) fixe(s).
  • L'invention permet ainsi d'obtenir un équilibrage des efforts entre les contacts mobiles et les contacts fixes, quelque soit le nombre de contacts mobiles et de contacts fixes, même lorsque le support de contact ne supporte qu'un seul contact mobile destiné à coopérer avec un seul contact fixe, l'équilibrage étant alors réalisé entre différents points de contacts établis successivement sur un même contact.
  • Selon une caractéristique particulière, la liaison rotule précitée entre le dispositif de support des contacts et la platine est une liaison rotule du type ponctuelle.
  • Selon une autre caractéristique, la platine précitée est solidaire d'un arbre, dit aiguille monté rotatif par rapport au boîtier de l'appareil, et autour duquel est monté articulé le dispositif de support de contact, ladite aiguille traversant ledit orifice oblong.
  • Selon une autre caractéristique, le dispositif de support des contacts supporte deux contacts dits mobiles mécaniquement solidaires et reliés électriquement, lesdits contacts mobiles étant destinés à coopérer avec deux contacts fixes.
  • Selon une autre caractéristique, lorsqu'un seul point de contact entre l'un des contacts mobiles et l'un des contacts fixes est établi, le dispositif de support tourne autour dudit point de contact, l'aiguille de la platine se déplaçant à l'intérieur de l'orifice, jusqu'à la mise en appui de l'aiguille sur le dispositif de support, du côté opposé au point de contact réalisé, afin d'atteindre une position d'équilibre de l'ensemble, puis lorsqu'un deuxième point de contact est établi entre un second contact mobile et un second contact fixe, le dispositif de support de contact se décolle de l'aiguille jusqu'à ce que l'aiguille ne soit plus en contact avec le dispositif de support de contact, position dans laquelle l'équilibrage entre les pressions de contact est réalisé.
  • Selon une autre caractéristique, la liaison mécanique entre le dispositif support de contact précité et la platine est une liaison rotule ponctuelle légèrement glissante, de manière à permettre un léger mouvement de translation du dispositif de support par rapport à la platine, et l'orientation de l'orifice oblong et la direction du degré de liberté précité en translation du dispositif de support sont tels que lors de la mise en pression des contacts pendant la fermeture, ou bien lors de la mise en décompression des contacts lors de l'ouverture des contacts, l'entraînement en rotation de la platine autour de l'axe dit second entraîne la rotation du dispositif de support par rapport à l'axe dit premier, jusqu'à une position dans laquelle ce déplacement du dispositif de support n'est plus possible, et après laquelle il se produit un déplacement relatif en rotation de la platine par rapport au dispositif de support autour du centre de rotation de la rotule, cette rotation du dispositif de support entraînant un déplacement en translation relatif entre la platine et le dispositif de support par coopération entre l'arbre matérialisant l'axe dit premier et les parois du dispositif délimitant ledit orifice, ce déplacement permettant d'obtenir un nettoyage des contacts par frottement entre les contacts mobiles et les contacts fixes.
  • La présente invention a encore pour objet un appareil de protection électrique comportant un dispositif de commande comportant les caractéristiques précédemment mentionnées prises seules ou en combinaison.
  • Selon une caractéristique particulière, cet appareil est un disjoncteur ou un interrupteur.
  • Selon une autre caractéristique, cet appareil est destiné à être utilisé pour la coupure du courant continu ou courant alternatif à tension élevée.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue en perspective, illustrant la partie intérieure d'un disjoncteur selon l'invention après ouverture de son boîtier, ledit disjoncteur étant en position ouverte des contacts,
    • La figure 2 est une vue identique à la figure précédente, ledit disjoncteur étant dans une position fermée des contacts,
    • La figure 3 est une vue en perspective, illustrant une partie du dispositif de commande selon l'invention associée aux contacts mobiles,
    • La figure 4 est une vue en perspective, illustrant la même partie du dispositif de commande que sur la figure précédente, en position équilibrée des efforts de pression de contact exercés par les contacts mobiles sur les contacts fixes, mais vu du côté opposé par rapport à la figure précédente,
    • La figure 5 est une vue de côté de cette même partie du dispositif de commande, une fois l'équilibrage des efforts réalisé, et au début de l'étape consistant à réaliser l'auto-nettoyage des contacts,
    • La figure 6 est une vue partielle en plan, illustrant le dispositif de commande mis en service dans l'appareil, le nettoyage des contacts ayant été réalisé, et
    • La figure 7 est une vue partielle en plan, le dispositif de commande étant mis en service dans l'appareil, en position fermée des contacts, et illustrant plus particulièrement la multiplication par deux de l'effort du ressort de pression de contact,
    EXPOSE DETAILLE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
  • Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, un disjoncteur D selon une réalisation particulière de l'invention comprend un boîtier isolant 1 essentiellement formé par deux demi-coquilles 2, la demi-coquille supérieure ayant été enlevée pour permettre de visualiser l'intérieur dudit disjoncteur. Le boîtier 1 présente une forme générale parallélépipédique correspondant à un système modulaire. Ce boîtier 1 présente une face arrière 3 de fixation sur un rail et une face frontale 4 présentant une lumière 5 de passage d'une manette de commande 6.
  • Ce disjoncteur comprend de manière connue en soi, un circuit de coupure.
  • Classiquement, le circuit de coupure comporte un contact mobile, deux 7,8 dans cette réalisation particulière de l'invention, portés par une première extrémité d'un support de contact 9. Les supports de contact 9 sont réalisés dans un matériau isolant et sont montés à pivotement autour d'un axe X dit premier matérialisé par un pivot 10.
  • Ce disjoncteur comporte un mécanisme de commande logé dans la partie supérieure du boîtier.
  • Ce pivot 10 d'articulation du support de contact 9 est porté par une platine 11, laquelle platine étant montée à pivotement par rapport au boîtier autour d'un axe dit second Y confondu avec l'axe d'articulation X dit premier du pivot précité, par l'intermédiaire de deux paliers ménagés dans les demi-coquilles du boîtier recevant respectivement les deux extrémités du pivot.
  • L'axe de pivotement de la platine 11 et l'axe 10 d'articulation des supports de contact 9 sont matérialisés par l'arbre ou pivot 10 solidaire de la platine 11.
  • Le montage à pivotement de la platine 11 par rapport au boîtier 1 permet le déplacement du support de contact 9 entre une position d'ouverture des contacts mobiles 7,8 et une position de fermeture desdits contacts mobiles.
  • A cet effet, la platine 11 porte des butées susceptibles de coopérer avec le dispositif de support de contact 9 pour l'entraîner en rotation autour du pivot 10 vers la position de fermeture des contacts mobiles. Un ressort monté entre le boîtier et la platine permet de solliciter la platine en rotation autour de l'arbre vers la position d'ouverture des contacts mobiles.
  • Un montage à pivotement limité du support de contact 9 par rapport à la platine 11 permet, quant à lui, un débattement dudit support de contact 9, notamment après que la platine 11 ait été entraînée dans la position de fermeture des contacts mobiles 7,8.
  • Le dispositif de commande comporte également des moyens de pression de contact (non représentés) agissant sur le support de contact pour exercer une force de pression sur ledit support et pour contraindre ledit support dans la position de fermeture des contacts mobiles. Ces moyens de pression de contact comportent, deux ressorts de torsion 22,23 agissant sur le support de contact correspondant. Chaque ressort de torsion est pourvu d'un axe de rotation autour duquel il exerce une force de torsion.
  • Le dimensionnement des ressorts de torsion est réalisé par rapport uniquement à l'effort de pression de contact à exercer.
  • Dans le mode de réalisation représenté, le mécanisme de commande comprend des moyens de transmission agencés entre la manette 6 et le support de contact 9, ou plus précisément entre la manette 6 et la platine 11. Ces moyens permettent de déplacer la platine 11 entre la position d'ouverture et la position de fermeture des contacts mobiles 7,8.
  • Comme ceci est connu en soi et comme cela est visible sur les figures 1 et 2, un levier de déclenchement 13 (à représenter) couplé à des moyens de déclenchement, permet de détecter la présence d'un défaut électrique et d'agir sur le mécanisme de commande pour ouvrir les contacts du disjoncteur. Ces moyens de déclenchement incluent un déclencheur électromagnétique E et un déclencheur thermique T, en l'occurrence un bilame. Le levier de déclenchement est monté à pivotement autour d'un axe porté par la platine, avec un décalage prédéterminé de cet axe par rapport au pivot. Le levier de déclenchement est conçu pour entraîner le déplacement du support de contact dans la position d'ouverture en provoquant la rupture d'une liaison mécanique brisable L des moyens de transmission.
  • Ces moyens de transmission comportent une biellette de transmission 14 accouplée à une embase interne de la manette 6 pour former une genouillère dont l'articulation se trouve excentrée par rapport à l'axe de pivotement Z de ladite manette 6. La liaison mécanique brisable est ménagée entre la biellette de transmission 14 et la platine 11. En position verrouillée, la liaison mécanique brisable L autorise la commande manuelle du mécanisme de commande à l'aide de la manette 6. Le déplacement du levier de déclenchement 13 vers une position déclenchée sous l'action du déclencheur, provoque la rupture momentanée de la liaison mécanique L, entraînant le déclenchement automatique du mécanisme de commande indépendamment de la manette 6. Le levier de déclenchement 13 est associé à un ressort de rappel destiné à assurer le rétablissement automatique de la liaison mécanique lorsque la manette est actionnée vers la position d'ouverture, suite à un déclenchement du mécanisme sur défaut.
  • Selon un mode particulier de réalisation de ces moyens de transmission, la liaison mécanique brisable L comporte un crochet 15 monté à pivotement sur un axe de la platine 11. A l'opposé de cet axe, le bec du crochet coopère en position verrouillée de la liaison avec un cran de retenue situé sur le bras supérieur du levier de déclenchement 13.
  • Cette liaison mécanique brisable bien connue des spécialistes, ne sera pas décrite plus en détail. Pour plus d'informations, on pourra se reporter aux documents FR 2 956 922 ou EP 1 975 971 de la demanderesse.
  • Comme ceci n'est pas représenté mais est bien connu en soi, le bilame du déclencheur thermique coopère avec le levier de déclenchement au moyen d'un tiroir.
  • Selon l'invention, et tel que ceci est plus particulièrement visible sur les figures 3 à 7, l'orifice 16 prévu dans le support de contact 9 et permettant le passage du pivot 10 solidaire de la platine 11, est de forme oblongue et présente une largeur correspondant sensiblement au diamètre du pivot 10. D'autre part, le support de contact 9 est relié mécaniquement à la platine 11 par l'intermédiaire d'une liaison rotule ponctuelle R par l'intermédiaire d'un bras 17 du support de contact 9 comportant à son extrémité libre une rotule 18, l'ensemble bras 17 et rotule 18 étant destiné à être introduit dans un évidement de forme allongé 19 prévu dans la platine 11, le support de contact 9 pouvant alors tourner par rapport à la platine 11 autour d'un point de contact P entre cette rotule 18 et la platine 11, la liaison étant du type ponctuelle à rotule, permettant audit support de contact 9 d'osciller autour du point de contact P de part et d'autre d'un axe U. Pendant cette rotation, le pivot 10 solidaire de la platine précitée 11 peut se déplacer dans l'ouverture de forme oblongue 16 du support de contact 9, l'amplitude de ce mouvement de rotation étant déterminée par la longueur de cette ouverture de forme oblongue, l'orientation de cette partie oblongue étant telle que pendant cette rotation, l'aiguille 10 constituant le pivot précité peut se déplacer d'une extrémité à l'autre de cette ouverture 16, par le fait que cette ouverture oblongue est sensiblement concentrique au centre de rotation associé à la liaison rotule ponctuelle R, lequel centre de rotation est constitué par le point P de contact entre le support de contact 9 et la platine 11. Cette liaison rotule ponctuelle R en combinaison avec le degré de liberté crée par la forme oblongue de l'ouverture 16 recevant le pivot d'articulation 10 du support de contact 9, permettent de réaliser un équilibrage des efforts exercés par les contacts mobiles 7,8 sur les contacts fixes 20,21, lors de la mise en pression de contact des contacts, comme ceci sera expliqué dans ce qui suit.
  • Selon l'invention, ce dispositif de commande est destiné à être utilisé dans un appareil de protection électrique dit à double coupure, c'est-à-dire comportant deux contacts mobiles. A cet effet, le support de contact supporte deux contacts mobiles 7,8 destinés respectivement à coopérer avec deux contacts fixes 20, 21. Dans ce cas, l'équilibrage des efforts de pression de contact sera réalisé entre les deux points de contact crées au niveau de chaque ensemble constitué par un contact fixe 20,21 et un contact mobile 7,8.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison du type rotule ponctuelle R entre le support de contact 9 et la platine 11 est du type glissant de manière à permettre un léger déplacement en translation du bras 17 supportant la rotule 18 à l'intérieure de la platine 11 au niveau de la liaison ponctuelle P, dans un évidement de forme allongée 19 prévue à cet effet dans la platine 11. D'autre part, l'orientation de l'orifice oblong 16 est telle que l'axe de symétrie longitudinal de cet orifice oblong est incliné par rapport à la trajectoire circulaire t du support de contact 9, de sorte que lorsque le support de contact 9 tourne par rapport à la platine 11 autour du centre de rotation P, le pivot 10 coopère avec la paroi délimitant l'orifice oblong 16, de manière à provoquer le déplacement en translation du support de contact 9 selon le degré de liberté en translation autorisé de celui-ci par rapport à la platine 11, c'est-à-dire sensiblement parallèlement à la direction longitudinale des contacts fixes et mobiles, tel qu'illustré sur les figures 5 et 6.
  • Le fonctionnement du dispositif de commande selon l'invention va être décrit dans ce qui suit en référence aux figures.
    Sur la figure 1, le dispositif de commande est dans une position des contacts 7 ,8 ,20 ,21 ouverts, la manette 6 étant en position d'ouverture.
    Lorsque la manette 6 est actionnée pour réaliser la fermeture des contacts, celle-ci déplace la biellette 14, laquelle vient en appui sur la platine 11 et sur le crochet 15. Le crochet 15 est verrouillé sur la barre (ou levier) de déclenchement 13.
  • La biellette 14 en appui sur la platine 11 et sur le crochet 15, fait pivoter la platine 11 autour de son axe jusqu'à la fermeture des contacts.
    La biellette 14 poursuit sa course jusqu'au franchissement du point mort de la genouillère formée par la manette 6 et la biellette 14.
    Puis, le mécanisme prend la position d'équilibre qui maintient les contacts 7, 8, 20, 21 fermés tel que représenté sur la figure 2.
    Pour ouvrir les contacts manuellement, la manette 6 est actionnée jusqu'à ce qu'elle franchisse le point mort de la genouillère dans l'autre sens. Le mécanisme rejoint alors la position d'équilibre, les contacts étant ouverts, lorsque la manette 6 atteint la fin de sa course, position représentée sur la figure 1.
    Lorsque les contacts 7 ,8 ,20 ,21 sont fermés et que la barre de déclenchement 13 est actionnée, le crochet 15 est déverrouillé, mais la manette 6 ne revient pas tout de suite vers sa position d'ouverture.
    L'équilibre des forces exercées par la biellette 14 sur le mécanisme est rompu. La platine 11 tourne autour de son axe et elle ouvre les contacts 7 ,8 ,20 ,21.
    Puis, le ressort de la manette 6 ramène cette dernière en position contacts ouverts, la biellette 14 ramène le crochet 15 en position initiale, et un ressort de polarisation du crochet et de réarmement de la barre les replace dans une position permettant le verrouillage du crochet 15 sur la barre 13 lorsque la manette 6 sera actionnée pour fermer les contacts.
    Selon l'invention, lors du passage de la position ouverte à la position fermée, et lors de la mise en pression de contact des contacts mobiles sur les contacts fixes, le support de contact 9 se déplace en rotation et l'aiguille se déplace dans l'ouverture de forme oblongue 16. Le support de contact 9 reste en appui sur l'aiguille 10 à l'opposé du premier point de contact créé entre l'un des contacts mobiles 7,8 et l'un 20,21 des contacts fixes, de manière à établir un certain équilibre.
    Puis, lorsque le deuxième contact s'établit entre l'autre des contacts mobiles et l'autre des contacts fixes, le support de contact 9 se décolle de l'aiguille 10, celle-ci se trouvant alors au voisinage d'une position centrale dans l'ouverture oblongue 16, une position représentant l'équilibre des pressions de contact, position illustrée sur la figure 4.
  • Après cette position dite d'équilibre des pressions de contact, la manette 6 est encore entraînée en rotation dans le sens de la fermeture. Or, les contacts mobiles 7,8 étant déjà en appui contre les contacts fixes 20,21, l'entraînement en rotation du support de contact 9 autour de l'aiguille 10 n'est plus possible, et c'est le support de contact 9 qui tourne alors par rapport à la platine 11 grâce à la liaison rotule R prévue à cet effet.
    Lors de cet effort sur le support de contact 9, celui-ci appuie sur l'aiguille 10 (fig.5), laquelle aiguille, du fait de l'orientation de l'ouverture de forme oblongue 16, appuie sur la paroi de l'ouverture oblongue 16, ce qui induit un déplacement vers le bas, c'est-à-dire vers la face arrière des appareils, du support de contact 9, d'une distance correspondant sensiblement à la distance d entre le cercle t passant par la partie supérieure du pivot 10 et le point le plus haut de l'ouverture oblongue 16, ceci étant illustré en particulier sur la figure 5. Ce mouvement est autorisé par le degré de liberté supplémentaire en translation autorisé au niveau de la liaison rotule ponctuelle R entre le support de contact 9 et la rotule 18 à l'intérieur de l'ouverture allongée 19 prévue à cet effet dans la platine 11.
    Ce mouvement (e) vers le bas est suivi d'un mouvement vers le haut des contacts mobiles 7,8 lorsque la pression de contact est relâchée, ce mouvement alterné créant un effet d'auto-nettoyage des contacts mobiles 7,8 par rapport aux contacts fixes 20,21, tel qu'illustré sur les figures 5 et 6.
    On notera que les mêmes effets en sens opposé d'équilibrage et d'auto-nettoyage, se produisent lors le l'ouverture des contacts, pendant la phase de décompression des contacts mobiles par rapport aux contacts fixes.
    On a donc réalisé grâce à l'invention, un dispositif de commande pour un appareil de protection électrique, permettant d'équilibrer les efforts sur les pastilles de contact de manière à récupérer les jeux à l'usure, par la mise en place d'une liaison rotule du type ponctuelle entre le support de contact et la platine, complétée par un degré de liberté supplémentaire de l'aiguille de la platine, selon une course circulaire, dans l'ouverture prévue dans le support de contact.
  • L'invention permet également de réaliser un auto-nettoyage des contacts, lequel permet de stabiliser les résistances de contact, par une orientation de l'ouverture oblongue du support de contact coopérant avec une liaison ponctuelle glissante entre le support de contact et la platine, ceci afin de créer un glissement des contacts mobiles lors de la mise en pression des contacts.
    L'invention permet également d'obtenir une réduction de volume des ressorts de pression de contact par le transfert du point de rotation du support de contact lors de la mise en pression de contact, comme on le voit sur la figure 7, qui montre que le bras de levier (a) de l'application de l'effort du ressort de pression de contact, est multiplié par plus de deux (2Xa).
    On obtient une vitesse d'ouverture plus rapide (multipliée par deux) grâce au double contact, ainsi qu'un doublement de la distance d'ouverture du à la présence du double-contact, chaque contact glissant ayant une distance d'ouverture, l'arrivée du courant se faisant par le premier contact et sortant par le deuxième.
    On obtient donc grâce à l'invention, une amélioration des performances des appareils équipés d'un dispositif de commande selon l'invention, permettant auxdits appareils d'être utilisés pour des courants continus ou bien des tensions élevées.
    Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
    L'invention s'applique à tout appareil électrique dans lequel on met en contact au moins un contact mobile et au moins un contact fixe.

Claims (9)

  1. Dispositif de commande d'un appareil de protection électrique logé dans un boîtier isolant renfermant au moins une paire comportant un contact fixe (20, 21) et un contact mobile (7, 8), ledit (lesdits) contact(s) mobile(s) pouvant être actionné(s) soit manuellement par l'intermédiaire d'une manette (6) soit automatiquement, comprenant :
    - une biellette de transmission (14) accouplée à la manette,
    - un dispositif de support du (des) contact(s) mobile(s) monté à rotation autour d'un axe fixe dit premier (X) du boîtier et une platine (11) montée à rotation autour d'un axe dit second (Y) confondu avec l'axe dit premier, ladite platine ayant une liaison mécanique brisable avec la biellette de transmission et étant apte à entraîner le(s) contact(s) mobile(s) vers la position de fermeture et à maintenir le(les) contact(s) mobile(s) en position de fermeture, et
    - un levier de déclenchement (13) commandé par un déclencheur (E, T) pour provoquer en cas de défaut la rupture de la liaison mécanique, entraînant le déclenchement automatique du mécanisme indépendamment de la manette et la séparation des contacts,
    le dispositif de support (9) de contacts précités comportant un orifice oblong (16) par l'intermédiaire duquel ledit dispositif de support (9) est monté articulé autour de l'axe d'articulation dit premier (X),
    caractérisé en ce que le dispositif de support précité (9) est relié mécaniquement à la platine précitée (11) par une liaison du type rotule R, dont le centre de rotation est déporté par rapport à l'axe de rotation dit premier (X) ou second (Y), la position de ce centre de rotation et l'orientation dudit orifice oblong (16) étant tels que, lors de la mise en pression de contact entre le(s) contact(s) fixe(s) et mobile(s) (7,8,20,21), cet orifice oblong (16) autorise le déplacement relatif entre l'axe dit premier et le dispositif de support de contact par déplacement de l'axe à l'intérieur de l'orifice oblong (16) et de ce fait la rotation du dispositif de support (9) autour du centre de rotation de la rotule, ceci afin de permettre la rotation du dispositif de support (9) autour du(des) premier(s) point(s) de contact crées entre le(s) contact(s) fixe(s) (20,21) et mobile(s) (7,8), lors de la mise en pression de contact, cette dernière rotation ayant pour effet d'équilibrer les différents efforts entre le(s) contact(s) mobile(s) et le(s) contact(s) fixe(s).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison rotule précitée R entre le dispositif de support (9) des contacts et la platine (11) est une liaison rotule du type ponctuelle.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la platine précitée (11) est solidaire d'un arbre (10), dit aiguille, monté rotatif par rapport au boîtier (1) de l'appareil et autour duquel est monté articulé le dispositif de support (9) de contact, ladite aiguille (10) traversant ledit orifice oblong (16).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de support (9) des contacts (7,8) supporte deux contacts dits mobiles (7,8) mécaniquement solidaires et reliés électriquement, lesdits contacts mobiles étant destinés à coopérer avec deux contacts fixes (20,21).
  5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsqu'un seul point de contact entre l'un des contacts mobiles (7,8) et l'un des contacts fixes (20,21) est établi, le dispositif de support (9) tourne autour dudit point de contact, l'aiguille (10) de la platine (11) se déplaçant à l'intérieur de l'orifice (16), jusqu'à la mise en appui de l'aiguille (10) sur le dispositif de support (9) du côté opposé au point de contact réalisé, afin d'atteindre une position d'équilibre de l'ensemble, puis lorsqu'un deuxième point de contact est établi entre un second contact mobile (8) et un second contact fixe (21), le dispositif de support de contact (9) se décolle de l'aiguille (10) jusqu'à ce que l'aiguille ne soit plus en contact avec le dispositif de support de contact (9), position dans laquelle l'équilibrage entre les pressions de contact est réalisé.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre le dispositif support de contact précité (9) et la platine (11) est une liaison rotule ponctuelle légèrement glissante, de manière à permettre un léger mouvement de translation du dispositif de support (9) par rapport à la platine (11), et en ce que l'orientation de l'orifice oblong (16) et la direction du degré de liberté précité en translation du dispositif de support (9) sont tels que lors de la mise en pression des contacts pendant la fermeture, ou bien lors de la mise en décompression des contacts lors de l'ouverture des contacts, l'entraînement en rotation de la platine (11) autour de l'axe dit second (Y) entraîne la rotation du dispositif de support (9) par rapport à l'axe dit premier (X), jusqu'à une position dans laquelle ce déplacement du dispositif de support n'est plus possible, et après laquelle il se produit un déplacement relatif en rotation de la platine (11) par rapport au dispositif de support (9) autour du centre de rotation de la rotule, cette rotation du dispositif de support (9) entraînant un déplacement en translation relatif entre la platine (11) et le dispositif de support (9) par coopération entre l'arbre matérialisant l'axe dit premier (X) et les parois du dispositif délimitant ledit orifice (16), ce déplacement permettant d'obtenir un nettoyage des contacts par frottement entre les contacts mobiles (7,8) et les contacts fixes (20,21).
  7. Appareil de protection électrique comportant un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  8. Appareil de protection électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que c'est un disjoncteur ou un interrupteur.
  9. Appareil de protection électrique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il est destiné à être utilisé pour la coupure du courant continu ou du courant alternatif à tension élevée.
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