EP3035363A1 - Chambre de coupure d'arc pour un disjoncteur electrique, et disjoncteur comportant une telle chambre - Google Patents

Chambre de coupure d'arc pour un disjoncteur electrique, et disjoncteur comportant une telle chambre Download PDF

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EP3035363A1
EP3035363A1 EP15194907.0A EP15194907A EP3035363A1 EP 3035363 A1 EP3035363 A1 EP 3035363A1 EP 15194907 A EP15194907 A EP 15194907A EP 3035363 A1 EP3035363 A1 EP 3035363A1
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arc
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Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker of an electric circuit breaker, comprising an arc forming chamber containing a fixed contact and a movable contact, which, at the time of their separation, form an arc between them, said training chamber communicating with the input of a second so-called arc extinction chamber comprising a stack of separators extending substantially parallel to each other, this moving contact extending substantially perpendicular to the plane of the separators, so as to draw an arc between the contacts during their separation, whose initial direction is substantially parallel to said separators, these separators having on the side of the moving contact, an opening intended to facilitate the insertion of the arc, said circuit breaker comprising a magnetic trigger located on the side of the fixed and mobile contacts and a switching horn located on the opposite side.
  • circuit breakers especially miniature circuit breakers, after switching the arc, it moves towards the arc extinguishing chamber.
  • This arc extinction chamber comprises separators (or fins) consisting of stacked plates, which extend substantially parallel to the plane of the base of the circuit breaker, by which base the circuit breaker is intended to be mounted on a mounting bracket.
  • This extinction chamber makes it possible to contribute to limiting the short-circuit current by extinguishing the arc in said chamber.
  • the arc does not fit seamlessly into the separators.
  • the present invention solves these problems and proposes a breaking chamber for a circuit breaker in which the insertion of the arc into the arc extinguishing chamber is made more homogeneous, thereby considerably reducing the thermal reclasking effects generated during from the cut and from there, considerably limit the risk of melting of the housing, and a circuit breaker comprising such a chamber.
  • the subject of the present invention is a breaking chamber of the kind mentioned above, this chamber being characterized in that the shape of the separators varies progressively from one separator to the next, or by group of identical separators of a group to the other, or a mixture of the two, such that this shape changes from the V having the largest opening area to the V having the smallest opening area, from the magnetic trigger up to the switching horn.
  • the shape of the interrupting chamber also makes it possible to increase the mass of the fins strongly stressed during the cut. This increase in mass makes it possible to reduce the post-product melting effects generated by the thermal radiation of the fins on the plastic casing of the circuit breakers after the cut-off.
  • the shape of the separators varies between a V-shape curvilinearly formed along its entire length and an arcuate shape, going from the magnetic trigger to the switching horn.
  • these separators are distributed in three different groups, respectively a first, a second and a third group, the separators belonging to the same group having substantially the same shape, in that in the first group located on the side of the circuit breaker switching horn, the opening of the separators has a semicircular shape, that in the third group located on the opposite side, that is to say on the side of the fixed and movable contacts, the opening of the separators has a generally V-shaped curvilinear shape along the entire length of the opening, while in the second group located in the middle of the other two, the opening of the separators comprises a first portion in the form of a portion of V extended by a slot, such that the section of the first part of the opening is decreasing from the end of the opening towards the outside of the separator towards its other end located towards the interior of said separator.
  • Another subject of the present invention is a low-voltage electrical circuit breaker comprising an interrupting chamber comprising the aforementioned features taken alone or in combination.
  • the circuit breakers allow the interruption of an electric current by separating the contacts so as to protect the goods and people from the effects of short-circuit currents.
  • these devices comprise an insulating housing having on its front face an operating handle and on its two narrow side faces, connection terminals. Inside the housing are housed, a movable contact 1 and a fixed contact 2. This movable contact 1 is controlled by a control mechanism (not shown) connecting the aforementioned lever to the movable contact for closing the contacts.
  • a thermal release and an electromagnetic release may cause, in case of overload or short circuit, an automatic opening of the contacts.
  • the inner part of the housing encloses a breaking chamber constituted by a first so-called arc-forming chamber, communicating with the inlet of a second chamber 3, called an arc extinction chamber, the latter including separators 4 consisting of a stack of plates (or sheets) which extend parallel to the base of the housing.
  • This movable contact 1 extends substantially perpendicular to the plane of the plates taken separately, so as to draw an arc between the contacts during their separation, whose initial direction is substantially parallel to the plates.
  • This breaking chamber is delimited laterally by arc horns 5,6 electrically connected respectively to the two aforementioned terminals, these two horns are arranged to capture the arc drawn between the contacts during their separation.
  • this arc extinction chamber comprises three groups of separators A, B, C, each group comprising separators identical to each other, but the shape of these separators being different from one group to another.
  • the "V" of the separators will be less open, in the sense that the opening 7 formed by the V will have a smaller surface area, which may be go as far as presenting a semicircular shape as illustrated on the figure 1 .
  • the opening 8 in the general shape of "V" in the separators of the third group C will present a curvilinear shape, without discontinuity, while the "V” in the separators of the second group B located between the first two A, C, will retain a conventional "V” shape, having a portion of "V” 9 on the opening side of the separators extending through a slot 10 having a constant width throughout its length.
  • section of the first portion 9 of the opening 11 is decreasing from the end 11a of the opening 11 located towards the outside of the separator towards its other end 11b located towards the inside of said separator.
  • the invention makes it possible to considerably increase the arc voltage during the breaking, this resulting in a considerable improvement in the limitation of the current, and hence in a significant reduction of the thermal stresses generated during the breaking, of where a significantly decreased risk of casing fusion.
  • the shape of the fins in the chamber is modified in order to accelerate the insertion of the magnetic side arc and to slow down the insertion of the arc on the switching rail, and thus cause the arc to return perpendicularly to the breaking room.
  • the shape of the V is very open on the magnetic side and very closed side switching rail.
  • the invention applies advantageously to all circuit breakers, whatever their step.
  • This modification proposed by the invention fits perfectly in the size of the product, and moreover, does not require for its implementation, no additional parts, except the need to provide three cutouts of separators.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une chambre de coupure d'un disjoncteur électrique, comprenant une chambre de formation d'arc renfermant un contact fixe (2) et un contact mobile (1), lesquels, au moment de leur séparation, forment un arc entre eux, ladite chambre de formation communiquant avec l'entrée d'une deuxième chambre dite d'extinction d'arc comportant un empilage de séparateurs (4) s'étendant parallèlement les uns par rapport aux autres, ce contact mobile (1) s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan des séparateurs, de manière à tirer un arc entre les contacts lors de leur séparation, dont la direction initiale est sensiblement parallèle auxdits séparateurs, ces séparateurs présentant du côté du contact mobile, une ouverture destinée à faciliter l'insertion de l'arc, ledit disjoncteur comportant un déclencheur magnétique situé du côté des contacts fixe et mobile et une corne de commutation située du côté opposé. Cette chambre de coupure est caractérisée en ce que la forme des séparateurs (4) varie de manière progressive d'un séparateur au suivant, ou par groupe de séparateurs identiques d'un groupe à l'autre, ou un mélange des deux, de telle manière que cette forme évolue du V présentant une surface d'ouverture la plus grande au V présentant une surface d'ouverture la plus petite, en allant du déclencheur magnétique jusqu'à la corne de commutation (5).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne une chambre de coupure d'un disjoncteur électrique, comprenant une chambre de formation d'arc renfermant un contact fixe et un contact mobile, lesquels, au moment de leur séparation, forment un arc entre eux, ladite chambre de formation communiquant avec l'entrée d'une deuxième chambre dite d'extinction d'arc comportant un empilage de séparateurs s'étendant sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, ce contact mobile s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan des séparateurs, de manière à tirer un arc entre les contacts lors de leur séparation, dont la direction initiale est sensiblement parallèle auxdits séparateurs, ces séparateurs présentant du côté du contact mobile, une ouverture destinée à faciliter l'insertion de l'arc, ledit disjoncteur comportant un déclencheur magnétique situé du côté des contacts fixe et mobile et une corne de commutation située du côté opposé.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Dans les disjoncteurs connus, notamment les disjoncteurs miniatures, après la commutation de l'arc, celui-ci se déplace en direction de la chambre d'extinction d'arc.
  • Cette chambre d'extinction d'arc comporte des séparateurs (ou ailettes) constitués de plaques empilées, lesquelles s'étendent sensiblement parallèlement au plan de la base du disjoncteur, par laquelle base le disjoncteur est destiné à être monté sur un support de montage.
  • Cette chambre d'extinction permet de contribuer à limiter le courant de court-circuit par extinction de l'arc dans ladite chambre.
  • Entre le moment où l'arc s'insère dans la chambre et le moment où il s'éteint, la tension d'arc doit s'élever rapidement afin de limiter le courant et par suite, engendrer une contrainte thermique la moins élevée possible.
  • En général, l'arc ne s'insère pas de façon homogène dans les séparateurs. Afin de permettre d'améliorer cette insertion, Il est connu de pourvoir les séparateurs de fentes, généralement en forme de V plus ou moins ouverts.
  • Cette non homogénéité d'insertion entraîne une tension d'arc à l'origine de nombreux phénomènes dits de « reclaquage », lesquels se définissent principalement par une diminution de la tension d'arc et donc de l'effet limiteur du disjoncteur.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • La présente invention résout ces problèmes et propose une chambre de coupure pour un disjoncteur dans laquelle l'insertion de l'arc dans la chambre d'extinction d'arc est rendue plus homogène, ceci permettant de diminuer considérablement les effets de reclaquage thermiques générés lors de la coupure et de là, de limiter considérablement les risques de fusion du boîtier, ainsi qu'un disjoncteur comportant une telle chambre.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet une chambre de coupure du genre précédemment mentionné, cette chambre étant caractérisée en ce que la forme des séparateurs varie de manière progressive d'un séparateur au suivant, ou par groupe de séparateurs identiques d'un groupe à l'autre, ou un mélange des deux, de telle manière que cette forme évolue du V présentant une surface d'ouverture la plus grande au V présentant une surface d'ouverture la plus petite, en allant du déclencheur magnétique jusqu'à la corne de commutation.
  • On obtient grâce à ces caractéristiques, une meilleure insertion de l'arc dans les ailettes, ce qui diminue les effets de reclaquage. La forme de la chambre de coupure permet également d'augmenter la masse des ailettes fortement sollicitées pendant la coupure. Cette augmentation de masse permet de diminuer les effets post-coupure de fonte du produit générés par le rayonnement thermique des ailettes sur le boîtier plastique des disjoncteurs après la coupure.
  • Selon une caractéristique particulière, la forme des séparateurs varie entre une forme en V réalisée de manière curviligne sur toute sa longueur et une forme en arc de cercle, en allant du déclencheur magnétique jusqu'à la corne de commutation.
  • Selon une autre caractéristique, ces séparateurs sont répartis dans trois groupes différents, respectivement un premier, un second et un troisième groupe, les séparateurs appartenant à un même groupe présentant sensiblement une même forme, en ce que dans le premier groupe situé du côté de la corne de commutation du disjoncteur, l'ouverture des séparateurs présente une forme semi-circulaire, que dans le troisième groupe situé du côté opposé, c'est-à-dire du côté des contacts fixe et mobile, l'ouverture des séparateurs présente une forme générale de V réalisé de manière curviligne sur toute la longueur de l'ouverture, tandis que dans le second groupe situé au milieu des deux autres, l'ouverture des séparateurs comporte une première partie en forme de portion de V prolongée par une fente, de telle manière que la section de la première partie de l'ouverture soit décroissante à partir de l'extrémité de l'ouverture située vers l'extérieur du séparateur vers son autre extrémité située vers l'intérieur dudit séparateur.
  • La présente invention a encore pour objet un disjoncteur électrique basse tension comportant une chambre de coupure comportant les caractéristiques précédemment mentionnées prises seules ou en combinaison.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • 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 comporte une vue en coupe de la chambre de coupure selon un plan perpendiculaire au plan des différents séparateurs, et illustrant en outre, selon une vue en plan, les trois formes différentes de séparateurs selon l'invention,
    • La figure 2 est une courbe illustrant la tension d'arc (en volts) en fonction du temps (ms) pendant la coupure selon l'art antérieur, et
    • La figure 3 est une courbe illustrant la tension d'arc (en volts) en fonction du temps (ms) pendant la coupure, selon l'invention.
    EXPOSE DETAILLE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
  • Les disjoncteurs permettent de réaliser l'interruption d'un courant électrique par séparation des contacts de manière à protéger les biens et les personnes des effets des courants de court-circuit.
  • De manière connue en soi, ces appareils comportent un boîtier isolant ayant sur sa face avant une manette de manoeuvre et sur ses deux faces latérales étroites, des bornes de connexion. A l'intérieur du boîtier sont logés, un contact mobile 1 et un contact fixe 2. Ce contact mobile 1 est commandé par un mécanisme de commande (non représenté) reliant la manette précitée au contact mobile pour la fermeture des contacts.
  • Dans ce boîtier sont également logés un déclencheur thermique et un déclencheur électromagnétique (non représentés), susceptibles de provoquer, en cas de surcharge ou de court-circuit, une ouverture automatique des contacts. La partie intérieure du boîtier renferme une chambre de coupure constituée par une première chambre dite de formation d'arc, communiquant avec l'entrée d'une deuxième chambre 3, dite d'extinction d'arc, cette dernière comprenant des séparateurs 4 constitués par un empilage de plaques (ou tôles) qui s'étendent parallèlement à la base du boîtier.
  • Ce contact mobile 1 s'étend sensiblement perpendiculairement au plan des plaques prises séparément, de manière à tirer un arc entre les contacts lors de leur séparation, dont la direction initiale est sensiblement parallèle aux plaques. Cette chambre de coupure est délimitée latéralement par des cornes d'arc 5,6 reliées respectivement électriquement aux deux bornes précitées, ces deux cornes sont agencées de manière à capter l'arc tiré entre les contacts lors de leur séparation.
  • Selon l'invention, cette chambre d'extinction d'arc comporte trois groupes de séparateurs A,B,C, chaque groupe comportant des séparateurs identiques entre eux, mais la forme de ces séparateurs étant différente d'un groupe à l'autre.
  • Cette modification de la forme des séparateurs d'un groupe à l'autre concerne plus particulièrement la forme du V.
  • Ainsi, du côté a de l'appareil où est située la corne de commutation 5, le « V »des séparateurs sera moins ouvert, en ce sens que l'ouverture 7 formée par le V présentera une surface moins importante, celle-ci pouvant aller jusqu'à présenter une forme semi-circulaire tel qu'illustré sur la figure 1. Du côté b de l'appareil ou est situé le déclencheur magnétique et les contacts fixe 1 et mobile 2, l'ouverture 8 en forme générale de « V » dans les séparateurs du troisième groupe C présentera une forme curviligne, sans discontinuité, tandis que le « V » dans les séparateurs du deuxième groupe B situé entre les deux premiers A,C, conservera une forme de « V » classique, comportant une portion de « V » 9 du côté de l'ouverture des séparateurs se prolongeant par une fente 10 présentant une largeur constante sur toute sa longueur.
  • Ainsi, la section de la première partie 9 de l'ouverture 11 est décroissante à partir de l'extrémité 11 a de l'ouverture 11 située vers l'extérieur du séparateur vers son autre extrémité 11 b située vers l'intérieur dudit séparateur.
  • Telle qu'illustré sur la figure 3, l'invention permet d'augmenter considérablement la tension d'arc pendant la coupure, ceci se traduisant par une amélioration considérable de la limitation du courant, et de là, par une réduction significative des contraintes thermiques engendrées lors de la coupure, d'où un risque considérablement diminué de fusion du boîtier.
  • Ainsi, la forme des ailettes dans la chambre est modifiée afin d'accélérer l'insertion de l'arc coté magnétique et de freiner l'insertion de l'arc coté rail de commutation, et ainsi amener l'arc à rentrer perpendiculairement dans la chambre de coupure. Pour y parvenir, la forme du V est très ouvert coté magnétique et très fermé coté rail de commutation. La masse de la chambre de coupure devant être préservée pour des problématiques post-coupure (fonte de plastique par rayonnement des chambres), il est nécessaire que la forme des ailettes évolue progressivement.
  • L'invention s'applique avantageusement à tous les disjoncteurs, quelque soit leur pas. Cette modification proposée par l'invention s'intègre parfaitement dans l'encombrement du produit, et de plus, ne nécessite pour sa mise en oeuvre, aucune pièce additionnelle, hormis la nécessité de prévoir trois empreintes de découpe des séparateurs.
  • 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.
    Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit.

Claims (1)

  1. Disjoncteur électrique, comprenant une chambre de formation d'arc renfermant un contact fixe et un contact mobile, lesquels, au moment de leur séparation, forment un arc entre eux, ladite chambre de formation communiquant avec l'entrée d'une deuxième chambre dite d'extinction d'arc comportant un empilage de séparateurs s'étendant sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, ce contact mobile s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan des séparateurs, de manière à tirer un arc entre les contacts lors de leur séparation, dont la direction initiale est sensiblement parallèle auxdits séparateurs, ces séparateurs présentant du côté du contact mobile, une ouverture destinée à faciliter l'insertion de l'arc, ledit disjoncteur comportant un déclencheur magnétique situé du côté des contacts fixe et mobile et une corne de commutation située du côté opposé,
    caractérisée en ce que la forme des séparateurs (4) varie de manière progressive d'un séparateur au suivant, ou par groupe de séparateurs identiques d'un groupe à l'autre, ou un mélange des deux, de telle manière que cette forme évolue du V présentant une surface d'ouverture la plus grande au V présentant une surface d'ouverture la plus petite, en allant du déclencheur magnétique jusqu'à la corne de commutation (5), ces séparateurs (4) étant répartis dans trois groupes différents A,B,C, respectivement un premier A, un second B et un troisième groupe C, les séparateurs (4) appartenant à un même groupe présentant sensiblement une même forme, en ce que dans le premier groupe A situé du côté (a) de la corne de commutation (5) du disjoncteur, l'ouverture (7) des séparateurs (4) présente une forme semi-circulaire, que dans le troisième groupe C situé du côté opposé, c'est-à-dire du côté (b) des contacts fixe (2) et mobile (1), l'ouverture (8) des séparateurs présente une forme générale de V réalisé de manière curviligne sur toute la longueur de l'ouverture, tandis que dans le second groupe B situé au milieu des deux autres, l'ouverture (11) des séparateurs comporte une première partie (9) en forme de portion de V prolongée par une fente (10), de telle manière que la section de la première partie (9) de l'ouverture (11) soit décroissante à partir de l'extrémité (11 a) de l'ouverture (11) située vers l'extérieur du séparateur vers son autre extrémité (11 b) située vers l'intérieur dudit séparateur.
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