EP4107768B1 - Chambre de coupure à soufflage magnétique pour un appareil de coupure électrique et appareil de coupure électrique équipé d'une telle chambre - Google Patents

Chambre de coupure à soufflage magnétique pour un appareil de coupure électrique et appareil de coupure électrique équipé d'une telle chambre Download PDF

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EP4107768B1
EP4107768B1 EP21707166.1A EP21707166A EP4107768B1 EP 4107768 B1 EP4107768 B1 EP 4107768B1 EP 21707166 A EP21707166 A EP 21707166A EP 4107768 B1 EP4107768 B1 EP 4107768B1
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EP
European Patent Office
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breaking
carcass
magnetic
extinguishing chamber
region
Prior art date
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EP4107768C0 (fr
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Jérôme Hertzog
Guillaume OSTER
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Socomec SA
Original Assignee
Socomec SA
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Publication date
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    • H01H73/02—Details
    • H01H73/18—Means for extinguishing or suppressing arc

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic blow-out interrupting chamber for an electrical switching device, said chamber comprising a source of magnetic field, a magnetic carcass and a breaking zone in which an electric arc is likely to form during closing and / or the opening of a breaking pole belonging to a breaking device, said field source being arranged to generate a magnetic field intended to move said electric arc to stretch it and accelerate its cooling and its extinction, said carcass magnetic being arranged to channel said magnetic field, said breaking pole comprising a fixed contact and a movable contact which moves relative to said fixed contact between a closed position and an open position on a trajectory defining a breaking plane, and said zone of cut extending at least in said cut plane.
  • the present invention also relates to an electrical switchgear equipped with such a magnetic blow-out interrupter chamber.
  • Magnetic blowing of the electric arc is a principle commonly used in breaking technologies to manage the electric arc which arises in particular when opening a breaking device in an electrical circuit, with the aim of achieving a gain in breaking performance and preserve the integrity of the breaking device.
  • the magnetic field which can be generated by any type of field source magnetic, allows to move the electric arc from its birth and to stretch it quickly to accelerate its cooling until its extinction.
  • the cooling of the plasma of the electric arc has the effect of increasing its impedance, which makes it possible to increase the voltage of the electric arc during the cut. Breaking a direct current (DC) implies that the breaking device generates more voltage than the voltage of the network to be cut. This is the reason why the principle of magnetic blowing applies particularly well to breaking DC current.
  • DC direct current
  • a high voltage of the electric arc is also interesting for the breaking of an alternating current (AC) since it allows a limitation of the current during the breaking, having the effect of reducing the damage due to the arc, even also to reduce the time of the electric arc by a limiting effect. Consequently, this principle of magnetic blow-out of the arc is just as interesting for DC currents as for AC currents.
  • AC alternating current
  • the publication FR 3 003 101 A1 of the applicant proposes a principle of non-polarized magnetic blowing, which has the advantage of operating independently of the direction of the current in the switching device.
  • the interrupting chamber comprises a permanent magnet producing a magnetic field oriented in the plane of movement of the moving contacts relative to the fixed contacts.
  • the symmetry of the breaking chamber with respect to this plane makes it possible to guarantee the non-polarization of this breaking principle.
  • principles for channeling the magnetic field have already been proposed in the form of a flat ferromagnetic plate located at the rear of the permanent magnet or a U-shaped ferromagnetic plate which encompasses the rear and both sides of the magnet.
  • the fact of channeling the magnetic field in the breaking zone makes it possible to reduce the size of the permanent magnet.
  • the field channeling obtained is not optimal.
  • the channeling of the magnetic field is not carried out in an optimal way, because the air gap generates a significant magnetic reluctance in the magnetic circuit which harms the efficiency of the blowing, which can explain the presence of the chamber of extinguishing the arc.
  • a magnetic circuit excited by a magnet which has a large air gap will not generate a high magnetic field value.
  • the magnetic interrupting chamber is insulating, surrounds one or two fixed contacts, and includes a window for the passage of the or two movable contacts. It also comprises an insulating central partition to create an annular channel promoting the circulation of air in one direction or the other, having the effect of avoiding the rise in air pressure due to the temperature of the air. arc preventing the magnetic stretching of the arc and its rapid extinction.
  • One of the variant embodiments comprises a U-shaped magnetic carcass, arranged around the interrupting chamber and a polarized blower magnet, with the aim of maximizing the magnetic field in the interrupting zones. Nevertheless, the length of the air gap is important because of the presence of the central partition and the annular air circulation channel. In fact, the air gap generates a significant magnetic reluctance in the magnetic circuit which impairs the efficiency of the blowing.
  • the publications US 2013/284702 And FROM 10 2014 015061 offer arc extinguishing chambers in the shape of a U or a V, made up of splitting sheets of magnetic material, and combined with two polarized, insulated permanent magnets, arranged one in front of the other, on both sides on the other side of the cut-off zone, inside or outside the extinguishing chamber.
  • a U-shaped magnetic carcass is further arranged around the quenching chamber and the biased blower magnets.
  • the air gap is large and generates a significant magnetic reluctance in the magnetic circuit which impairs the efficiency of the blowing.
  • the magnetic field which generates the magnetic blowing is often produced by permanent magnets of the Neodymium Iron Boron type. These magnets have the advantage of generating a strong magnetic field in their close environment, typically around 0.2T. However, they are expensive and subject to variations in the price of the rare earths that constitute them.
  • the present invention aims to meet this demand by proposing a new magnetic blow interrupter chamber architecture making it possible to maximize the magnetic field, and therefore the magnetic blow of the electric arc in the breaking zone, to increase the breaking performance, while making it possible to play on the cost, the volume and/or the nature of the source of the field used.
  • the invention relates to a magnetic blow-out interrupter of the type indicated in the preamble, characterized in that said interrupter chamber has a shape that is mainly symmetrical with respect to a median plane which coincides with said interrupting plane, in that said field source is arranged in the close environment and facing said cut-off zone, and is oriented to generate magnetic field vectors essentially parallel to said cut-off plane, in that said carcass surrounds said cut-off zone and said field source, and includes a window open to the outside to allow the passage of said moving contact, and in that said carcass is leaned against said field source and closes in front of it to create an air gap in the magnetic circuit formed by said field source and said carcass, and thus maximize the magnetic field which crosses said breaking zone.
  • the smallest possible air gap will preferably be chosen, because for the same field source, the smaller the air gap, the smaller the magnetic reluctance in the air, and the greater the magnetic excitation.
  • said carcass may comprise an open peripheral wall delimiting said window which extends parallel to said cut zone, or a closed peripheral wall and an opening at at least one of the transverse ends of said peripheral wall delimiting said window which in this case extends perpendicularly to said cutoff zone.
  • Said breaking chamber can also extend over a length greater than the length of said breaking zone in said breaking plane.
  • said carcass advantageously comprises a partly open and partly closed peripheral wall, the open part delimiting said window which extends parallel to said cut-off zone, and the closed part extending said open part and delimiting a blower chimney for the extension of the electric arc.
  • Said carcass may further comprise at least one transverse wall closing at least one of the transverse ends of said peripheral wall.
  • the peripheral wall of said carcass may have a cross-section of a shape chosen from the group comprising a curved shape, a polygonal shape, a complex shape, a shape combining straight sections and curved sections, and in the case of a polygonal shape, it can be chosen from the group comprising a rectangle, an isosceles trapezium, a C shape whose ends form flaps oriented towards the outside or the inside of said cut-off zone, or even parallel to said cut-off zone.
  • said field source can be chosen from the group comprising one or more permanent magnets, and one or more coils.
  • said field source extends over a surface substantially equal to the surface of said interrupting chamber.
  • the magnetic blow interrupting chamber comprises an inner insulating envelope extending at least partly around said interrupting zone to electrically insulate said field source and at least partly said frame. It may also include an outer insulating casing extending around said carcass.
  • said carcass extends over a transverse dimension, perpendicular to the cut plane, to split said cut zone into an appearance zone in which the electric arc is born and at least one extinction zone in which the arc electric stretches and turns off.
  • This transverse dimension may be at least equal to X times the transverse dimension of said area of appearance, X possibly being between 2 and 10.
  • the geometry of said interrupting chamber delimits a narrow and flattened interrupting zone to force the electric arc to flatten when it is moved by said magnetic field.
  • said air gap created in the magnetic circuit formed by said field source and said carcass, is narrow to reduce the magnetic reluctance in the air and to maximize the magnetic field which crosses said breaking zone.
  • said carcass may consist of a solid ferromagnetic part to channel the magnetic field, or of a stack of ferromagnetic splitting plates, extending in the longitudinal axis of said interrupting chamber, by means of a defined spacing, to simultaneously channel the magnetic field and split the electric arc, or even a combination of a solid part and a stack of splitting sheets.
  • Said carcass may further comprise a ramp arranged to narrow the thickness of the cut zone in the direction of the end of said at least one extinction zone to further reduce said air gap.
  • said magnetic blow-out interrupter chamber may comprise ceramic insulating cheeks, superimposed at least in part on said inner insulating casing, on either side of said interrupting zone.
  • the invention also relates to an electrical cut-off device of the type indicated in the preamble, characterized in that it comprises a magnetic blow-out interrupting chamber as defined above.
  • said fixed contact may have a square shape, an internal branch of which extends inside said arcing chamber in said median plane, and an external branch extending outside of said interrupting chamber to form a connection terminal.
  • the internal branch of said fixed contact may advantageously comprise a vertex positioned in a central part of said breaking zone, thus placing the zone in which the electric arc appears in a central part of said breaking chamber.
  • the internal branch of said fixed contact may also comprise an enlarged base delimiting at least one heel oriented towards one end of said interrupting chamber in one of the electric arc extinguishing zones.
  • the splitting plate of said interrupting chamber, the closest to said fixed contact can advantageously be connected to the potential of said fixed contact by said at least one stub.
  • the splitter plate of said interrupting chamber furthest from said fixed contact, can be connected to the potential of said movable contact by an electrical conductor.
  • the breaking device comprises two breaking chambers per breaking pole then the carcasses of said breaking chambers can be coupled together by a common sheet replacing or added to the splitting sheets furthest from said fixed contact, this common sheet which may or may not be connected to the potential of said moving contact by an electrical conductor.
  • the identical elements or parts bear the same reference numbers.
  • the geometric positions indicated in the description and the claims such as “perpendicular”, “parallel”, “symmetrical” are not limited in the strict sense defined in geometry, but extend to geometric positions which are close, i.e. say who accept a certain tolerance in the technical field considered, without influence on the result obtained. This tolerance is notably introduced by the adverb “substantially”, without this term necessarily being repeated before each adjective.
  • the spatial indications indicated in the description and the claims such as “longitudinal”, “transverse”, “depth”, “upper”, “lower”, etc. are based on the figures and are not limited to the illustrated examples.
  • the magnetic blow-out interrupter chamber subsequently called “interrupter chamber 100, 110, 120, 130, 140” is intended to equip electrical interrupter devices 200, 300 which are are intended for all types of industrial, tertiary and domestic applications, supplied with both direct current and alternating current, regardless of the nominal supply voltage.
  • This interrupting chamber 100, 110, 120, 130, 140 can advantageously replace or supplement the traditionally known splitting chambers depending on the desired interrupting performance.
  • the electrical cut-off devices 200, 300 concerned can either be a switch, a contactor, a switch, an inverter switch, a circuit breaker, or any other similar cut-off device given that the cut-off chamber 100, 110, 120, 130 , 140 which is the subject of the present invention, can be compatible or adapted to any type of switching device architecture.
  • these electrical cut-off devices 200, 300 may comprise one or more cut-off poles PC, and each cut-off pole PC may be a simple cut-off pole with a single fixed contact CF cooperating with a single mobile contact CM, or a double breaking pole with two fixed contacts CF cooperating with a moving contact CM, as represented in the figure 18 , 21 And 27 .
  • the mobile contacts CM are arranged to be moved relative to the fixed contacts CF and the trajectory in which the mobile contacts CM move defines a cutoff plane P, which this displacement is a translation (represented by the arrow T) or a rotation (not represented).
  • a translation represented by the arrow T
  • a rotation not represented.
  • PC breaking pole architecture There are furthermore several types of PC breaking pole architecture depending on whether they have pressure contacts in accordance with the figures 1 to 3 , 13 to 16 , 18 , And 22 to 28 , sliding contacts in accordance with figures 19 to 21 , pressure contacts with cam control, and all other types of electrical contacts.
  • the interrupting chamber 100 is substantially rectangular and arranged to delimit a breaking zone Z in which an electric arc E is likely to form, in particular when opening a breaking pole PC belonging to an electrical breaking device, and to be turned off as soon as possible.
  • It comprises for this purpose a field source 2 arranged to generate a magnetic field B intended to move said electric arc E to stretch it and accelerate its cooling and extinction, a magnetic carcass 3 arranged to channel the magnetic field B generally and more particularly in the cutoff zone Z, and an inner insulating envelope 4 arranged to electrically insulate the cutoff zone Z and consequently the electric arc E from the field source 2 and from the casing 3.
  • This inner insulating envelope 4 can be made of any electrically insulating material, or even also a gas generator, also having the effect of absorbing the thermal energy of the electric arc E, promoting its cooling and consequently its extinction.
  • the breaking pole PC is represented in the figures by a fixed contact CF placed inside the breaking chamber 100 and a movable contact CM partly placed inside the breaking chamber 100 opposite the fixed contact CF and partly outside the interrupting chamber to be controlled by an actuation mechanism 201, 301 ( fig. 18 , 21 ).
  • This exemplary arrangement is not limiting and extends to any other type of arrangement which depends on the architecture of the PC breaking pole.
  • the fixed contact CF is not necessarily housed inside the interrupting chamber, but can be housed there in part, or placed nearby.
  • the actuation mechanism is known per se and is not the subject of the invention. It can be driven by a movement of translation and/or rotation controlled manually and/or automatically.
  • the cutoff zone Z extends at least in the cutoff plane P and corresponds at least to the space defined between the open position and the closed position of the cutoff pole PC.
  • the fixed contacts CF and mobile CM commonly comprise contact pads (not shown) between which the current is established, made of conductive materials with high thermal resistance.
  • the breaking chamber 100, 110, 120, 130, 140 has a mostly symmetrical shape with respect to a median plane A which coincides with the breaking plane P.
  • This symmetry advantageously overcomes the polarity of the field source 2 which will always fulfill its function whatever the direction of the current in the cut-off pole PC. Nevertheless, it can also have an asymmetrical shape depending on the architecture of the cut-off pole PC, without however calling into question the fact that it can be freed from the polarity of the field source 2.
  • the interrupting chamber 100, 110, 120, 130, 140 extends over a longitudinal dimension, parallel to the median plane A, which extends at least between the closed position ( fig. 1 ) and the open position ( fig. 2 ) of the movable contact CM of said cut-off pole PC. And the interrupting chamber 100, 110, 120, 130, 140 extends over a transverse dimension L2, perpendicular to the median plane A, which overflows on one side or on both sides of the interrupting pole PC.
  • the zone of appearance Za is located at the level of the cut-off pole PC and overlaps the cut-off plane P.
  • the extinction zone or zones Ze are adjoining and peripheral to the zone of appearance Za.
  • the transverse dimension L2 is for example at least equal to X times the transverse dimension L1 of the zone of appearance Za, X being between 2 and 10, without this coefficient being limiting.
  • the interrupting chamber may only comprise an extinction zone Ze on one side of the appearance zone Za.
  • the extinguishing zone(s) Ze may further comprise fins (not shown) in a non-magnetic material, such as copper, ceramic, plastic or the like, to create baffles and split the arc electric E in order to accelerate its extinction.
  • the field source 2 is placed in the immediate environment and opposite the cutoff zone Z.
  • the field source 2 has a large surface since it covers substantially the entire surface of the cutoff chamber 100, 110, 120, 130, 140. It extends over a longitudinal dimension, along an axis parallel to the median plane A, and preferably covers the entire cutoff zone Z. And, it extends over a transverse dimension, along an axis perpendicular to the plane median A, and also and preferably covers the entire cutoff zone Z. It is also oriented perpendicular to the cutoff plane P, to generate a magnetic field B in the direction of the cutoff zone Z so that the field vectors magnetic field are essentially parallel to the cut-off plane P.
  • the field source 2 may consist of one or more permanent magnets 20, or any other equivalent system capable of generating magnetic excitation, such as a coil 21 supplied electrically ( fig. 17 ).
  • the field source 2 has a planar, parallelepipedal shape, without this shape being limiting. Indeed, it is possible to produce a field source 2 whose shape is adapted to the architecture of the cut-off pole PC, which can be curved in the case for example of a rotary cut-off device. In this case, it may consist of a plurality of parallelepipedal permanent magnets 20 arranged side by side on a curved line, or of a permanent magnet 20 molded into a curved shape. In this case, the shape of the carcass 3 is adapted to the shape of the field source 2.
  • the permanent magnet 20 is an independent North-South magnet, defined by two faces of opposite polarity and parallel to each other, generating a magnetic field B which closes in on itself.
  • the face which corresponds to the North pole N called the front face, is positioned opposite the cut-off zone Z to create a magnetic field B or a magnetic excitation vector which comes out of its North pole N and closes on its South pole S corresponding to its opposite face, called the rear face via the carcass 3.
  • This magnetic field B is concentrated in the cut-off zone Z. Its field lines describe loops essentially parallel to a transverse plane corresponding to the cutting plane of the figures 4 to 6 .
  • the field lines are also essentially parallel to the cutoff plane P in said cutoff zone Z, and are in fact essentially perpendicular to the current I flowing between the fixed contact CF and the moving contact CM of the cutoff pole PC.
  • the principle of magnetic blowing is explained later with reference to the figures 3 to 5 .
  • the magnetic carcass 3 has a rectangular shape, in reference to the figures 1 to 6 , it being specified that in reality rounded angles will be preferred to right angles to facilitate the circulation of the magnetic field B.
  • the carcass 3 is made of a ferromagnetic, magnetic material or any other equivalent material with high magnetic permeability allowing it to fill its function of channeling the magnetic field B.
  • the casing 3 surrounds the breaking zone Z and the field source 2 as closely as possible, and comprises at least one window 35 open to the outside to allow passage of the movable contact CM of the breaking pole PC .
  • the carcass 3 comprises a peripheral wall 30 which is closed at one of its ends by a transverse wall 31 and open at the other of its ends allowing in particular the evacuation of the gases resulting from the electric arc E. It could not comprise transverse wall 31 and be open right through, or on the contrary comprise two transverse walls closing its two ends to optimize the confinement of the electric arc E, and this according to the specifications of each interrupting chamber.
  • the peripheral wall 30 of the carcass 3 comprises a rear face 32, two side faces 33, and a front face 34 comprising said window 35.
  • the window 35 extends, in this variant, over the entire longitudinal dimension of the interrupting chamber 100, centered on the median axis A.
  • the rear face 32 of the carcass 3 is preferably parallel and adjacent to the rear face of the field source 2 so as not to create an air gap. It also has a length greater than the length of the field source 2 to prevent the ends of the field source 2 from being in contact with the side faces 33 of the carcass 3 and thus prevent any risk of magnetic short-circuiting. with the field source 2.
  • the front face 34 of the carcass 3 closes on the front face of the field source 2 by providing an air gap D2 in the magnetic circuit formed by said field source 2 and said carcass 3.
  • the front face 34 comprises two flaps 34a, 34b which extend parallel to the rear face 32 of the carcass 3, and delimits with the front face of the field source 2 a volume of air in which takes place the zone of cutoff Z.
  • This volume of air, which forms said air gap D2 is crossed by the field lines B which come out of the North pole N of the field source 2, cross the cutoff zone Z and loop back towards the South pole S of the field source 2 while being channeled by the flaps 34a, 34b of the front face 34, the side faces 33 and the rear face 32 of the carcass 3.
  • An air gap D2 of the smallest possible length will therefore be chosen to minimize the magnetic reluctance of the thickness of air crossed by the field lines and thus maximize the magnetic field B in the cut-off zone Z.
  • the length of the air gap D2 can be determined according to the volume of the breaking zone Z, itself a function in part of the size of the breaking pole PC.
  • the interrupting chamber 100 represented in the figure 1 corresponds to a closed position of the cut-off pole PC in which the mobile contact CM is closed on the fixed contact CF allowing the circulation of a current I in an electric circuit.
  • There picture 2 corresponds to an open position of the cut-off pole PC in which the mobile contact CM is separated from the fixed contact CF preventing the flow of said current I.
  • the picture 3 which is a view in longitudinal section of the interrupting chamber 100, makes it possible to visualize the position of the electric arc E when it appears (E1) in which it extends substantially vertically between the fixed contact CF and the movable contact CM in the cutting plane PC and in said zone of appearance Za, then its position after having been magnetically blown (E2) in which it is deformed and stretched in the direction of one of the side faces 33 of the carcass 3 outside of the cutting plane PC and in one of said extinction zones Ze.
  • the electromagnetic forces F brought into play for this magnetic blowing are represented by the vectors F.
  • figure 4 represents a cross-sectional view of the blowing chamber 100 showing the electric arc E in which a current I flows, the magnetic field generated by the field source 2 represented by the vector B and the electromagnetic force generated by the magnetic field B on the current I represented by the vector F.
  • the dotted area on the figure 4 represents the break zone Z, delimited by the inner insulating envelope 4, in which the electric arc E is managed, covering the zone of appearance Za and the two zones of extinction Ze.
  • Laplace's force which is exerted on the electric arc E created at the opening of the cut-off pole PC, and which extends in a direction substantially perpendicular to the breaking plane P.
  • the electric arc E is moved and stretched in one of the extinction zones Ze of the breaking chamber 100, in the direction of one of the faces sides 33 of the carcass 3 in contact with which the electric arc cools rapidly and is extinguished.
  • the interrupting zone Z is narrow, flattened and elongated transversely, having the effect of constraining the electric arc E during its movement at flatten, which tends to cool it further. Indeed, by flattening, the electric arc E offers a larger exchange surface (oval shape of the arc) with the insulating wall 4 which is very close.
  • the symmetry of the interrupting chamber 100 with respect to the interrupting plane P induces invariable performances according to the direction of the current I and therefore according to the direction of blowing of the electric arc E whether it is to the right or to the left on the figure 4 .
  • this symmetry according to the cut-off plane P coincident with the median plane A, can accept a certain tolerance, therefore a certain asymmetry, without harming either the operation or the efficiency of the magnetic chamber 100, in accordance with the exemplary embodiment illustrated in figure 21 .
  • the effect of the channeling of the magnetic field B obtained by the presence of a magnetic carcass 3 is represented only in the right part of the figure 5 , by the magnetic field lines B which come out of the North pole N of the field source 2, cross a portion in the air which is as short as possible due to the short length of the air gap D2, then are concentrated in the carcass 3 via the shortest path to close in a loop on the South pole S of the field source 2.
  • the combination of the carcass 3 making it possible to channel the magnetic flux and the narrowest possible air gap D2 makes it possible to concentrate and to maximize the magnetic field B which crosses the cut-off zone Z to optimize the management of the electric arc E from its origin in the zone of appearance Za until its disappearance in the zone or zones of extinction Ze in the direction of the side faces 33 of the carcass 3.
  • FIG 6 illustrates in cross section a variant of the arcing chamber 100 completed by an outer insulating casing 5 arranged to electrically insulate the carcass 3 relative to the external environment.
  • the outer insulating casing 5 can be made of an electrically insulating material, or even also a gas generating material, molded or injected, such as for example plastics, composites or ceramics. If it is a material that can be molded, the latter can be molded all around the carcass 3 simultaneously forming the inner insulating envelope 4 and the outer insulating envelope 5.
  • the channeling principle described with reference to figures 1 to 6 is not limited solely to the geometry of the carcass 3 described previously.
  • THE figures 7 to 12 make it possible to illustrate other geometries implementing the same physical principle.
  • the interrupting chamber 100 is represented only by its carcass 3 and its field source 2, and is available in six variant embodiments.
  • the peripheral wall 301 of the carcass 3 is more open than the preceding peripheral wall 30, and comprises a front face 341 comprising two flaps 341a and 341b oriented outwards to increase the volume of the cut zone Z.
  • this volume can contain larger plasmas, in particular in the case of high currents I, and/or a larger cutoff zone Z adapted to the size of the cutoff pole PC.
  • the peripheral wall 302 of the carcass 3 comprises a front face 342 comprising two flaps 342a and 342b facing outwards, as in the previous example, but the ends 342a' and 342b' of which are curved towards the outside and face on either side of the window 35 to channel the magnetic flux at the entrance to the cut-off zone Z.
  • the peripheral wall 303 of the carcass 3 comprises a front face 343 comprising two flaps 343a and 343b facing outwards, but whose ends 343a' and 343b' are curved parallel to the rear face 32, to channel the magnetic flux to the entrance to the interrupting zone Z, and increasing the magnetic field in the extinguishing zones Ze of the interrupting chamber.
  • the peripheral wall 304 of the carcass 3 comprises a front face 344 comprising two flaps 344a and 344b oriented inwards, to generate more magnetic field at the center in the zone of appearance Za, only at the extremities in the extinction zones Ze of the cut-off zone Z.
  • the peripheral wall 305 of the carcass 3 comprises a front face 345 comprising two flaps 345a and 345b oriented inwards, as in the previous example, but the ends 345a' and 345b' of which are curved outwards, to channel the magnetic flux at the entrance and generate more magnetic field in the zone of appearance Za than at the ends in the zones of extinction Ze of the zone of cutoff Z.
  • THE figures 13 to 15 illustrate a second embodiment of an interrupting chamber 110 according to the invention, which differs from that represented in the figures 1 to 6 , by a longitudinal dimension much greater than the longitudinal dimension of the breaking pole PC to create in the breaking zone Z an additional extinction zone Ze, in the form of a blower chimney 6.
  • the carcass 3 comprises for this purpose a peripheral wall 30 whose lower part is open and whose upper part is closed.
  • the open lower part includes the window 35 for the passage of the mobile contact CM, which extends in the cut-off plane P.
  • the closed upper part delimits the blowing chimney 6 favoring the stretching and the extinction of the electric arc E up.
  • the interrupting chamber 110 is illustrated in the closed position at the figure 13 then in the open position at the figure 14 .
  • the blower chimney 6 makes it possible to increase the elongation of the electric arc upwards, in the rear part of the movable contact CM.
  • the fixed contact CF has been widened, in order to allow the foot of the electric arc E to be guided towards the end of the interrupting chamber 110, in one of the extinguishing zones Ze, to save the tablet of contact of the fixed contact CF from degradation by the electric arc E.
  • the peripheral wall 30 of this interrupting chamber 110 can be closed at one or both ends by a transverse wall (not shown) to further confine the electric arc E.
  • FIG 16 illustrates a third embodiment of an interrupting chamber 120 according to the invention, which differs from that represented in the figures 1 to 6 , by a casing 3 consisting of a closed peripheral wall 30, the transverse ends of which are open and each comprise a window 35 for the passage of the movable contact CM.
  • the moving contact CM enters completely into the interrupting chamber 120 by one of its transverse ends, which makes it possible to provide a completely magnetically closed interrupting chamber 120, to further maximize the magnetic field B and obtain maximum efficiency of the magnetic blowing. in the cutoff zone Z.
  • the permanent magnet 20 of the field source 2 is substituted by a coil 21 supplied with a current making it possible to generate a magnetic field B in the cut-off zone Z.
  • the field source 2 can comprise more than one coil 21 and all the variants and variations described or suggested in connection with the previous solution provided with one or more permanent magnets can be transposed to this embodiment.
  • FIG 18 illustrates in cross section an electrical switching device 200 showing the layout of two arcing chambers 110 according to the figure 13 And 14 in a double PC breaking pole, that is to say comprising two fixed contacts CF and two movable contacts CM aligned in the breaking plane P.
  • the breaking device 200 represented is simplified to the maximum because it forms part as such of the invention. It may comprise one or more cut-off poles PC assembled side by side in a single and same box 7 or in juxtaposed individual boxes, the electrical contacts of which operate in a cut-off plane P. In this example, it is pressure contacts, the fixed contacts CF of which are extended by a connection terminal 8, and the movable contacts CM are carried by a moving assembly 9 controlled in translation T in the cut-off plane P by an actuator (not shown).
  • THE figures 19 and 20 illustrates the 100 arc chute of the figures 1 to 6 adapted to a PC breaking pole with sliding contacts.
  • the fixed contact CF consists of a blade, also called knife, extending in the cut-off plane P and the moving contact CM consists of a double blade, generally secured by a return member (not shown), and arranged to fit together by sliding on the blade of the fixed contact CF.
  • FIG 21 illustrates in cross section an electrical switching device 300 showing the layout of two arcing chambers 100 according to the figure 6 , 19 and 20 in a double PC breaking pole, that is to say comprising two fixed contacts CF and two moving contacts CM aligned in the breaking plane P.
  • the switching device 300 represented is simplified to the maximum because it does not form part as such of the invention. It may comprise one or more cut-off poles PC assembled side by side in a single and same box 7 or in juxtaposed individual boxes, the electrical contacts of which operate in a cut-off plane P.
  • these are sliding contacts , whose fixed contacts CF are extended by a connection terminal 8, and the movable contacts CM are carried by a movable assembly 9 controlled in translation T in the cut-off plane P by an actuator (not shown).
  • the interrupting chamber 140 illustrated in the figures 22 to 28 has a shape similar to the interrupting chamber 110 illustrated in the figures 13 to 15 , that is to say a longitudinal dimension much greater than the longitudinal dimension of the breaking pole PC to create, in the breaking zone Z, an additional extinction zone Ze in the form of a blowing chimney 6.
  • the interrupting chamber 140 differs from the previous interrupting chambers 100, 110, 120, 130, by a magnetic carcass 40, consisting no longer of a solid part, but of a stack of splitting plates 41, also called of deionization.
  • this interrupting chamber 140 has the advantage of combining several technical effects: the channeling of the magnetic field B produced by the field source 2, the greatest possible elongation of the electric arc E and in addition the splitting of the electric arc E into a multitude of small arcs in order to multiply the arc voltage due to the anode/cathode phenomenon, allowing faster breaking of the current.
  • the splitting plates 41 each extend in a plane perpendicular to the cutting plane P, have a small thickness compared to the two other dimensions, and a section equal to the section of the carcass 40. In the example shown, this section has the general shape of a rectangular frame.
  • the carcass 40 consists of two series of splitting plates: a first series of splitting plates 41a, 41'a located in the lower open part of the carcass 40, forming a peripheral wall 30 open to the right of the window 35, and a second series of splitting plates 41b, 41'b in the upper closed part of the carcass 40, forming a peripheral wall 30 closed.
  • the distribution of the splitting sheets can be 2/3 for the open sheets and 1/3 for the closed sheets, without this example being limiting.
  • the reference numeral 41 used in the description and the claims makes it possible to identify the split plates whatever their shape and their location in the carcass 40.
  • the splitting plates 41 are preferably made of a ferromagnetic or magnetic material or any other equivalent material with strong magnetic permeability allowing the carcass 40 to fulfill its function of channeling and amplifying the magnetic field B in the breaking zone Z, as in the carcass 3 of the arcing chambers 100, 110, 120, 130 described previously.
  • the splitting plates 41 are stacked one on top of the other with a defined spacing, regular or not. The direction of the stack is parallel to the median plane A of the interrupting chamber 140.
  • the carcass 40 comprises for this purpose two side flanges 42, to hold the splitting plates 41 between them, and define said spacing.
  • the flanges 42 extend parallel to the median plane A, and include orifices 43 to receive projecting pins 44 provided on the lateral sides of the sheets. Of course, any other means of attachment or type of assembly may be suitable.
  • the field source 2 comprises a permanent magnet 20 of thickness D1, leaning against the carcass 40, which closes in front of it to create an air gap D2 that is as narrow as possible, while completely encompassing the cut-off zone Z.
  • magnet 20 has a parallelepipedal shape, adapted to the shape of the arcing chamber 140. It has a large surface, since it covers substantially the entire surface of the arcing chamber 140, making it possible to lengthen the electric arc E as much as possible.
  • This magnet 20 can be of the ferrite type in order to reduce the costs of the interrupting chamber 140, without this example of material being limiting.
  • the magnet 20 is isolated from the zones of appearance Za and extinction Ze of the electric arc by means of an insulating box 45, in which it is entirely housed.
  • the electric arc E subjected to the magnetic field B will therefore be blown laterally into the sides of the interrupting chamber 140 to allow its elongation.
  • the carcass 40 is partially insulated from the zones of appearance Za and extinction Ze of the electric arc, by means of an insulating wall 46, which does not cover the ends of the zones of extinction Ze to allow the arc electrical E from splitting in the stack of splitting sheets 41.
  • the insulating wall 46 is positioned at the entrance to the cut-off zone Z, on either side of the window 35, facing the insulating casing 45.
  • This insulating wall 46 can extend around the periphery of window 35 to protect the edges of the splitting plates 41a, 41'a.
  • the insulating box 45 and the insulating wall 46 are assembled by interlocking lugs 47, which form spacers guaranteeing the air gap D2 and the thickness of the cut zone Z.
  • This cut zone Z therefore extends laterally into the non-insulated splitter plates 41, allowing the splitting of the electric arc E as shown in figure 25 .
  • the insulating box 45 and the insulating wall 46 are similar to the inner insulating envelope 4 provided in the arcing chambers 100, 110, 120, 130 above, without however isolating the ends of the extinguishing zones Ze to allow the electric arc from splitting in the splitting plates 41.
  • the interrupting chamber 140 can be externally protected by an outer insulating casing 5, as described above.
  • the breaking pole PC is double and comprises two fixed contacts CF cooperating with a movable pressure contact CM ( figure 22 And 27 ).
  • the fixed contacts CF and the movable contact CM commonly comprise contact pads (not shown) between which the current is established, made of conductive materials with high thermal resistance.
  • the movable contact CM moves in translation along the double arrow T in a cut-off plane P, which is vertical in the figures, by means of a movable assembly (not shown).
  • the fixed contract CF has a square shape, including an internal branch, vertical in the figures, extending inside the interrupting chamber 140, and an external branch, horizontal in the figures, forming a terminal of connection 8 extending outside the breaking chamber 140.
  • the internal branch of the fixed contact CF extends in the direction of the blower chimney 6 and its top 48 bearing a contact pad (not shown) stops substantially in a central part of the breaking zone Z, thus displacing the contact zone, and therefore the zone of appearance Za of the electric arc, from one end to a central part of the breaking chamber 140.
  • the internal branch of the contact fixed CF comprises an enlarged base delimiting two heels 49 oriented in the direction of the carcass 40 and in electrical contact with the first splitting plate 41 of the carcass 40.
  • This electrical contact can be direct, as the example represented on the figure 25 , or via an electrical conductor (not shown).
  • the internal branch of the fixed contact CF can have a substantially triangular shape, as in the example shown, a bar shape or any other geometric shape or not.
  • the particular geometry of the fixed contact CF allows a significant gain in splitting and elongation of the electric arc E as explained with reference to figure 25 .
  • this solution generates a significant length of the interrupting chamber 140, therefore a magnet 20 of large size and expensive.
  • a simple CF fixed contact which is placed at one end of arc chute 140, such as those described with reference to arc chutes 100, 110, 120, 130 described previously, may of course be suitable.
  • FIG 24 is a cross section of the interrupting chamber 140, which shows an interrupting zone Z in which the magnetic blowing takes place, the principle of which is explained with reference to figure 4 .
  • the cutoff zone Z is very flattened and the magnetic reluctance is reduced to its maximum, thanks to the fact that the thickness of the cutoff zone Z shrinks in the extinction zones Ze towards the splitting plates 41.
  • This narrowing makes it possible to physically bring the electric arc E closer to the magnet 20, by reducing the space available for its deployment in the air gap D2, therefore to bring it as close as possible to the magnetic field B as and when its progression towards the splitting plates 41.
  • the carcass 40 is made up of the splitting plates 41'a and 41'b, illustrated in figure 23 , comprising a ramp 52 at the rear of the front face 34 increasing in the direction of the side faces 33.
  • the central position of the zone of appearance Za of the electric arc allows this electric arc E to be completely free to be stretched and elongated over the entire height of the interrupting chamber 140 and over the entire width of the corresponding extinction zone Ze, and thus to reach a large number of splitter plates 41.
  • the electric arc E1 quickly leaves the contact zone of the fixed contacts CF and mobile CM by moving towards the right in the figure, directly from the splitting plates 41. Simultaneously, it moves towards the rear of the mobile contact CM to lengthen upwards in the blowing chimney 6, towards the base of the fixed contact CF to extend towards the bottom of the cut-off zone Z, and laterally as far as the splitting plates 41.
  • the heel 49 of the widened base of the fixed contact CF in contact electric with the first splitting plate 41 of the carcass 40 also allows a rapid removal of the electric arc E1 from the contact zone of the fixed contacts CF and mobile CM, and a guiding of the foot of the electric arc E towards the end of the interrupting chamber 140, in one of the extinction zones Ze, and as far as the splitting plates 41.
  • the geometry of the fixed contact CF thus makes it possible to spare the contact pad from degradation by the electric arc E and also allows the electric arc E to reach the splitter sheets 41 in the lower part of the interrupting chamber 140.
  • the complete stacking of the splitter sheets 41 participates in the splitting and rapid extinction of electric arc E.
  • the peripheral wall 30 of the carcass 40 of this interrupting chamber 140 can be closed at one or both ends by a transverse wall (not shown) to further confine the electric arc E, if necessary.
  • FIG 26 illustrates a variant of the interrupting chamber 140 comprising complementary insulating cheeks 50, added in the breaking zone Z, and superimposed respectively on the insulating box 45 and on the insulating wall 46.
  • These insulating cheeks 50 are therefore in contact with the zones of appearance Za and extinction Ze of the electric arc.
  • They can advantageously be made of a ceramic, such as an alumina alloy, which has advantageous properties for extinguishing the electric arc.
  • its high temperature resistance allows this material to be more resistant to attacks caused by the electric arc.
  • the interrupting chamber 140 will deteriorate less quickly, and will be able to withstand a greater number of operations.
  • any other material with similar properties may be suitable.
  • FIG. 27 illustrates a complete PC breaking pole comprising two breaking chambers 140 arranged around the two fixed contacts CF and through which circulates a mobile contact CM moved in the breaking plane P symbolized by the double arrow T.
  • the last sheet splitter 41 of each of the interrupting chambers 140 that is to say that farthest from the fixed contact CF, is connected to the potential of the movable contact CM by an electrical conductor 51, for example a flexible braid, a spring member , or similar.
  • the technical effect of this assembly consists in stabilizing the electric arc in the splitting plates 41, in order to further increase the breaking performance by accelerating the extinction of the arc.
  • FIG 28 is a variant of figure 27 , in which the carcasses 40 of the interrupting chambers 140 are coupled together by a common plate 53 replacing or added to the last splitting plates 41, that is to say those farthest from the fixed contact CF.
  • a single electrical conductor 51 is sufficient to connect the common plate 53 to the potential of the movable contact CM. It would even be possible to dispense with this electrical conductor 51, making it possible to reduce the cost price and the complexity of this variant, if the two electric arcs E of the two arcing chambers Z switch on this common sheet 53. In this case, the electric potential of the movable contact CM would be displaced on this common plate 53 and the movable contact CM would become “floating”. This solution would make it possible, among other things, to reduce the wear of the contact pads and to stabilize the electric arcs E in the splitting sheets 41.
  • the invention meets the objectives set, namely an optimized solution for the magnetic blowing of the electric arc, guaranteeing maximized magnetic excitation in the breaking zone to promote the lengthening of the electric arc, combined or not to a splitting of the electric arc, for the fastest possible extinction of the electric arc, making it possible to significantly improve the breaking performance for the same quality of magnets.
  • this solution is compatible and/or adaptable to any type of switching device, both direct current and alternating current, and can advantageously replace conventional extinguishing chambers.

Description

    Domaine technique :
  • La présente invention concerne une chambre de coupure à soufflage magnétique pour un appareil de coupure électrique, ladite chambre comportant une source de champ magnétique, une carcasse magnétique et une zone de coupure dans laquelle un arc électrique est susceptible de se former lors de la fermeture et/ou de l'ouverture d'un pôle de coupure appartenant à un appareil de coupure, ladite source de champ étant agencée pour générer un champ magnétique destiné à déplacer ledit arc électrique pour l'étirer et accélérer son refroidissement et son extinction, ladite carcasse magnétique étant agencée pour canaliser ledit champ magnétique, ledit pôle de coupure comportant un contact fixe et un contact mobile qui se déplace par rapport audit contact fixe entre une position fermée et une position ouverte sur une trajectoire définissant un plan de coupure, et ladite zone de coupure s'étendant au moins dans ledit plan de coupure.
  • La présente invention concerne également un appareil de coupure électrique équipé d'une telle chambre de coupure à soufflage magnétique.
    • Technique antérieure :
  • Le soufflage magnétique de l'arc électrique est un principe couramment employé dans les technologies de coupure pour gérer l'arc électrique qui naît en particulier lors de l'ouverture d'un organe de coupure dans un circuit électrique, dans le but de réaliser un gain en performance de coupure et de préserver l'intégrité de l'organe de coupure. Le champ magnétique, qui peut être généré par tout type de source de champ magnétique, permet de déplacer l'arc électrique dès sa naissance et de l'étirer rapidement pour accélérer son refroidissement jusqu'à son extinction. Le refroidissement du plasma de l'arc électrique a pour effet d'augmenter son impédance, ce qui permet d'augmenter la tension de l'arc électrique lors de la coupure. La coupure d'un courant continu (DC) implique que l'organe de coupure génère plus de tension que la tension du réseau à couper. C'est la raison pour laquelle le principe de soufflage magnétique s'applique particulièrement bien à la coupure du courant DC. Néanmoins, une forte tension de l'arc électrique est aussi intéressante pour la coupure d'un courant alternatif (AC) puisqu'elle permet une limitation du courant lors de la coupure, ayant pour effet de diminuer les dommages dus à l'arc, voire aussi de diminuer le temps de l'arc électrique par un effet limiteur. Par conséquent, ce principe de soufflage magnétique de l'arc est tout aussi intéressant pour des courants DC que pour des courants AC.
  • La publication FR 3 003 101 A1 de la demanderesse propose un principe de soufflage magnétique non polarisé, qui a l'avantage de fonctionner indépendamment du sens du courant dans l'organe de coupure. La chambre de coupure comporte un aimant permanent produisant un champ magnétique orienté dans le plan de déplacement des contacts mobiles par rapport aux contacts fixes. La symétrie de la chambre de coupure par rapport à ce plan permet de garantir la non-polarisation de ce principe de coupure. Dans cette publication, des principes de canalisation du champ magnétique ont déjà été proposés sous la forme d'une plaque ferromagnétique plane située à l'arrière de l'aimant permanent ou d'une plaque ferromagnétique en forme de U qui englobe l'arrière et les deux côtés de l'aimant. Le fait de canaliser le champ magnétique dans la zone de coupure permet de diminuer la taille de l'aimant permanent. Toutefois, la canalisation de champ obtenue n'est pas optimale.
  • La publication EP 3 242 306 A1 tente de répondre à ce manque en proposant un autre principe de soufflage magnétique, dans lequel l'aimant permanent est polarisé et ses pôles Nord et Sud sont couplés respectivement à deux plaques ferromagnétiques, qui s'étendent parallèlement de part et d'autre de la zone de coupure et en direction d'une chambre d'extinction de l'arc. Cette solution impose de polariser l'aimant en fonction du sens du courant dans l'organe de coupure. En outre, la longueur de l'entrefer est importante car elle est fonction de l'encombrement de l'organe de coupure et de la longueur de l'aimant. De fait, la canalisation du champ magnétique n'est pas réalisée de manière optimale, car l'entrefer engendre une reluctance magnétique importante dans le circuit magnétique qui nuit à l'efficacité du soufflage, ce qui peut expliquer la présence de la chambre d'extinction de l'arc. En effet, un circuit magnétique excité par un aimant qui comporte un entrefer important ne générera pas une forte valeur de champ magnétique. Or, c'est bien la valeur de ce champ qui engendre la force de déplacement sur l'arc électrique, appelée force de Laplace (F=I^B).
  • Dans la publication US 2017/025232 , la chambre de coupure magnétique est isolante, entoure un ou deux contacts fixes, et comporte une fenêtre pour le passage du ou des deux contacts mobiles. Elle comporte en outre une cloison centrale isolante pour créer un canal annulaire favorisant la circulation de l'air dans un sens ou dans l'autre sens, ayant pour effet d'éviter la montée en pression de l'air due à la température de l'arc empêchant l'étirement magnétique de l'arc et son extinction rapide. Une des variantes de réalisation comporte une carcasse magnétique en forme de U, disposée autour de la chambre de coupure et d'un aimant de soufflage polarisé, dans le but de maximiser le champ magnétique dans les zones de coupure. Néanmoins, la longueur de l'entrefer est importante à cause de la présence de la cloison centrale et du canal annulaire de circulation de l'air. De fait, l'entrefer engendre une reluctance magnétique importante dans le circuit magnétique qui nuit à l'efficacité du soufflage.
  • Les publications US 2013/284702 et DE 10 2014 015061 proposent des chambres d'extinction d'arc en forme de U ou de V, constituée de tôles de fractionnement en matériau magnétique, et combinée à deux aimants permanents polarisés, isolés, disposés l'un en face de l'autre, de part et d'autre de la zone de coupure, à l'intérieur ou à l'extérieur de la chambre d'extinction. Dans la publication DE 10 2014 015061 , une carcasse magnétique en forme de U est en outre disposée autour de la chambre d'extinction et des aimants de soufflage polarisés. Là encore, l'entrefer est grand et engendre une reluctance magnétique importante dans le circuit magnétique qui nuit à l'efficacité du soufflage.
  • Par ailleurs, le champ magnétique qui génère le soufflage magnétique est souvent réalisé par des aimants permanents de type Néodyme Fer Bore. Ces aimants ont l'avantage de générer un fort champ magnétique dans leur environnement proche, typiquement de l'ordre de 0.2T. Toutefois, ils sont onéreux et sujets aux variations du prix des terres rares qui les constituent.
  • Il existe par conséquent un besoin de chambres de coupure à soufflage magnétique de performance équivalente voire supérieure aux chambres de coupure de l'état de la technique, permettant d'utiliser soit une quantité moindre d'aimant de haute qualité de type Néodyme Fer Bore, soit des aimants de moindre qualité mais aussi de moindre coût, tels que par exemple des aimants de type ferrite ou similaires.
    • Présentation de l'invention :
  • La présente invention vise à répondre à cette demande en proposant une nouvelle architecture de chambre de coupure à soufflage magnétique permettant de maximiser le champ magnétique, donc le soufflage magnétique de l'arc électrique dans la zone de coupure, pour augmenter les performances de coupure, tout en permettant de jouer sur le coût, le volume et/ou la nature de la source de champ utilisée.
  • Dans ce but, l'invention concerne une chambre de coupure à soufflage magnétique du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce que ladite chambre de coupure présente une forme majoritairement symétrique par rapport à un plan médian qui est confondu avec ledit plan de coupure, en ce que ladite source de champ est disposée dans l'environnement proche et en regard de ladite zone de coupure, et est orientée pour générer des vecteurs de champ magnétique essentiellement parallèles audit plan de coupure, en ce que ladite carcasse entoure ladite zone de coupure et ladite source de champ, et comporte une fenêtre ouverte vers l'extérieur pour permettre le passage dudit contact mobile, et en ce que ladite carcasse est adossée à ladite source de champ et se referme devant elle pour créer un entrefer dans le circuit magnétique formé par ladite source de champ et ladite carcasse, et ainsi maximiser le champ magnétique qui traverse ladite zone de coupure.
  • On choisira de préférence un entrefer le plus petit possible, car pour une même source de champ, plus l'entrefer est réduit, plus la réluctance magnétique dans l'air est réduite, et plus l'excitation magnétique est grande.
  • En fonction des variantes de réalisation, ladite carcasse peut comporter une paroi périphérique ouverte délimitant ladite fenêtre qui s'étend parallèlement à ladite zone de coupure, ou une paroi périphérique fermée et une ouverture à l'une au moins des extrémités transversales de ladite paroi périphérique délimitant ladite fenêtre qui s'étend dans ce cas perpendiculairement à ladite zone de coupure.
  • Ladite chambre de coupure peut également s'étendre sur une longueur supérieure à la longueur de ladite zone de coupure dans ledit plan de coupure. Dans ce cas, ladite carcasse comporte avantageusement une paroi périphérique en partie ouverte et en partie fermée, la partie ouverte délimitant ladite fenêtre qui s'étend parallèlement à ladite zone de coupure, et la partie fermée prolongeant ladite partie ouverte et délimitant une cheminée de soufflage pour l'extension de l'arc électrique.
  • Ladite carcasse peut comporter en outre au moins une paroi transversale fermant au moins une des extrémités transversales de ladite paroi périphérique.
  • La paroi périphérique de ladite carcasse peut présenter une section transversale de forme choisie dans le groupe comportant une forme courbe, une forme polygonale, une forme complexe, une forme combinant des sections droites et des sections courbes, et dans le cas d'une forme polygonale, elle peut être choisie dans le groupe comprenant un rectangle, un trapèze isocèle, une forme en C dont les extrémités forment des rabats orientés vers l'extérieur ou vers l'intérieur de ladite zone de coupure, ou encore parallèles à ladite zone de coupure.
  • En fonction des besoins, ladite source de champ peut être choisie dans le groupe comprenant un ou plusieurs aimants permanents, et une ou plusieurs bobines. Préférentiellement, ladite source de champ s'étend sur une surface sensiblement égale à la surface de ladite chambre de coupure.
  • Dans une forme préférée de l'invention, la chambre de coupure à soufflage magnétique comporte une enveloppe isolante intérieure s'étendant au moins en partie autour de ladite zone de coupure pour isoler électriquement ladite source de champ et au moins en partie ladite carcasse. Elle peut également comporter une enveloppe isolante extérieure s'étendant autour de ladite carcasse.
  • Avantageusement, ladite carcasse s'étend sur une dimension transversale, perpendiculaire au plan de coupure, pour scinder ladite zone de coupure en une zone d'apparition dans laquelle l'arc électrique nait et au moins une zone d'extinction dans laquelle l'arc électrique s'étire et s'éteint. Cette dimension transversale peut être au moins égale à X fois la dimension transversale de ladite zone d'apparition, X pouvant être compris entre 2 et 10.
  • Préférentiellement, la géométrie de ladite chambre de coupure délimite une zone de coupure étroite et aplatie pour contraindre l'arc électrique à s'aplatir lorsqu'il est déplacé par ledit champ magnétique. Ainsi, ledit entrefer, créé dans le circuit magnétique formé par ladite source de champ et ladite carcasse, est étroit pour réduire la réluctance magnétique dans l'air et maximiser le champ magnétique qui traverse ladite zone de coupure.
  • Selon les variantes de réalisation, ladite carcasse peut être constituée d'une pièce pleine ferromagnétique pour canaliser le champ magnétique, ou d'un empilage de tôles de fractionnement ferromagnétiques, s'étendant dans l'axe longitudinal de ladite chambre de coupure, moyennant un écartement défini, pour simultanément canaliser le champ magnétique et fractionner l'arc électrique, ou encore d'une combinaison d'une pièce pleine et d'un empilage de tôles de fractionnement.
  • Ladite carcasse peut en outre comporter une rampe agencée pour rétrécir l'épaisseur de la zone de coupure en direction de l'extrémité de ladite au moins une zone d'extinction pour réduire encore ledit entrefer.
  • En complément, ladite chambre de coupure à soufflage magnétique peut comporter des joues isolantes en céramique, superposées au moins en partie à ladite enveloppe isolante intérieure, de part et d'autre de ladite zone de coupure.
  • Dans ce but, l'invention concerne également un appareil de coupure électrique du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de coupure à soufflage magnétique telle que définie ci-dessus.
  • Dans une des variantes de réalisation, ledit contact fixe peut présenter une forme d'équerre, dont une branche interne s'étend à l'intérieur de ladite chambre de coupure dans ledit plan médian, et une branche externe s'étendant à l'extérieur de ladite chambre de coupure pour former une borne de raccordement. La branche interne dudit contact fixe peut comporter avantageusement un sommet positionné dans une partie centrale de ladite zone de coupure, plaçant ainsi la zone d'apparition de l'arc électrique dans une partie centrale de ladite chambre de coupure.
  • La branche interne dudit contact fixe peut en outre comporter une base élargie délimitant au moins un talon orienté vers une extrémité de ladite chambre de coupure dans une des zones d'extinction de l'arc électrique. Dans ce cas, la tôle de fractionnement de ladite chambre de coupure, la plus proche dudit contact fixe, peut être avantageusement reliée au potentiel dudit contact fixe par ledit au moins un talon.
  • Dans une forme préférée de l'invention, la tôle de fractionnement de ladite chambre de coupure, la plus éloignée dudit contact fixe, peut être reliée au potentiel dudit contact mobile par un conducteur électrique.
  • Si l'appareil de coupure comporte deux chambres de coupure par pôle de coupure alors les carcasses desdites chambres de coupure peuvent être couplées entre-elles par une tôle commune remplaçant ou ajoutée sur les tôles de fractionnement les plus éloignées dudit contact fixe, cette tôle commune pouvant être reliée ou non au potentiel dudit contact mobile par un conducteur électrique.
    • Brève description des figures :
  • La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
    • la figure 1 est une vue en perspective d'une chambre de coupure selon une première forme de réalisation de l'invention, combinée à un organe de coupure à pression en position fermée,
    • la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 montrant l'organe de coupure en position ouverte,
    • la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la chambre de coupure de la figure 2 montrant le soufflage magnétique de l'arc électrique,
    • la figure 4 est une vue en coupe transversale de la chambre de coupure de figure 2 représentant la force électromagnétique exercée par un champ magnétique sur l'arc électrique,
    • la figure 5 est une vue similaire à la figure 4 représentant la canalisation du champ magnétique dans ladite chambre de coupure,
    • la figure 6 est une vue en coupe transversale de la chambre de coupure des figures 1 et 2 isolée extérieurement,
    • la figure 7 est une vue de dessus schématique d'une chambre de coupure pourvue d'une carcasse magnétique selon une première variante,
    • la figure 8 est une vue similaire à la figure 7 montrant une carcasse magnétique selon une deuxième variante,
    • la figure 9 est une vue similaire à la figure 7 montrant une carcasse magnétique selon une troisième variante,
    • la figure 10 est une vue similaire à la figure 7 montrant une carcasse magnétique selon une quatrième variante,
    • la figure 11 est une vue similaire à la figure 7 montrant une carcasse magnétique selon une cinquième variante,
    • la figure 12 est une vue similaire à la figure 7 montrant une carcasse magnétique selon une sixième variante,
    • la figure 13 est une vue en perspective d'une chambre de coupure selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, combinée à un organe de coupure à pression en position fermée,
    • la figure 14 est une vue similaire à la figure 13 montrant l'organe de coupure en position ouverte,
    • la figure 15 est une vue en coupe de la chambre de coupure de la figure 14 montrant l'étirement de l'arc électrique par une force électromagnétique,
    • la figure 16 est une vue en perspective d'une chambre de coupure selon une troisième forme de réalisation de l'invention, combinée à un organe de coupure à pression en position ouverte,
    • la figure 17 est une vue en perspective d'une chambre de coupure selon une quatrième forme de réalisation de l'invention, dans laquelle la source de champ magnétique est constituée par une bobine alimentée électriquement à la place d'un aimant permanent,
    • la figure 18 est une vue en coupe transversale d'un appareil de coupure électrique équipé de deux chambres de coupure selon les figures 13 et 14,
    • la figure 19 est une vue en perspective d'une chambre de coupure selon une cinquième forme de réalisation de l'invention, combinée à un organe de coupure glissant à couteau en position fermée,
    • la figure 20 est une vue similaire à la figure 19 montrant l'organe de coupure en position ouverte,
    • la figure 21 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de coupure électrique équipé de deux chambres de coupure selon les figures 19 et 20,
    • la figure 22 est une vue éclatée d'une variante de réalisation de la chambre de coupure selon l'invention, dans laquelle la carcasse magnétique est constituée de tôles de fractionnement,
    • la figure 23 est une vue assemblée de la chambre de coupure de la figure 22, montrant différentes tôles de fractionnement constituant la carcasse,
    • la figure 24 est une vue en coupe transversale de la chambre de coupure de figure 23 détaillant la zone de coupure,
    • la figure 25 est une vue en coupe longitudinale de la chambre de coupure de la figure 24 selon le plan de coupe C montrant le soufflage magnétique de l'arc électrique,
    • la figure 26 est une vue en coupe transversale similaire à la figure 24 d'une chambre de coupure comportant des joues en céramique, et
    • la figure 27 est une vue en plan d'un pôle de coupure équipé de deux chambres de coupure selon la figure 23, dans lesquelles la dernière tôle de fractionnement est reliée au potentiel du contact mobile,
    • la figure 28 est une vue en plan d'un pôle de coupure équipé de deux chambres de coupure selon la figure 23, reliées entre-elles par une tôle supérieure commune.
    Description détaillée de l'invention :
  • Dans les différents exemples de réalisation illustrés, les éléments ou parties identiques portent les mêmes numéros de référence. Par ailleurs, les positions géométriques indiquées dans la description et les revendications, telles que « perpendiculaire », « parallèle », « symétrique » ne sont pas limitées au sens strict défini en géométrie, mais s'étendent à des positions géométriques qui sont proches, c'est-à-dire qui acceptent une certaine tolérance dans le domaine technique considéré, sans influence sur le résultat obtenu. Cette tolérance est notamment introduite par l'adverbe « sensiblement », sans que ce terme soit nécessairement répété devant chaque adjectif. De même, les indications spatiales indiquées dans la description et les revendications, telles que « longitudinal », « transversal », « profondeur », « supérieur », « inférieur », etc. se basent sur les figures et ne sont pas limitées aux exemples illustrés.
  • En référence aux figures, la chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'invention, appelée par la suite « chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140 » est destinée à équiper des appareils de coupure électrique 200, 300 qui s'adressent à tout type d'applications industrielles, tertiaires et domestiques, alimentées aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif, et ce quelle que soit la tension nominale d'alimentation. Cette chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140 peut avantageusement remplacer ou compléter les chambres de fractionnement traditionnellement connues en fonction des performances de coupure recherchées. Les appareils de coupure électrique 200, 300 concernés peuvent indifféremment être un interrupteur, un contacteur, un commutateur, un commutateur-inverseur, un disjoncteur, ou tout autre appareil de coupure similaire étant donné que la chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140 qui fait l'objet de la présente invention, peut être compatible ou adaptée à tout type d'architectures d'appareils de coupure. De même, ces appareils de coupure électrique 200, 300 peuvent comporter un ou plusieurs pôles de coupure PC, et chaque pôle de coupure PC peut être un pôle de coupure simple avec un seul contact fixe CF coopérant avec un seul contact mobile CM, ou un pôle de coupure double avec deux contacts fixes CF coopérant avec un contact mobile CM, tel que représenté dans les figures 18, 21 et 27. Dans tous les cas, les contacts mobiles CM sont agencés pour être déplacés par rapport aux contacts fixes CF et la trajectoire dans laquelle les contacts mobiles CM se déplacent défini un plan de coupure P, que ce déplacement soit une translation (représentée par la flèche T) ou une rotation (non représentée). Il existe en outre plusieurs types d'architecture de pôles de coupure PC selon qu'ils comportent des contacts à pression conformément aux figures 1 à 3, 13 à 16, 18, et 22 à 28, des contacts à glissement conformément aux figures 19 à 21, des contacts à pression avec commande à came, et tout autre type de contacts électriques.
  • La chambre de coupure 100 selon une première forme de réalisation de l'invention illustrée dans les figures 1 à 6 est sensiblement rectangulaire et agencée pour délimiter une zone de coupure Z dans laquelle un arc électrique E est susceptible de se former, en particulier lors de l'ouverture d'un pôle de coupure PC appartenant à un appareil de coupure électrique, et d'être éteint le plus rapidement possible. Elle comporte à cet effet une source de champ 2 agencée pour générer un champ magnétique B destiné à déplacer ledit arc électrique E pour l'étirer et accélérer son refroidissement et son extinction, une carcasse 3 magnétique agencée pour canaliser le champ magnétique B de manière générale et plus particulièrement dans la zone de coupure Z, et une enveloppe isolante intérieure 4 agencée pour isoler électriquement la zone de coupure Z et par conséquent l'arc électrique E de la source de champ 2 et de la carcasse 3. Cette enveloppe isolante intérieure 4 peut être réalisée par toute matière électriquement isolante, voire également gazogène, ayant également pour effet d'absorber l'énergie thermique de l'arc électrique E, favorisant son refroidissement et par voie de conséquence son extinction.
  • Le pôle de coupure PC est représenté dans les figures par un contact fixe CF disposé à l'intérieur de la chambre de coupure 100 et un contact mobile CM disposé en partie à l'intérieur de la chambre de coupure 100 en face du contact fixe CF et en partie à l'extérieur de la chambre de coupure pour être commandé par un mécanisme d'actionnement 201, 301 (fig. 18, 21). Cet exemple d'agencement n'est pas limitatif et s'étend à tout autre type d'agencement qui est fonction de l'architecture du pôle de coupure PC. Notamment, le contact fixe CF n'est pas nécessairement logé à l'intérieur de la chambre de coupure, mais peut y être logé en partie, ou disposé à proximité. En outre, le mécanisme d'actionnement est connu en soi et ne fait pas l'objet de l'invention. Il peut être animé d'un mouvement de translation et/ou de rotation commandé manuellement et/ou automatiquement. Et la zone de coupure Z s'étend au moins dans le plan de coupure P et correspond au moins à l'espace défini entre la position ouverte et la position fermée du pôle de coupure PC. Les contacts fixe CF et mobile CM comportent communément des pastilles de contact (non représentées) entre lesquelles s'établit le courant, réalisées dans des matériaux conducteurs à haute résistance thermique.
  • Dans les exemples représentés, la chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140 présente une forme majoritairement symétrique par rapport à un plan médian A qui est confondu avec le plan de coupure P. Cette symétrie permet de s'affranchir avantageusement de la polarité de la source de champ 2 qui remplira toujours sa fonction quel que soit le sens du courant dans le pôle de coupure PC. Néanmoins, elle peut également présenter une forme asymétrique en fonction de l'architecture du pôle de coupure PC, sans toutefois remettre en cause le fait qu'elle peut s'affranchir de la polarité de la source de champ 2.
  • En outre, la chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140 s'étend sur une dimension longitudinale, parallèle au plan médian A, qui s'étend au moins entre la position fermée (fig. 1) et la position ouverte (fig. 2) du contact mobile CM dudit pôle de coupure PC. Et, la chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140 s'étend sur une dimension transversale L2, perpendiculaire au plan médian A, qui déborde d'un côté ou des deux côtés du pôle de coupure PC. Ainsi, la zone de coupure Z, qui correspond au volume intérieur délimité par la chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140, est scindée en au moins une zone d'apparition Za dans laquelle l'arc électrique E nait et une zone d'extinction Ze dans laquelle l'arc électrique E s'éteint (Z = Za + Ze(s)). La zone d'apparition Za se situe au niveau du pôle de coupure PC et chevauche le plan de coupure P. La ou les zones d'extinction Ze sont attenantes et périphériques à la zone d'apparition Za. La dimension transversale L2 est par exemple au moins égale à X fois la dimension transversale L1 de la zone d'apparition Za, X étant compris entre 2 et 10, sans que ce coefficient ne soit limitatif. Si la chambre de coupure est asymétrique, elle peut ne comporter qu'une zone d'extinction Ze d'un côté de la zone d'apparition Za. En option, la ou les zones d'extinction Ze peuvent comporter en outre des ailettes (non représentées) dans une matière amagnétique, telle qu'en cuivre, en céramique, en matières plastiques ou similaire, pour créer des chicanes et fractionner l'arc électrique E dans le but d'accélérer son extinction.
  • La source de champ 2 est disposée dans l'environnement proche et en regard de la zone de coupure Z. La source de champ 2 a une surface importante puisqu'elle couvre sensiblement toute la surface de la chambre de coupure 100, 110, 120, 130, 140. Elle s'étend sur une dimension longitudinale, selon un axe parallèle au plan médian A, et couvre de préférence toute la zone de coupure Z. Et, elle s'étend sur une dimension transversale, selon un axe perpendiculaire au plan médian A, et couvre également et de préférence toute la zone de coupure Z. Elle est en outre orientée perpendiculairement au plan de coupure P, pour générer un champ magnétique B en direction de la zone de coupure Z de telle sorte que les vecteurs de champ magnétique sont essentiellement parallèles au plan de coupure P. Elle peut être constituée par un ou plusieurs aimants permanents 20, ou tout autre système équivalent pouvant générer une excitation magnétique, tel qu'une bobine 21 alimentée électriquement (fig. 17). Dans les exemples représentés, la source de champ 2 a une forme plane, parallélépipédique, sans que cette forme ne soit limitative. En effet, il est possible de réaliser une source de champ 2 dont la forme est adaptée à l'architecture du pôle de coupure PC, qui peut être courbe dans le cas par exemple d'un appareil à coupure rotative. Dans ce cas, elle peut être constituée d'une pluralité d'aimants permanents 20 parallélépipédiques disposés côte à côte sur une ligne courbe, ou d'un aimant permanent 20 moulé dans une forme courbe. Dans ce cas, la forme de la carcasse 3 est adaptée à la forme de la source de champ 2.
  • Selon les figures 1 à 6, l'aimant permanent 20 est un aimant indépendant Nord-Sud, défini par deux faces de polarités opposées et parallèles entre-elles, générant un champ magnétique B qui se referme sur lui-même. De préférence, la face qui correspond au pôle Nord N, appelée face avant, est positionnée en regard de la zone de coupure Z pour créer un champ magnétique B ou un vecteur d'excitation magnétique qui sort de son pôle Nord N et se referme sur son pôle Sud S correspondant à sa face opposée, appelée face arrière via la carcasse 3. Ce champ magnétique B est concentré dans la zone de coupure Z. Ses lignes de champ décrivent des boucles essentiellement parallèles à un plan transversal correspondant au plan de coupe des figures 4 à 6. Les lignes de champ sont en outre essentiellement parallèles au plan de coupure P dans ladite zone de coupure Z, et sont de fait essentiellement perpendiculaires au courant I circulant entre le contact fixe CF et le contact mobile CM du pôle de coupure PC. Le principe du soufflage magnétique est expliqué plus loin en référence aux figures 3 à 5.
  • La carcasse 3 magnétique présente une forme rectangulaire, en référence aux figures 1 à 6, étant précisé qu'en réalité on privilégiera des angles arrondis aux angles droits pour faciliter la circulation du champ magnétique B. La carcasse 3 est réalisée dans une matière ferromagnétique, magnétique ou dans toute autre matière équivalente à forte perméabilité magnétique lui permettant de remplir sa fonction de canalisation du champ magnétique B. Elle est constituée d'une pièce pleine, qui peut être réalisée à partir d'une seule tôle, mise en forme par pliage et/ou par cintrage et/ou par extrusion autour dudit axe médian A, ou à partir de plusieurs tronçons de tôles, assemblés par simple juxtaposition (par contact) et/ou par soudage ou par tout autre procédé de fabrication et d'assemblage autour dudit axe médian A, la tôle ou les tronçons de tôle pouvant être constitués d'une ou de plusieurs feuilles de matière attenantes superposées. Dans tous les exemples représentés, la carcasse 3 entoure au plus près la zone de coupure Z et la source de champ 2, et comporte au moins une fenêtre 35 ouverte vers l'extérieur pour permettre le passage du contact mobile CM du pôle de coupure PC.
  • Dans l'exemple des figures 1 à 6, la carcasse 3 comporte une paroi périphérique 30 qui est fermée à une de ses extrémités par une paroi transversale 31 et ouverte à l'autre de ses extrémités permettant notamment l'évacuation des gaz issus de l'arc électrique E. Elle pourrait ne pas comporter de paroi transversale 31 et être ouverte de part en part, ou au contraire comporter deux parois transversales fermant ses deux extrémités pour optimiser le confinement de l'arc électrique E, et ceci en fonction du cahier des charges de chaque chambre de coupure. La paroi périphérique 30 de la carcasse 3 comporte une face arrière 32, deux faces latérales 33, et une face avant 34 comportant ladite fenêtre 35. La fenêtre 35 s'étend, dans cette variante, sur toute la dimension longitudinale de la chambre de coupure 100, centrée sur l'axe médian A. La face arrière 32 de la carcasse 3 est de préférence parallèle et attenante à la face arrière de la source de champ 2 pour ne pas créer d'entrefer. Elle a en outre une longueur supérieure à la longueur de la source de champ 2 pour éviter que les extrémités de la source de champ 2 ne soient en contact avec les faces latérales 33 de la carcasse 3 et empêcher ainsi tout risque de court-circuit magnétique avec la source de champ 2. La face avant 34 de la carcasse 3 se referme sur la face avant de la source de champ 2 en ménageant un entrefer D2 dans le circuit magnétique formé par ladite source de champ 2 et ladite carcasse 3. Dans cet exemple, la face avant 34 comporte deux rabats 34a, 34b qui s'étendent parallèlement à la face arrière 32 de la carcasse 3, et délimite avec la face avant de la source de champ 2 un volume d'air dans lequel prend place la zone de coupure Z. Ce volume d'air, qui forme ledit entrefer D2, est traversé par les lignes de champ B qui sortent du pôle Nord N de la source de champ 2, traversent la zone de coupure Z et rebouclent vers le pôle Sud S de la source de champ 2 en étant canalisées par les rabats 34a, 34b de la face avant 34, les faces latérales 33 et la face arrière 32 de la carcasse 3.On choisira par conséquent un entrefer D2 d'une longueur la plus petite possible pour réduire au minimum la réluctance magnétique de l'épaisseur d'air traversé par les lignes de champ et ainsi maximiser le champ magnétique B dans la zone de coupure Z. La longueur de l'entrefer D2 peut être déterminée en fonction du volume de la zone de coupure Z, lui-même fonction en partie de l'encombrement du pôle de coupure PC.
  • La chambre de coupure 100 représentée dans la figure 1 correspond à une position fermée du pôle de coupure PC dans laquelle le contact mobile CM est fermé sur le contact fixe CF permettant la circulation d'un courant I dans un circuit électrique. La figure 2 correspond à une position ouverte du pôle de coupure PC dans laquelle le contact mobile CM est séparé du contact fixe CF interdisant la circulation dudit courant I. A l'ouverture du circuit électrique, un arc électrique E s'établit entre le contact fixe CF et le contact mobile CM maintenant la circulation du courant I. La figure 3, qui est une vue en coupe longitudinale de la chambre de coupure 100, permet de visualiser la position de l'arc électrique E lors de son apparition (E1) dans laquelle il s'étend sensiblement verticalement entre le contact fixe CF et le contact mobile CM dans le plan de coupure PC et dans ladite zone d'apparition Za, puis sa position après avoir été soufflé magnétiquement (E2) dans laquelle il est déformé et étiré en direction d'une des faces latérales 33 de la carcasse 3 en-dehors du plan de coupure PC et dans une desdites zones d'extinction Ze. Les forces électromagnétiques F mises enjeu pour ce soufflage magnétique sont représentées par les vecteurs F.
  • Le principe du soufflage magnétique est illustré à la figure 4 qui représente une vue en coupe transversale de la chambre de soufflage 100 montrant l'arc électrique E dans lequel circule un courant I, le champ magnétique généré par la source de champ 2 représenté par le vecteur B et la force électromagnétique généré par le champ magnétique B sur le courant I représenté par le vecteur F. La zone en pointillés sur la figure 4 représente la zone de coupure Z, délimitée par l'enveloppe isolante intérieure 4, dans laquelle est géré l'arc électrique E, couvrant la zone d'apparition Za et les deux zones d'extinction Ze. Il est connu que la présence d'un champ magnétique B et d'un courant I génère une force électromagnétique F appelée force de Laplace qui s'exerce sur l'arc électrique E créé à l'ouverture du pôle de coupure PC, et qui s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan de coupure P. Dans le cas présent, l'arc électrique E est déplacé et étiré dans une des zones d'extinction Ze de la chambre de coupure 100, en direction d'une des faces latérales 33 de la carcasse 3 au contact de laquelle l'arc électrique se refroidit rapidement et s'éteint. Du fait de la faible longueur de l'entrefer D2 et de la géométrie de la chambre de coupure 100, la zone de coupure Z est étroite, aplatie et allongée transversalement, ayant pour effet de contraindre l'arc électrique E lors de son déplacement à s'aplatir, ce qui tend à le refroidir davantage. En effet, en s'aplatissant, l'arc électrique E offre une plus grande surface d'échange (forme ovale de l'arc) avec la paroi isolante 4 qui est très proche.
  • Il est à noter que la symétrie de la chambre de coupure 100 par rapport au plan de coupure P induit des performances invariables suivant le sens du courant I et donc suivant le sens de soufflage de l'arc électrique E que ce soit vers la droite ou vers la gauche sur la figure 4. Comme expliqué précédemment, cette symétrie selon le plan de coupure P, confondu avec le plan médian A, peut accepter une certaine tolérance, donc une certaine asymétrie, sans nuire ni au fonctionnement ni à l'efficacité de la chambre magnétique 100, conformément à l'exemple de réalisation illustré à la figure 21.
  • En outre, l'effet de la canalisation du champ magnétique B obtenu par la présence d'une carcasse 3 magnétique est représenté uniquement dans la partie droite de la figure 5, par les lignes de champ magnétique B qui sortent du pôle Nord N de la source de champ 2, traversent une portion dans l'air la plus courte possible du fait de la faible longueur de l'entrefer D2, puis se concentrent dans la carcasse 3 via le chemin le plus court pour se refermer en boucle sur le pôle Sud S de la source de champ 2. La combinaison de la carcasse 3 permettant de canaliser le flux magnétique et d'un entrefer D2 le plus étroit possible permet de concentrer et de maximiser le champ magnétique B qui traverse la zone de coupure Z pour optimiser la gestion de l'arc électrique E dès sa naissance dans la zone d'apparition Za jusqu'à sa disparition dans la ou les zones d'extinction Ze en direction des faces latérales 33 de la carcasse 3.
  • La figure 6 illustre en coupe transversale une variante de la chambre de coupure 100 complétée par une enveloppe isolante extérieure 5 agencée pour isoler électriquement la carcasse 3 par rapport à l'environnement extérieur. Tout comme l'enveloppe isolante intérieure 4, l'enveloppe isolante extérieure 5 peut être réalisée dans une matière électriquement isolante, voire également gazogène, moulée ou injectée, tels que par exemple des matières plastiques, composites ou céramiques. S'il s'agit d'une matière qui peut être moulée, cette dernière peut être surmoulée tout autour de la carcasse 3 formant simultanément l'enveloppe isolante intérieure 4 et l'enveloppe isolante extérieure 5.
  • Le principe de canalisation décrit en référence aux figures 1 à 6 n'est pas uniquement limité à la géométrie de la carcasse 3 décrite précédemment. Les figures 7 à 12 permettent d'illustrer d'autres géométries mettant en oeuvre le même principe physique. La chambre de coupure 100 est représentée uniquement par sa carcasse 3 et sa source de champ 2, et est déclinée en six variantes de réalisation. Dans la figure 7, la paroi périphérique 301 de la carcasse 3 est plus ouverte que la paroi périphérique 30 précédente, et comporte une face avant 341 comportant deux rabats 341a et 341b orientés vers l'extérieur pour augmenter le volume de la zone de coupure Z. Ainsi, ce volume peut contenir des plasmas plus volumineux notamment dans le cas de courants I forts, et/ou une zone de coupure Z plus volumineuse adaptée à l'encombrement du pôle de coupure PC. Dans la figure 8, la paroi périphérique 302 de la carcasse 3 comporte une face avant 342 comportant deux rabats 342a et 342b orientés vers l'extérieur, comme dans l'exemple précédent, mais dont les extrémités 342a' et 342b' sont recourbées vers l'extérieur et se font face de part et part de la fenêtre 35 pour canaliser le flux magnétique à l'entrée de la zone de coupure Z. Dans la figure 9, la paroi périphérique 303 de la carcasse 3 comporte une face avant 343 comportant deux rabats 343a et 343b orientés vers l'extérieur, mais dont les extrémités 343a' et 343b' sont recourbées parallèlement à la face arrière 32, pour canaliser le flux magnétique à l'entrée de la zone de coupure Z, et augmenter le champ magnétique dans les zones d'extinction Ze de la chambre de coupure. Dans la figure 10, la paroi périphérique 304 de la carcasse 3 comporte une face avant 344 comportant deux rabats 344a et 344b orientés vers l'intérieur, pour générer plus de champ magnétique au centre dans la zone d'apparition Za, qu'aux extrémités dans les zones d'extinction Ze de la zone de coupure Z. Dans la figure 11, la paroi périphérique 305 de la carcasse 3 comporte une face avant 345 comportant deux rabats 345a et 345b orientés vers l'intérieur, comme dans l'exemple précédent, mais dont les extrémités 345a' et 345b' sont recourbées vers l'extérieur, pour canaliser le flux magnétique à l'entrée et générer plus de champ magnétique dans la zone d'apparition Za qu'aux extrémités dans les zones d'extinction Ze de la zone de coupure Z. Il est en outre possible d'ajouter des aimants supplémentaires dans la chambre de coupure 100, tels que des aimants permanents 20' au dos des rabats 34a, 34b de la face avant 34, en regard de l'aimant permanent 20 principal, pour maximiser davantage le champ magnétique dans les zones d'extinction Ze de la zone de coupure Z.
  • Les figures 13 à 15 illustrent une deuxième forme de réalisation d'une chambre de coupure 110 selon l'invention, qui se distingue de celle représentée dans les figures 1 à 6, par une dimension longitudinale bien supérieure à la dimension longitudinale du pôle de coupure PC pour créer dans la zone de coupure Z une zone d'extinction Ze supplémentaire, sous la forme d'une cheminée de soufflage 6. La carcasse 3 comporte à cet effet une paroi périphérique 30 dont la partie basse est ouverte et dont la partie haute est fermée. La partie basse ouverte comporte la fenêtre 35 pour le passage du contact mobile CM, qui s'étend dans le plan de coupure P. La partie haute fermée délimite la cheminée de soufflage 6 favorisant l'étirement et l'extinction de l'arc électrique E vers le haut. La chambre de coupure 110 est illustrée en position fermée à la figure 13 puis en position ouverte à la figure 14. La figure 15, qui est une vue en coupe longitudinale de la chambre de coupure 110, permet de visualiser les différentes positions successives de l'arc électrique E (E1=>E2=>E3=>E4) induites par le soufflage magnétique. Il apparait clairement que la cheminée de soufflage 6 permet d'augmenter l'allongement de l'arc électrique vers le haut, dans la partie arrière du contact mobile CM. Dans ce mode de réalisation, le contact fixe CF a été élargi, afin de permettre un guidage du pied de l'arc électrique E vers l'extrémité de la chambre de coupure 110, dans une des zones d'extinction Ze, pour épargner la pastille de contact du contact fixe CF de la dégradation par l'arc électrique E. Comme pour la chambre de coupure 100 des figures 1 à 6, la paroi périphérique 30 de cette chambre de coupure 110 peut être fermée à l'une ou à ses deux extrémités par une paroi transversale (non représentée) pour confiner davantage l'arc électrique E.
  • La figure 16 illustre une troisième forme de réalisation d'une chambre de coupure 120 selon l'invention, qui se distingue de celle représentée dans les figures 1 à 6, par une carcasse 3 constituée d'une paroi périphérique 30 fermée, dont les extrémités transversales sont ouvertes et comportent chacune une fenêtre 35 pour le passage du contact mobile CM. Ainsi, le contact mobile CM entre totalement dans la chambre de coupure 120 par une de ses extrémités transversales, ce qui permet de prévoir une chambre de coupure 120 totalement fermée magnétiquement, pour maximiser encore le champ magnétique B et obtenir une efficacité maximale du soufflage magnétique dans la zone de coupure Z.
  • Dans la figure 17, l'aimant permanent 20 de la source de champ 2 est substitué par une bobine 21 alimentée par un courant permettant de générer un champ magnétique B dans la zone de coupure Z. Bien entendu, la source de champ 2 peut comporter plus d'une bobine 21 et toutes les variantes et déclinaisons décrites ou suggérées en rapport avec la solution précédente pourvue d'un ou de plusieurs aimants permanents sont transposables à cette forme de réalisation.
  • La figure 18 illustre en coupe transversale un appareil de coupure 200 électrique montrant l'implantation de deux chambres de coupure 110 selon les figures 13 et 14 dans un pôle de coupure PC double, c'est-à-dire comportant deux contacts fixes CF et deux contacts mobiles CM alignés dans le plan de coupure P. Bien entendu, l'appareil de coupure 200 représenté est simplifié au maximum car il ne fait partie en tant que tel de l'invention. Il peut comporter un ou plusieurs pôles de coupure PC assemblés côte à côte dans un seul et même boîtier 7 ou dans des boîtiers individuels juxtaposés, dont les contacts électriques opèrent dans un plan de coupure P. Il s'agit dans cet exemple de contacts à pression, dont les contacts fixes CF sont prolongés par une borne de raccordement 8, et les contacts mobiles CM sont portés par un équipage mobile 9 commandé en translation T dans le plan de coupure P par un actionneur (non représenté).
  • Les figures 19 et 20 illustre la chambre de coupure 100 des figures 1 à 6 déclinée à un pôle de coupure PC à contacts glissants. Le contact fixe CF est constitué d'une lame, appelée aussi couteau, s'étendant dans le plan de coupure P et le contact mobile CM est constituée d'une double lame, généralement assujettie par un organe de rappel (non représenté), et agencée pour s'emboiter par glissement sur la lame du contact fixe CF.
  • La figure 21 illustre en coupe transversale un appareil de coupure 300 électrique montrant l'implantation de deux chambres de coupure 100 selon les figures 6, 19 et 20 dans un pôle de coupure PC double, c'est-à-dire comportant deux contacts fixes CF et deux contacts mobiles CM alignés dans le plan de coupure P. Comme dans l'exemple illustré à la figure 18, l'appareil de coupure 300 représenté est simplifié au maximum car il ne fait partie en tant que tel de l'invention. Il peut comporter un ou plusieurs pôles de coupure PC assemblés côte à côte dans un seul et même boîtier 7 ou dans des boîtiers individuels juxtaposés, dont les contacts électriques opèrent dans un plan de coupure P. Il s'agit dans cet exemple de contacts glissants, dont les contacts fixes CF sont prolongés par une borne de raccordement 8, et les contacts mobiles CM sont portés par un équipage mobile 9 commandé en translation T dans le plan de coupure P par un actionneur (non représenté).
  • Les figures 18 et 21 montrent très clairement l'intérêt de la chambre de coupure 100, 110, 120, 130 selon l'invention et sa facilité d'intégration dans tout appareil de coupure 200, 300 au plus proche des contacts fixes CF puisqu'elle se positionne au moins en partie autour d'eux, grâce à sa géométrie plate et son volume restreint.
  • La chambre de coupure 140 illustrée dans les figures 22 à 28 présente une forme similaire à la chambre de coupure 110 illustrée dans les figures 13 à 15, c'est-à-dire une dimension longitudinale bien supérieure à la dimension longitudinale du pôle de coupure PC pour créer, dans la zone de coupure Z, une zone d'extinction Ze supplémentaire sous la forme d'une cheminée de soufflage 6. La chambre de coupure 140 se différencie des chambres de coupure 100, 110, 120, 130 précédentes, par une carcasse 40 magnétique, constituée non plus d'une pièce pleine, mais d'un empilage de tôles de fractionnement 41, appelées aussi des tôles de désionisation. Ainsi cette chambre de coupure 140 a l'avantage de combiner plusieurs effets techniques : la canalisation du champ magnétique B produit par la source de champ 2, l'allongement le plus grand possible de l'arc électrique E et en plus le fractionnement de l'arc électrique E en une multitude de petits arcs afin de multiplier la tension d'arc due au phénomène anode/cathode, permettant une coupure plus rapide du courant.
  • Les tôles de fractionnement 41 s'étendent chacune dans un plan perpendiculaire au plan de coupure P, présentent une faible épaisseur par rapport aux deux autres dimensions, et une section égale à la section de la carcasse 40. Dans l'exemple représenté, cette section a une forme générale de cadre rectangulaire. La carcasse 40 est constituée de deux séries de tôles de fractionnement : une première série de tôles de fractionnement 41a, 41'a située dans la partie basse ouverte de la carcasse 40, formant une paroi périphérique 30 ouverte au droit de la fenêtre 35, et une seconde série de tôles de fractionnement 41b, 41'b dans la partie haute fermée de la carcasse 40, formant une paroi périphérique 30 fermée. La répartition des tôles de fractionnement peut être de 2/3 pour les tôles ouvertes et de 1/3 pour les tôles fermées, sans que cet exemple ne soit limitatif. Le repère numérique 41 utilisé dans la description et les revendications permet d'identifier les tôles de fractionnement quelle que soit leur forme et leur emplacement dans la carcasse 40.
  • Les tôles de fractionnement 41 sont réalisées de préférence dans une matière ferromagnétique, magnétique ou dans toute autre matière équivalente à forte perméabilité magnétique permettant à la carcasse 40 de remplir sa fonction de canalisation et d'amplification du champ magnétique B dans la zone de coupure Z, comme dans la carcasse 3 des chambres de coupure 100, 110, 120, 130 décrites précédemment. Les tôles de fractionnement 41 sont empilées l'une sur l'autre moyennant un écartement défini, régulier ou non. Le sens de l'empilement est parallèle au plan médian A de la chambre de coupure 140. La carcasse 40 comporte à cet effet deux flasques 42 latéraux, pour maintenir les tôles de fractionnement 41 entre elles, et définir ledit écartement. Les flasques 42 s'étendent parallèlement au plan médian A, et comportent des orifices 43 pour recevoir des picots 44 saillants prévus sur les côtés latéraux des tôles. Bien entendu, tout autre moyen de fixation ou type de montage peut convenir.
  • La source de champ 2 comporte un aimant permanent 20 d'épaisseur D1, adossé à la carcasse 40, qui se referme devant lui pour créer un entrefer D2 le plus étroit possible, tout en englobant dans son entier la zone de coupure Z. L'aimant 20 présente une forme parallélépipédique, adaptée à la forme de la chambre de coupure 140. Il possède une surface importante, puisqu'il recouvre sensiblement toute la surface de la chambre de coupure 140, permettant d'allonger au maximum l'arc électrique E. Cet aimant 20 peut être de type ferrite afin de réduire les coûts de la chambre de coupure 140, sans que cet exemple de matière ne soit limitatif.
  • L'aimant 20 est isolé des zones d'apparition Za et d'extinction Ze de l'arc électrique au moyen d'un boitier isolant 45, dans lequel il est logé entièrement. L'arc électrique E soumis au champ magnétique B sera donc soufflé latéralement dans les côtés de la chambre de coupure 140 pour permettre son allongement. La carcasse 40 est partiellement isolée des zones d'apparition Za et d'extinction Ze de l'arc électrique, au moyen d'une paroi isolante 46, qui ne recouvre pas les extrémités des zones d'extinction Ze pour permettre à l'arc électrique E de se fractionner dans l'empilement des tôles de fractionnement 41. La paroi isolante 46 est positionnée à l'entrée de la zone de coupure Z, de part et d'autre de la fenêtre 35, face au boîtier isolant 45. Cette paroi isolante 46 peut se prolonger sur le pourtour de la fenêtre 35 pour protéger les arrêtes des tôles de fractionnement 41a, 41'a. Dans l'exemple représenté, le boitier isolant 45 et la paroi isolante 46 sont assemblés par des pattes d'emboitement 47, qui forment des entretoises garantissant l'entrefer D2 et l'épaisseur de la zone de coupure Z. Cette zone de coupure Z se prolonge donc latéralement jusque dans les tôles de fractionnement 41 non isolées, permettant le fractionnement de l'arc électrique E comme représenté à la figure 25. Le boitier isolant 45 et la paroi isolante 46 s'apparentent à l'enveloppe isolante intérieure 4 prévue dans les chambres de coupure 100, 110, 120, 130 précédentes, sans toutefois isoler les extrémités des zones d'extinction Ze pour permettre à l'arc électrique de se fractionner dans les tôles de fractionnement 41. En outre, la chambre de coupure 140 peut être protégée extérieurement par une enveloppe isolante extérieure 5, telle que décrite précédemment.
  • Dans l'exemple représenté, le pôle de coupure PC est double et comporte deux contacts fixes CF coopérant avec un contact mobile CM à pression (figures 22 et 27). Les contacts fixes CF et le contact mobile CM comportent communément des pastilles de contact (non représentées) entre lesquelles s'établit le courant, réalisées dans des matériaux conducteurs à haute résistance thermique. Le contact mobile CM se déplace en translation selon la double flèche T dans un plan de coupure P, qui est vertical sur les figures, au moyen d'un équipage mobile (non représenté). Dans l'exemple représenté plus particulièrement à la figure 22, le contrat fixe CF a une forme d'équerre, dont une branche interne, verticale dans les figures, s'étendant à l'intérieur de la chambre de coupure 140, et une branche externe, horizontale dans les figures, formant une borne de raccordement 8 s'étendant à l'extérieur de la chambre de coupure 140. La branche interne du contact fixe CF s'étend en direction de la cheminée de soufflage 6 et son sommet 48 portant une pastille de contact (non représentée) s'arrête sensiblement dans une partie centrale de la zone de coupure Z, déplaçant ainsi la zone de contact, et donc la zone d'apparition Za de l'arc électrique, d'une extrémité à une partie centrale de la chambre de coupure 140. En outre, la branche interne du contact fixe CF comporte une base élargie délimitant deux talons 49 orientés en direction de la carcasse 40 et en contact électrique avec la première tôle de fractionnement 41 de la carcasse 40. Ce contact électrique peut être direct, comme l'exemple représenté sur la figure 25, ou via un conducteur électrique (non représenté). La branche interne du contact fixe CF peut avoir une forme sensiblement triangulaire, comme dans l'exemple représenté, une forme de barrette ou toute autre forme géométrique ou non. La géométrie particulière du contact fixe CF permet un gain important en fractionnement et en allongement de l'arc électrique E comme expliqué en référence à la figure 25. Toutefois, cette solution engendre une longueur importante de la chambre de coupure 140, donc un aimant 20 de dimension importante et coûteux. En fonction des performances souhaitées, un contact fixe CF simple, qui se place à une extrémité de la chambre de coupure 140, tel que ceux décrits en référence aux chambres de coupure 100, 110, 120, 130 décrites précédemment, peut bien entendu convenir.
  • La figure 24 est une coupe transversale de la chambre de coupure 140, qui montre une zone de coupure Z dans laquelle s'effectue le soufflage magnétique, dont le principe est expliqué en référence à la figure 4. Dans cet exemple, la zone de coupure Z est très aplatie et la réluctance magnétique est réduite à son maximum, grâce au fait que l'épaisseur de la zone de coupure Z se rétrécit dans les zones d'extinction Ze en direction des tôles de fractionnement 41. Ce rétrécissement permet de rapprocher physiquement l'arc électrique E de l'aimant 20, en diminuant l'espace disponible à son déploiement dans l'entrefer D2, donc de le rapprocher au plus du champ magnétique B au fur et à mesure de sa progression vers les tôles de fractionnement 41. A cet effet, la carcasse 40 est constituée des tôles de fractionnement 41'a et 41'b, illustrées à la figure 23, comportant une rampe 52 à l'arrière de la face avant 34 croissante en direction des faces latérales 33.
  • La figure 25, qui est une vue en coupe longitudinale de la chambre de coupure 140, montre l'intérêt de cette variante de réalisation de l'invention quant à la gestion de l'arc électrique E. Elle illustre les différentes positions successives de l'arc électrique E (E1=>E2=>E3=>E4=>E5=>E6) induites par l'effet combiné du soufflage magnétique de l'aimant 20 et du fractionnement de l'arc électrique E dans la carcasse 40, depuis sa naissance dans la zone de contact des contacts fixe CF et mobile CM, sensiblement au centre de la zone de coupure Z. La position centrale de la zone d'apparition Za de l'arc électrique autorise toute liberté à cet arc électrique E d'être étiré et allongé sur toute la hauteur de la chambre de coupure 140 et sur toute la largeur de la zone d'extinction Ze correspondante, et d'atteindre ainsi un grand nombre de tôles de fractionnement 41. Comme illustré, l'arc électrique E1 quitte rapidement la zone de contact des contacts fixe CF et mobile CM en se déplaçant vers la droite sur la figure, en directement des tôles de fractionnement 41. Simultanément, il se déplace vers l'arrière du contact mobile CM pour s'allonger vers le haut dans la cheminée de soufflage 6, vers la base du contact fixe CF pour s'allonger vers le bas de la zone de coupure Z, et latéralement jusque dans les tôles de fractionnement 41. Le talon 49 de la base élargie du contact fixe CF en contact électrique avec la première tôle de fractionnement 41 de la carcasse 40 permet en outre un éloignement rapide de l'arc électrique E1 de la zone de contact des contacts fixe CF et mobile CM, et un guidage du pied de l'arc électrique E vers l'extrémité de la chambre de coupure 140, dans une des zones d'extinction Ze, et jusque dans les tôles de fractionnement 41. La géométrie du contact fixe CF permet ainsi d'épargner la pastille de contact de la dégradation par l'arc électrique E et permet également à l'arc électrique E d'atteindre les tôles de fractionnement 41 dans la partie basse de la chambre de coupure 140. Ainsi, l'empilage complet des tôles de fractionnement 41 participe au fractionnement et à l'extinction rapide de l'arc électrique E.
  • Comme pour les chambres de coupure 100, 110, 130, la paroi périphérique 30 de la carcasse 40 de cette chambre de coupure 140 peut être fermée à l'une ou à ses deux extrémités par une paroi transversale (non représentée) pour confiner davantage l'arc électrique E, si nécessaire.
  • La figure 26 illustre une variante de la chambre de coupure 140 comportant des joues isolantes 50 complémentaires, ajoutées dans la zone de coupure Z, et superposées respectivement au boitier isolant 45 et à la paroi isolante 46. Ces joues isolantes 50 sont donc en contact avec les zones d'apparition Za et d'extinction Ze de l'arc électrique. Elles peuvent être avantageusement réalisées dans une céramique, telle que de l'alliage d'alumine, qui possède des propriétés intéressantes pour l'extinction de l'arc électrique. De plus, sa haute tenue en température permet à ce matériau d'être plus résistant face aux agressions causées par l'arc électrique. Ainsi, la chambre de coupure 140 se dégradera moins vite, et pourra supporter un nombre de manoeuvre plus important. Bien entendu, tout autre matériau possédant des propriétés similaires peut convenir.
  • La figure 27 illustre un pôle de coupure PC complet comportant deux chambres de coupure 140 disposées autour des deux contacts fixes CF et au travers desquelles circule un contact mobile CM déplacé dans le plan de coupure P symbolisé par la double flèche T. Dans cet exemple, la dernière tôle de fractionnement 41 de chacune des chambres de coupure 140, c'est-à-dire celle la plus éloignée du contact fixe CF, est reliée au potentiel du contact mobile CM par un conducteur électrique 51, par exemple une tresse souple, un organe ressort, ou similaire. L'effet technique de ce montage consiste à stabiliser l'arc électrique dans les tôles de fractionnement 41, afin d'augmenter encore les performances de coupure en accélérant l'extinction de l'arc.
  • La figure 28 est une variante de la figure 27, dans laquelle les carcasses 40 des chambres de coupure 140 sont couplées entre-elles par une tôle commune 53 remplaçant ou ajoutée sur les dernières tôles de fractionnement 41, c'est-à-dire celles les plus éloignées du contact fixe CF. Dans cette variante, un seul conducteur électrique 51 suffit pour relier la tôle commune 53 au potentiel du contact mobile CM. Il serait même possible de s'affranchir de ce conducteur électrique 51, permettant de réduire le prix de revient et la complexité de cette variante, si les deux arcs électriques E des deux chambres de coupure Z commutent sur cette tôle commune 53. Dans ce cas, le potentiel électrique du contact mobile CM serait déplacé sur cette tôle commune 53 et le contact mobile CM deviendrait « flottant ». Cette solution permettrait entre autres de réduire l'usure des pastilles de contact et de stabiliser les arcs électriques E dans les tôles de fractionnement 41.
  • Il ressort de cette description que l'invention répond aux objectifs fixés à savoir une solution optimisée de soufflage magnétique de l'arc électrique, garantissant une excitation magnétique maximisée dans la zone de coupure pour favoriser l'allongement de l'arc électrique, combiné ou non à un fractionnement de l'arc électrique, pour une extinction de l'arc électrique la plus rapide possible, permettant d'améliorer significativement les performances de coupure pour une même qualité d'aimants. Ces bons résultats permettent de faire le choix de la nature des aimants, de leur quantité, et de leur coût, en fonction du cahier des charges pour chaque chambre de coupure, sans remettre en question les performances de coupure.
  • En outre, cette solution est compatible et/ou adaptable à tout type d'appareils de coupure, aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif, et peut remplacer avantageusement les chambres d'extinction classiques.
  • La présente invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier, en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Il est notamment évident que les variantes de réalisation décrites en référence à une des chambres de coupure 100, 110, 120, 130, 140 peuvent s'appliquer aux autres chambres de coupure.

Claims (23)

  1. Chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) à soufflage magnétique pour un appareil de coupure (200, 300) électrique, ladite chambre de coupure comportant une source de champ (2) magnétique, une carcasse (3, 40) magnétique et une zone de coupure (Z) dans laquelle un arc électrique (E) est susceptible de se former notamment lors l'ouverture d'un pôle de coupure (PC) appartenant à un appareil de coupure (200, 300), ladite source de champ (2) étant agencée pour générer un champ magnétique (B) destiné à déplacer ledit arc électrique (E) pour l'étirer et accélérer son refroidissement et son extinction, et ladite carcasse (3, 40) étant agencée pour canaliser ledit champ magnétique (B), ledit pôle de coupure (PC) comportant un contact fixe (CF) et un contact mobile (CM) qui se déplace par rapport audit contact fixe (CF) entre une position fermée et une position ouverte sur une trajectoire définissant un plan de coupure (P), et ladite zone de coupure (Z) s'étendant au moins dans ledit plan de coupure (P), caractérisée en ce que ladite chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) présente une forme majoritairement symétrique par rapport à un plan médian (A) qui est confondu avec ledit plan de coupure (P), en ce que ladite source de champ (2) est disposée dans l'environnement proche et en regard de ladite zone de coupure (Z), et est orientée pour générer des vecteurs de champ magnétique (B) essentiellement parallèles audit plan de coupure (P), en ce que ladite carcasse (3, 40) entoure ladite zone de coupure (Z) et ladite source de champ (2), et comporte une fenêtre (35) ouverte vers l'extérieur pour permettre le passage dudit contact mobile (CM), et en ce que ladite carcasse (3, 40) est adossée à ladite source de champ (2) et se referme devant elle pour créer un entrefer (D2) dans le circuit magnétique formé par ladite source de champ (2) et ladite carcasse (3, 40), et ainsi maximiser le champ magnétique (B) qui traverse ladite zone de coupure (Z).
  2. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite carcasse (3) comporte une paroi périphérique (30) ouverte délimitant ladite fenêtre (35) qui s'étend parallèlement à ladite zone de coupure (Z).
  3. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite carcasse (3) comporte une paroi périphérique (30) fermée et une ouverture à l'une au moins des extrémités transversales de ladite paroi périphérique délimitant ladite fenêtre (35) qui s'étend perpendiculairement à ladite zone de coupure (Z).
  4. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite chambre de coupure (110, 140) s'étend sur une longueur supérieure à la longueur de ladite zone de coupure (Z) dans ledit plan de coupure (P), et en ce que ladite carcasse (3, 40) comporte une paroi périphérique (30) en partie ouverte et en partie fermée, la partie ouverte délimitant ladite fenêtre (35) qui s'étend parallèlement à ladite zone de coupure (Z), et la partie fermée prolongeant ladite partie ouverte et délimitant une cheminée de soufflage (6) pour l'extension de l'arc électrique.
  5. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ladite carcasse (3, 40) comporte en outre au moins une paroi transversale (31) fermant au moins une des extrémités transversales de ladite paroi périphérique (30).
  6. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la paroi périphérique (30) de ladite carcasse (3, 40) présente une section transversale de forme choisie dans le groupe comportant une forme courbe, une forme polygonale, une forme complexe, une forme combinant des sections droites et des sections courbes.
  7. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 6, caractérisée en ce que la forme polygonale de la paroi périphérique (30) de ladite carcasse (3, 40) est choisie dans le groupe comprenant un rectangle, un trapèze isocèle, une forme en C dont les extrémités forment des rabats orientés vers l'extérieur ou vers l'intérieur de ladite zone de coupure (Z), ou parallèles à ladite zone de coupure (Z).
  8. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite source de champ (2) est choisie dans le groupe comprenant un ou plusieurs aimants permanents (20, 20'), une ou plusieurs bobines (21), et en ce que ladite source de champ (2) s'étend sur une surface sensiblement égale à la surface de ladite chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140).
  9. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe isolante intérieure (4, 45, 46) s'étendant au moins en partie autour de ladite zone de coupure (Z) pour isoler électriquement ladite source de champ (2) et au moins en partie ladite carcasse (3, 40).
  10. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe isolante extérieure (5) s'étendant autour de ladite carcasse (3, 40).
  11. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite carcasse (3, 40) s'étend sur une dimension transversale (L2), perpendiculaire au plan de coupure (P), pour scinder ladite zone de coupure (Z) en une zone d'apparition (Za) dans laquelle l'arc électrique (E) nait et au moins une zone d'extinction (Ze) dans laquelle l'arc électrique (E) s'étire et s'éteint.
  12. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite dimension transversale (L2) de la chambre de coupure (Z) est au moins égale à X fois la dimension transversale (L1) de ladite zone d'apparition (Za), X étant compris entre 2 et 10.
  13. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la géométrie de ladite chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) délimite une zone de coupure (Z) étroite et aplatie pour contraindre l'arc électrique (E) à s'aplatir lorsqu'il est déplacé par ledit champ magnétique (B), et en ce que ledit entrefer (D2), créé dans le circuit magnétique formé par ladite source de champ (2) et ladite carcasse (3, 40), est étroit pour réduire la réluctance magnétique dans l'air et maximiser le champ magnétique (B) qui traverse ladite zone de coupure (Z).
  14. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite carcasse (3) est constituée d'une pièce pleine ferromagnétique pour canaliser le champ magnétique (B).
  15. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ladite carcasse (40) est constituée d'un empilage de tôles de fractionnement (41) ferromagnétiques, s'étendant dans l'axe longitudinal de ladite chambre de coupure (140), moyennant un écartement défini, pour simultanément canaliser le champ magnétique (B) et fractionner l'arc électrique (E).
  16. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisée en ce que ladite carcasse (3, 41) comporte une rampe (52) agencée pour rétrécir l'épaisseur de la zone de coupure (Z) en direction de l'extrémité de ladite au moins une zone d'extinction (Ze).
  17. Chambre de coupure à soufflage magnétique selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des joues isolantes (50) en céramique, superposées au moins en partie à ladite enveloppe isolante intérieure (4), de part et d'autre de ladite zone de coupure (Z).
  18. Appareil de coupure (200, 300) électrique comportant au moins un pôle de coupure (PC), lequel comporte un contact fixe (CF) et un contact mobile (CM) qui se déplace par rapport audit contact fixe entre une position fermée et une position ouverte sur une trajectoire définissant un plan de coupure (P), et comportant au moins une chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) à soufflage magnétique, laquelle comporte une source de champ (2) magnétique, une carcasse (3, 40) magnétique et une zone de coupure (Z) dans laquelle un arc électrique (E) est susceptible de se former notamment lors l'ouverture dudit pôle de coupure (PC), ladite source de champ (2) étant agencée pour générer un champ magnétique (B) destiné à déplacer ledit arc électrique (E) pour l'étirer et accélérer son refroidissement et son extinction, ladite carcasse (3, 40) étant agencée pour canaliser ledit champ magnétique (B), et ladite zone de coupure (Z) s'étendant au moins dans ledit plan de coupure (P), comportant une chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) présentant une forme majoritairement symétrique par rapport à un plan médian (A) qui est confondu avec ledit plan de coupure (P), et dans laquelle ladite source de champ (2) est disposée dans l'environnement proche et en regard de ladite zone de coupure (Z), et est orientée pour générer des vecteurs de champ magnétique (B) essentiellement parallèles audit plan de coupure (P), en ce que ladite carcasse (3, 40) entoure ladite zone de coupure (Z) et ladite source de champ (2), et comporte une fenêtre (35) ouverte vers l'extérieur pour permettre le passage dudit contact mobile (CM), et en ce que ladite carcasse (3, 40) est adossée à ladite source de champ (2) et se referme devant elle pour créer un entrefer (D2) dans le circuit magnétique formé par ladite source de champ (2) et ladite carcasse (3, 40), et ainsi maximiser le champ magnétique (B) qui traverse ladite zone de coupure (Z).
  19. Appareil de coupure selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit contact fixe (CF) a une forme d'équerre, dont une branche interne s'étend à l'intérieur de ladite chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140) dans ledit plan médian (A), et une branche externe s'étendant à l'extérieur de ladite chambre de coupure pour former une borne de raccordement (8), et en ce que la branche interne dudit contact fixe (CF) comporte un sommet (48) positionné dans une partie centrale de ladite zone de coupure (Z), plaçant ladite zone d'apparition (Za) de l'arc électrique dans une partie centrale de ladite chambre de coupure.
  20. Appareil de coupure selon la revendication 19, caractérisé en ce que la branche interne dudit contact fixe (CF) comporte une base élargie délimitant au moins un talon (49) orienté vers une extrémité de ladite chambre de coupure (100, 110, 120, 130, 140), dans une des zones d'extinction (Ze) de l'arc électrique.
  21. Appareil de coupure selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'une tôle de fractionnement (41) de ladite chambre de coupure (140) la plus proche dudit contact fixe (CF) est reliée au potentiel dudit contact fixe (CF) par ledit au moins un talon (49).
  22. Appareil de coupure selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'une tôle de fractionnement (41) de ladite chambre de coupure (140) la plus éloignée dudit contact fixe (CF) est reliée au potentiel dudit contact mobile (CM) par un conducteur électrique (51).
  23. Appareil de coupure selon la revendication 18, comportant deux chambres de coupure (140) par pôle de coupure (PC), caractérisé en ce que les carcasses (40) desdites chambres de coupure (140) sont couplées entre-elles par une tôle commune (53) remplaçant ou ajoutée sur les tôles de fractionnement (41) les plus éloignées dudit contact fixe (CF), et en ce que ladite tôle commune (53) est reliée ou non au potentiel dudit contact mobile (CM) par un conducteur électrique (51).
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