FR2465308A1 - Dispositif d'extinction de l'arc pour disjoncteur a limitation de courant - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF D'EXTINCTION DE L'ARC POUR DISJONCTEUR A LIMITATION DE COURANT. L'ARC ENGENDRE ENTRE LES CONTACTS MOBILES MC ET FIXES FC DU FAIT DE L'EXCES DE COURANT SE PRODUISANT AU MOMENT DU COURT-CIRCUIT EST ENTRAINE MAGNETIQUEMENT PAR UN ORGANE S'ETENDANT DU CONTACT FC DU CONTACTEUR FIXE 14 A UNE PLAQUE 51 DE GUIDAGE D'ARC DANS LE SENS PERPENDICULAIRE A LADITE PLAQUE, LE TEMPS DE SEJOUR DE L'ARC SUR LE CONTACT ETANT RACCOURCI ET LE TEMPS DE PARCOURS DE L'ARC DE L'ORGANE A LA GRILLE DE DESIONISATION52 ETANT EGALEMENT RACCOURCI DE SORTE QUE L'ON OBTIENT RAPIDEMENT UNE TENSION D'ARC ELEVEE ET UN EFFET PARTICULIEREMENT EFFICACE DE LIMITATION DE COURANT.

Description

"Dispositif d'extinction de l'arc pour disjoncteur à limi-

tation de courant."

La présente invention se rapporte en général à un dis-

positif d'extinction d'arc pour disjoncteurs à limitation

de courant, et en particulier à des perfectionnements ap-

portés au moyen prévu pour que l'arc, engendré entre des contacts fixe et mobile, lors d'une opération de coupure du disjoncteur, soit entraîné par voie magnétique dans une grille de désionisation et éteint par limitation du courant

de court-circuit circulant entre les deux contacts.

Pour le disjoncteur du type précité, on prévoit gé-

néralement entre chaque paire constituée d'une bornecÈté source de courant, raccordant un contacteur fixe aux pôles

respectifs d'une source de courant alternatif monophasé, tri-

phasé ou analogue, et d'une borne, côté charge, raccordant un contacteur mobile déplaçable entre deux positions reliant le contact fixe à un circuit d'utilisation et l'en séparant,

un mécanisme de manoeuvre des contacts pour déplacer manuel-

lement le contacteur mobile entre les deux positions et un mécanisme de déclenchement électrique monté dans un trajet

de courant entre le contacteur mobile et la borne, côté char-

ge, pour séparer le contacteur mobile du contacteur fixe en supprimant l'état de fermeture du mécanisme de manoeuvre

des contacts, maintenant le contacteur mobile appliqué con-

tre le contact fixe, en réponse à un excès de courant pro-

voqué par un court-circuit ou analogue intervenant dans le circuit d'utilisation. Un dispositif d'extinction d'arc

est en outre disposé à proximité des contacts fixe et mo-

bile des deux contacteurs afin d'empêcher que les deux mécanismes de manoeuvre des contacts et de déclenchement

soient endommagés par l'arc engendré entre les deux con-

tacts lorsque le contacteur mobile est arraché du contacteur fixe. En particulier, le courant de court-circuit en excès

s'écoulant entre les deux contacts lors d'une telle opéra-

tion de déclenchement subsiste pendant une période sensi-

blement égale à un demi-cycle du courant de la source de courant alternatif généralement de la façon représentée par une ligne en trait mixte SCC sur la figure 1A, tandis que l'arc est normalement engendré un peu plus tard que la montée du courant de court-circuit SCC pendant le temps dit d'ouverture nécessaire pour séparer le contact

mobile du contact fixe comme illustré par la courbe de ten-

sion d'arc NVa sur la figure lB et l'arc ainsi engendré augmente graduellement pour atteindre le sommet voisin du

point zéro du courant de court-circuit pour disparaître ra-

pidement ensuite. En pareil cas, l'arc est entretenu alors

qu'il s'étend progressivement entre les deux contacts sépa-

rés l'un de l'autre de sorte que les effets de l'arc sur

les deux contacts et sur les mécanismes respectifs raccor-

dés au contacteur mobile sont extrêmement importants.

Dans le dispositif d'extinction d'arc utilisant de

façon classique une grille diviseuse d'arc ou de désionisa-

tion, lorsque les contacteurs mobile et fixe s'étendent dans le même sens et à l'opposé l'un de l'autre, les sens du courant en excès s'écoulant dans les contacteurs respectifs en allant de l'un à l'autre sont inversés et ces courants de sens contraires engendrent entre les deux contacteurs

un champ magnétique dont la force agissant perpendiculaire-

ment aux contacteurs respectifs est utilisé pour tirer l'arc produit entre les deux contacts sous forme divisée dans les interstices situés entre des plaques métalliques formant la

grille-placée dans le sens de la force magnétique et dispo-

sée de façon à avoir le même potentiel que les contacteurs

fixe et mobile au niveau des deux plaques métalliques exté-

rieures. La tension globale des arcs ainsi divisés dans la

grille augmente généralement en fonction du nombre des pla-

ques métalliques. Dans cet agencement, le mécanisme de dé-

clenchement a pour but de raccourcir autant que possible le temps d'ouverture des contacts au moyen de dispositifs tels qu'un dispositif électromagnétique pour attirer un plongeur associé au contacteur mobile dans le sens voulu pour séparer ledit contacteur du contacteur fixe, lorsqu'il est actionné par le courant en excès, et ce en liaison avec un bilame fonctionnant pour libérer l'état de fermeture du

mécanisme de contact en réponse aussi au courant de court-

circuit en excès.

L'arc engendré après le temps d'ouverture A ainsi rac-

courci (figure lB) est entraîné par voie magnétique en direc-

tion de la grille par le dispositif d'extinction d'arc, mais subsiste encore entre les deux contacts pendant un temps de séjour B consécutif au temps d'ouverture. Toutefois, Marc

s'agrandit progressivement et s'allonge vers toute la surfa-

ce frontale opposée de la grille en un temps de parcours relativement court C, après quoi l'arc allongé atteint la surface frontale de la grille. La tension d'arc à ce moment

atteint une valeur de pointe plus élevée en un temps beau-

coup plus court que celui d'une tension d'arc normale NVa au cas o aucun dispositif d'extinction d'arc n'est utilisé, comme on peut le voir par la ligne en pointillé Val sur la figure 1B. Après cet instant, l'arc divisé en petits arcs

dans les interstices respectifs de la grille, tout en main-

tenant sa valeur de tension dce pointe, se dirige vers l'au-

tre surface frontale de la grille o les arcs respectifs sont éteints. Le courant de court-circuit dans ce cas est soumis à l'effet dit de limitation de courant selon lequel le courant diminue graduellement après que la tension d'arc Val a atteint sa valeur de pointe et prend rapidement la valeur zéro comme illustré par la ligne en pointillé LSCC sur la figure 1A, après quoi l'arc s'éteint en même temps

que le courant.

Dans le dispositif d'extinction d'arc du type précité par conséquent, on peut opérer de façon que la tension d'arc atteigne sa valeur de pointe avant que le courant de court-circuit n'atteigne sa propre valeur de pointe de sorte

que l'on peut s'arranger pour que le courant de court-

circuit atteigne le-point zéro plus tôt que dans les cas habituels et que lVarc soit ainsi éteint à coup sûr. En

d'autres termes, les caractéristiques du dispositif d'ex-

tinction d'arc dépendent de l'effet de limitation de cou-

rant, c'est-à-dire en combien de temps la valeur de pointe de la tension d'arc peut être atteinte. En conséquence, l'efficacité de l'extinction d'arc est déterminée par la

24653O8

valeur dont peuvent êLre raccourcis le temps de séjour B et le temps de parcours C de l'arc engendré. Le courant de court-circuit SCC dans le cas ordinaire atteint sa valeur de pointe généralement en environ 4 m.sec et atteint le point zéro en environ 10 m.sec. Toutefois, dans le cas o l'arc est entraîné par voie magnétique dans les interstices

de la grille décrite ci-dessus pour y être éteint, la ten-

sion de l'arc est élevée en choisissant judicieusement le

nombre des plaques métalliques formant la grille en fonc-

tion des améliorations de la capacité de l'entraînement magnétique, si bien que la valeur de pointe de la tension d'arc Val peut être obtenue en un temps d'environ 1,5 m.sec ce qui est plus rapide que le temps mis par le courant de

court-circuit pour atteindre sa valeur de pointe, c'est-à-

dire qu'après environ 0,5 m.sec à partir du temps d'ouvertu-

re décrit ci-dessus d'environ 1 m.sec.un courant de court-

circuit limité atteignant le point zéro en un temps d'envi-

ron 6 m.sec comme illustré par une ligne en pointillé LSCC

sur la figure lA peut être obtenu et l'arc éteint simulta-

nément par la diminution de courant après la valeur de pointe de la tension d'arc. Il y a lieu de noter ici que même un léger raccourcissement d'environ 0,1 ou 0,2 m.sec des temps de séjour et de parcours de l'arc normalement d'environ 0,5 m.sec. constitue une amélioration sensible comme on peut le voir par l'effet de limitation de courant représenté par la zone définie par la courbe du courant

de court-circuit limité etl'abscisse de la figure 1A. D'au-

tre part, la valeur maximale à laquelle la tension d'arc peut être élevée par la grille est largement limitée par des variables telles que la source de courant, le circuit d'utilisation et le disjoncteur qui lui sont associées et par conséquent le raccourcissement possible des temps de séjour et de parcours de l'arc dépend principalement de la

puissance d'entraînement magnétique du dispositif d'ex-

tinction d'arc qui écarte l'arc engendré des deux contacts, provoque son allongement et l'entraîne rapidement dans la grille. Cette puissance d'extension et d'entraînement de l'arc est modifiée en particulier par le degré de l'effet obtenu par les ions du gaz échappé du matériau des contacts

qui crée une condition de génération d'arc dans l'atmosphè-

re, en plus de la force du flux magnétique dû au courant de

court-circuit et, même si une puissance d'entraînement suffi-

sante est obtenue il devient impossible de maintenir la

haute tension d'arc provoquant l'effet de limitation de cou-

rant grâce auquel le courant de court-circuit atteint le

point zéro positivement plus tôt si les arcs divisés effec-

tivement entraînés dans les interstices de la grille ne sont pas respectivement éteints sans être à nouveau réunis à l'extrémité dans le sens longitudinal de la grille et que seul le gaz résultant refroidi lors de son passage à travers la grille est expulsé dans le sens perpendiculaire de la

grille. C'est pourquoi l'efficacité du dispositif d'extinc-

tion d'arc doit être déterminée par le tracé général des

composants respectifs.

Un premier objet de l'invention est par conséquent de

réaliser un dispositif d'extinction d'arc pour des disjonc-

teurs présentant un effet de limitation de courant élevé.

Un autre objet de la présente invention est de réaliser

un dispositif d'extinction d'arc pour disjoncteurs à limi-

tation de courant présentant des caractéristiques optima-

les pour entraîner par voie magnétique et éteindre l'arc engendré. L'invention vise également à réaliser un dispositif d'extinction d'arc pour disjoncteurs à limitation de courant qui puisse entraîner par voie magnétique l'arc engendré, le diviser et l'éteindre dans la grille de désionisation de

façon optimale.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de

la description de modes de réalisation pris comme exemples,

mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: - les figures lA et 1B sont des diagrammes expliquant les effets de limitation de courant et d'extinction d'arc

du dispositif d'extinction d'arc pour disjoncteurs à limita-

tion de courant selon la présente invention, et ce, relati-

vement au courant de court-circuit en excès et à la tension d'arc représentés respectivement par une courbe de forme typique;

- la figure 2 est une vue en coupe verticale représen-

tant la disposition générale d'un disjoncteur à limitation de courant muni d'un dispositif d'extinction d'arc selon un

mode de réalisation de la présente invention;.

- la figure 3 est une vue en plan partielle et en par-

tie en coupe représentant le dispositif d'extinction d'arc au niveau d'une partie unipolaire du disjoncteur représenté sur la figure 2, avec mécanismesde manoeuvre des contacts

et de déclenchement raccordés à un contacteur mobile du dis-

joncteur, le couvercle étant enlevé;

- la figure 4 est une vue éclatée en perspective repré-

sentant les composants du dispositif d'extinction d'arc selon les figures 2 et 3; - la figure 5 est une vue en perspective représentant la combinaison d'une plaque de guidage d'arc et d'un contacteur fixe du dispositif d'extinction d'arc selon un autre mode de réalisation de la présente invention; - la figure 6 est une vue en perspective représentant une autre combinaison d'une plaque de guidage d'arcd'un

contact fixe et d'une plaque supplémentaire favorisant l'en-

trainement de l'arc selon un autre mode de réalisation de la présente invention;

- la figure 7 est une vue en coupe partielle et à échel-

le agrandie représentant un mode de réalisation d'une plaque d'échappement du gaz à l'extrémité terminale d'une grille de

désionisation du dispositif d'extinction d'arc selon- la pré-

sente invention; - la figure 8 est une vue en coupe partielle représentant

l'agencement de la plaque de guidage de l'arc du côté du con-

tacteur fixe par rapport à la surface du fond d'une chambre

d'extinction d'arc du dispositif selon la présente invention.

Dans le disjoncteur à limitation de courant muni du dis-

positif d'extinction d'arc selon le mode de réalisation de

l'invention représenté sur les figures 2 et 3, le disjonc-

teur comporte un boîtier composé d'une base 1 et d'un couver-

cle 2 respectivement réalisés en un matériau électriquement -

isolant. une Dartie Drincinale 3 loqée en majeure partie dans le couvercle 2 et manoeuvrée manuellement au môyen d'une poignée H faisant saillie hors du couvercle, et un

dispositif d'extinction d'arc 5 logé dans une chambre d'ex-

tinction d'arc 4 en forme de rainure allongée et aménagée ici dans la base 1 de façon que son ouverture soit située du côté o la partie principale 3 est placée dans le couvercle 2. La partie principale 3 du disjoncteur et le dispositif d'extinction d'arc 5 constituent chacun un certain nombre

de jeux dont le nombre correspond au nombre de pôles néces-

saires selon la nature du courant d'alimentation, les jeux respectifs étant disposés dans chaque chambre d'extinction

d'arc 4 de la base l en étant mutuellement isolés et séparés.

La partie principale 3 du disjoncteur comporte un mé-

canisme 6 de manoeuvre des contacts auquel est fonctionnel-

lement associée la poignée H, un mécanisme de déclenchement 7 qui libère de force l'état de fermeture des contacts du mécanisme de manoeuvre 6 en réagissant électromécaniquement au courant de court-circuit en excès provenant du circuit d'utilisation et un bilame 8 qui est interposé entre les

deux-mécanismes 6 et 7 et libère également l'état de ferme-

ture des contacts du mécanisme 6 en réagissant thermique-

ment au courant de court-circuit en excès. Les mécanismes 6 et 7 sont maintenus entre une paire de plaques parallèles formant un cadre F qui est fixé par des moyens appropriés à la base 1 de façon à être situé audessus de la chambre 4 d'extinction d'arc. Une borne 9 reliée au côté charge est fixée à la base 1 sur un côté frontal longitudinal de la chambre 4 d'extinction d'arc et un contacteur mobile 10

pourvu d'un contact mobile MC à une extrémité est élec-

triquement raccordé à son autre extrémité à la borne 9 par

une bobine électromagnétique 71 du mécanisme de déclenche-

ment 7 et le bilame 8. Le contacteur mobile 10 est associé

à un bras Il d'ouverture et de fermeture des contacts s'é-

tendant dans le sens longitudinal du contacteur 10 et s'ar-

ticulant, de l'autre côté frontal du contacteur mobile 10,

sur un arbre 12 fixé au cadre F de façon que le contact mobi-

le MC du contacteur mobile 10 soit suspendu mobile en rota-

tion autour de l'arbre 12. Une borne 13, côté source de courant, fixée de l'autre côté frontal longitudinal de la chambre 4 d'extinction d'arc est raccordée à une branche

fixée à la base 1, d'un contacteur fixe 14 qui est courbé sen-

siblement en forme de L et dont l'autre branche pourvue d'un contact fixe FC est disposée dans la chambre 4 de façon que le contact fixe FC soit en regard du contact mobile MC du

contacteur 10.

Le mécanisme 6 de manoeuvre des contacts ne fait pas di-

rectement partie de l'objet de la présente invention et n'est pas expliqué en détail ici, mais on peut dire brièvement qu'il comprend un premier système d'articulation composé d'une biellette 61 côté poignée, d'une biellette rotative 62 et d'une biellette principale 63 qui agissent entre un arbre HS fixé au cadre F -côté poignée- et un arbre de raccordeuient 10' prévu a un emplacement éloigné de l'extrémité pivotante du bras 11

d'ouverture et de fermeture des contacts, et un second sys-

tème d'articulation composé d'une biellette d'encliquetage et d'une biellette de déclenchement 66 s'articulant entre un levier de déclenchement 64 monté pivotant sur le cadre du côté, opposé à liarbre de raccordement 10',du bras 11 dans le sens longitudinal du cadre F et un arbre d'articulation entre

les biellettes 62 et 63 du premier système. La figure 2 repré-

sente un état fermé du circuit dans lequel le mécanisme de ma-

noeuvre 6 maintient le contact mobile MC appliqué contre le

contact fixe FC, la poignée H tournée dans la position "mar-

che" maintient le premier système d'articulation à l'état

fermé à l'encontre de la force d'un ressort séparant norma-

lement le contacteur mobile 10 du contact fixe FC et, dans le second système de circulation, la biellette d'encliquetage

est en prise avec l'extrémité en forme de crochet du le-

vier de déclenchement 64 en réponse à cet état du premier système d'articulation et est verrouilléedans la position d'encliquetage, la biellette principale 63 étant verrouillée dans l'état fermé par la biellette de déclenchement 66. Le levier de déclenchement 64 est muni d'une extrémité engrenant

avec le mécanisme de déclenchement 7 et s'étendant sensible-

ment sur le côté opposé à l'extrémité en forme de crochet

par rapport à l'arbre de pivotement 64' et d'un bras s'éten-

dant sensiblement à angle droit par rapport au sens longitu-

dinal des deux extrémités en forme de crochet et d'engrène- ment, lequel bras fait face à l'extrémité libre du bilame 8 fixé à une extrémité à une plaque de base du mécanisme de

déclenchement 7. Le mécanisme de déclenchement 7 fixé au ca-

dre F par la plaque de base comporte une bobine électroma-

gnétique 71 et un plongeur 72 placé dans la bobine et traver-

sant le contacteur mobile 10 à son extrémité ayant une bride

et normalement écarté-par un ressort dans une position per-

mettant au contacteur mobile 10 de se placer par rotation dans l'état fermé dans lequel son contact mobile MC vient s'appliquer contre le contact fixe FC, tandis que le plongeur 72 est en regard,de l'autre côté, de l'extrémité en prise du levier de déclenchement 64. Le levier de déclenchement 64 est normalement sollicité par un ressort de façon à venir en prise, à l'extrémité en forme de crochet, avec le levier d'encliquetage 65 et, à l'extrémité en prise avec l'autre extrémité du plongeur 72 en sa position normale écartée par

le ressort.

Lorsque, à l'état fermé de la partie principale 3 du disjoncteur, le courant de court-circuit en excès s'écoule de la borne 9, côté charge, à la bobine électromagnétique 71 et au bilame 8, le plongeur 72 est attiré dans le sens

axial par le champ magnétique produit dans la bobine élec-

tromagnétique 71 et son extrémité portant la bride tire le contacteur mobile 10 pour l'éloigner du contact fixe FC à l'encontre de la force du ressort agissant sur le bras 11 et,

en même temps, l'autre extrémité du plongeur pousse l'extré-

mité en prise du levier de déclenchement 64 et, en le faisant tourner, dégage son extrémité en forme de crochet de la

biellette d'encliquetage 65. L'excès de courant circule aus-

si dans le bilame 8 engendrant de la chaleur et le déformant,

et en raison de cette déformation, l'extrémité libre du bi-

lame 8 pousse le bras du levier de déclenchement 64 pour

le libérer en même temps de la biellette d'encliquetage 65.

Cette opération de libération permet la rotation de la biel-

lette d'encliquetage 65 de sorte que la biellette de déclen-

chement 66 est également déplacée, que l'état fermé du pre-

mier système d'articulation est supprimé et que le bras 11 et le contacteur mobile 10 sont mis en rotation par la force du ressort et que le contact mobile MC est séparé du contact

fixe FC. Lors d'une telle opération de déclenchement forcé con-

sécutive à une surintensité, un arc est engendré entre les

deux contacts ainsi séparés.

Le dispositif 5 représenté sur les figures 2 à 4 pour l'extinction de l'arc engendré est décrit ci-après. Dans ce premier mode de réalisation, le contacteur fixe 14 au niveau

de sa branche portant le contact fixe FC s'étend sensible-

ment en longeant la paroi frontale 14'de la chambre 4 d'ex-

tinction d'arc jusqu'à la paroi du fond de ladite chambre, les deux parois étant à angle droit l'une par rapport à l'autre. Une plaque de guidage d'arc 51 située du côté du

contacteur fixe et réalisée en pliant en forme de L une pla-

que métallique conductrice comporte une branche verticale 5la coudée vers le haut associée dans le sens longitudinal à la branche verticale 14' du contacteur fixe et une branche horizontale 51b adjacente à l'extrémité de l'autre branche et placée sur la paroi du fond du côté de la borne 9, côté

charge, de la chambre 4 d'extinction d'arc. Une grille de dé-

sionisation 52 disposée sur la branche horizontale 51b est

constituée par un empilement de plaques métalliques conduc-

trices qui sont respectivement découpées approximativement en forme de V dans le sens longitudinal à partir d'une arête

d'extrémité faisant face au contacteur fixe et empilées sen-

siblement parallèlement en regard les unes des autres en laissant subsister un interstice 52a et insérées entre une paire de plaques isolantes 52b. Sur la plaque supérieure de cette grille 52 se trouve une partie horizontale 73b placée sensiblement à angle droit par rapport à une plaque de base

73a d'une plaque de guidage d'arc 73 prévue du côté du con-

tacteur mobile, cette partie horizontale s'étendant à partir de l'extrémité inférieure de la plaque de base métallique

conductrice 73a du mécanisme de coupure 7. Comme l'extré.

mité supérieure de la plaque de base 73a est raccordée électriquement au contacteur mobile 10 de même qu'au bilame 8 de manière à servir d'organe support à l'extrémité fixe de ce dernier, un courant de court-circuit se produisant fait que la plaque de guidage d'arc 51, côté contacteur fixe, avec

sa branche horizontale 51b,qui est électriquement raccor-

dée au contact fixe FC et la plaque de guidage d'arc 73, co-

té contacteur mobile, avec sa partie horizontale 73b,se trouvent toutes les deux au même potentiel. Entre la branche verticale 14' du contacteur fixe 14 et l'arête frontale de

la grille 52 opposées l'une à l'autre et dressées vertica-

lement à partir de la paroi du fond de la chambre 4 d'ex-

tinction d'arc sur une distance définie par la plaque de

guidage d'arc 51 située du côté du contacteur fixe et dis-

posée le long de cette paroi de fond, est de préférence ins-

tallée, comme illustré sur les figures 2 et 3, une paire de plaques 53 pour la circulation du gaz produit par l'arc, ces plaques étant réalisées en céramique et s'élevant également

à partir de la paroi du fond le long des deux arêtes laté-

rales de la plaque de guidage d'arc 51. Une plaque d'échap-

pement de gaz 54 constituée par un isolant est de préférence également dressée de façon à couper verticalement dans le sens longitudinal la chambre d'extinction d'arc le long de l'arête frontale opposée de la grille de désionisation 52, c'est-à-dire la surface frontale éloignée des deux contacts FC et MC. La plaque 54 comporte deux rangées d'orifices de sortie ou fentes 54a et 54a' mettant alternativement un interstice sur deux 52a de la grille en communication avec l'espace interne de la chambre d'extinction d'arc des deux côtés de l'axe longitudinal de la chambre. Chacun de ces orifices de sortie ou fente 54a et 54a' est réalisé dans

une dimension ne dépassant pas l'écart entre chaque inters-

tice 52a dans le sens vertical à partir de la paroi du fond de la chambre. Un montant de guidage 55 s'étendant le long de l'axe longitudinal de la chambre d'extinction d'arc est prévu entre la plaque d'échappement 54 et la paroi frontale de la chambre d'extinction d'arc du côté de la borne, côté charge, afin de mettre la plaque d'échappement 54 en

contact étroit avec l'arête frontale de la grille 52. Cepen-

dant si ce contact étroit est réalisé, le montant de guidage

peut être supprimé. Un trou d'évacuation de gaz 56 est amé-

nagé ici dans la paroi frontale du côté de laborne 9 de la chambre d'extinction d'arc de façon que les interstices 52a

de la grille puissent communiquer avec l'atmosphère extérieu-

re en passant par les orifices 54a et 54a' de la plaque d'é-

chappement et letrou d'évacuation 56. L'ouverture supérieu-

re au-dessus de la grille de désionisation de la chambre

d'extinction d'arc et du trou d'évacuation 56 est de préfé-

rence fermée par une plaque isolante 57 insérée en particu-

lier entre la bobine 71 et la plaque de guidage d'arc 73, du côté du contacteur mobile, et sa partie horizontale 73b de façon que le dispositif d'extinction d'arc 5 soit séparé

des mécanismes respectifs 6 et 7.

Le fonctionnement du dispositif d'extinction d'arc 5

présentant l'agencement ci-dessus selon l'invention est dé-

crit ci-après. Lorsque, à l'état fermé représenté sur la figure 2, des deux contacts FC et MC, le courant en excès atteint la borne 9 à partir du circuit d'utilisation, il provoque l'actionnement du mécanisme de déclenchement 7 de la façon décrite ci-dessus et son piston plongeur 72

déplace le -levier de déclenchement 64 du mécanisme de con-

tact 6 pour le libérer de la bielle d'encliquetage 65 en

même temps que le bilame 8 pour supprimer l'état de ferme-

ture des contacts du mécanisme 6. A ce moment, le plongeur 72 du mécanisme 7 tire en même temps rapidement par sa bride d'extrémité le contacteur mobile 10 dans le sens dans lequel le contact mobile MC se sépare du contact fixe FC de

sorte que la force de traction du piston plongeur 72 s'a-

* joute à la force du ressort sollicitant le contacteur mobi-

le et qui est activé par l'opération de déclenchement du

mécanisme 6, après quoi les deux contacts FC et MC se sépa-

rent brusquement l'un de l'autre en un court temps d'ouver-

ture A (d'environ 1 m.sec). A la suite de cette ouverture,

un arc est produit entre les deux contacts de la façon dé-

crite ci-dessus.

A la formation de l'arc, un flux magnétique agissant 1'3 dans le sens des pointes des deux contacteurs est engendré entre les deux contacteurs séparés en raison de l'excès de courant de court-circuit circulant en sens contraire dans les deux contacteurs d'une part, vers la pointe, côté ducontact mobile,à partir du côté de pivotement du contacteur mobile 10 et d'autre part vers la borne 13, côté source de courant, à partir de la pointe, côté du contact fixe, du contacteur fixe 14 et ce flux entraîne l'arc en direction de la paroi du fond de la chambre d'extinction d'arc 4 dans l'exemple de la figure 2. Dans ce mode de réalisation, comme le contacteur fixe 14 a sa branche 14' qui s'étend

sensiblement linéairement vers la paroi du fond de la cham-

bre d'extinction d'arc au-delà du contact fixe FC, le flux magnétique proportionnel au rapport entre la longueur des trajets de courant opposés et la distance les séparant est augmenté considérablement par cette branche verticale 14' qui accrott au maximum la longueur du trajet du courant du côté du contacteur fixe représenté par X sur la figure 2 dans le sens de la profondeur de la chambre d'extinction 4i L'arc se trouve donc rapidement allongé et renforcé le long

de cette branche verticale 14' par ce puissant flux magnéti-

que, le temps de séjour B de l'arc étant de ce fait fortement

raccourci et la tension d'arc rapidement augmentée.

Le gaz produit simultanément à la formation de l'arc est fortement ionisé par la tension d'arc élevée dans

l'espace compris entre les deux contacts séparés et la pa-

roi du fond de la chambre d'extinction d'arc, de sorte que des flux magnétiques sont induits dans les deux sens de la séparation des deux contacts, c'est-à-dire d'une part se dirigeant vers l'arête frontale opposée de la grille 52 et en revenant sensiblement sur toute la longueur de la branche verticale 14'. Cependant, le flux dans le sens allant vers la branche verticale 14', c'est-à-dire provenant de l'arête frontale de la grille est affaibli par la présence de la paroi frontale de la chambre d'extinction d'arc et il s'ensuit que le flux magnétique allant vers cette arête

frontale opposée de la grille de désionisation 52 en par-

tant de la branche verticale 14' entraîne fortement vers la grille de désionisation 52 l'arc s'étendant le long de

la branche 14'. L'arc ainsi allongé et entraîné vers la gril-

le longe la plaque de guidage raccordée à la branche verti-

cale 14' par la partie verticale 51 et s'étendant le long de la paroi de fond de la chambre d'extinction d'arc, se

propage vers la plaque de guidage d'arc 73, côté du contac-

teur mobile, disposée au-dessus de la chambre d'extinction d'arc et au même potentiel que la plaque de guidage 51, se

dirige rapidement vers l'arête frontale de la grille en pas-

sant entre les deux plaques de guidage 5 et 73 avec une hau-

te tension, puis atteint ladite arête en un temps de tra-

versée remarquablement raccourci.

L'arc ayant ainsi atteint l'arête frontale de la gril-

le 52 sous haute tension sur toute la largeur comprise entre les deux plaques de guidage 51 et 73 est divisé en plusieurs

petits arcs lorsqu'il est tiré dans les interstices respec-

tifs, chacun ayant une tension d'arc considérablement et

également diminuée par rapport à la haute tension en fonc-

tion du nombre des interstices 52a, puis les arcs ainsi

divisés gagnent l'autre arête frontale de la grille à tra-

vers les interstices respectifs et sont éteints au niveau de cette autre arête frontale de sorte que c'est seulement le gaz résultant qui passe par les orifices de sortie 54a et 54a' de la plaque d'échappement 54 et qui est évacué du

dispositif par le trou d'évacuation 56.

Tandis que, sur le dessin, la branche verticale 5ia de

la plaque de guidage 51 du côté du contacteur fixe est re-

présentéedans ce mode de réalisation comme ayant sensible-

ment la même largeur que la branche verticale 14' du con-

tacteur fixe, la branche Sa peut être d'une-largeur sensi-

blement égale à la largeur de la chambre d'extinction d'arc 4, ou bien la paroi frontale de la chambre d'extinction

d'arc 4 peut être recouverte d'une plaque réalisée séparé-

ment, de préférence en métal, de façon à empêcher une éva-

poration de fines particules du matériau isolant formant la base 1 sous l'effet du gaz ionisé à haute température et qu'un mélange de ces particules sous forme d'impuretés ne puisse pas pénétrer dans le gaz de l'arc à partir de la paroi frontale et que la force d'entraînement magnétique du

gaz pour la migration de l'arc agisse avec le maximum d'ef-

ficacité. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, le contacteur fixe 14 se termine au niveau du contact fixe FC, tandis que la plaque de guidage d'arc 51 est munie d'une branche verticale 51c d'une largeur accrue sensiblement égale à la largeur de la chambre d'extinction d'arc 4 et comportant à son extrémité une échancrure ou évidement destiné à recevoir la partie coudée du contacteur fixe 14

portant le contact fixe FC. Dans le cas représenté, la bran-

che verticale élargie 51c est de préférence munie d'une fen-

te longitudinale allant de l'échancrure ou de l'évidement jus-

qu'à un endroit proche de la partie coudée formant la pla-

que de guidage 51. C'est pourquoi, alors que la longueur maximale X du trajet du courant de court circuit en excès sur le côté du contacteur fixe reste la même que dans le cas

du mode de réalisation des figures 2 à 4, la.branche vertica-

le élargie 51c empêche efficacement les impuretés de se mé-

langer au gaz de l'arc provenant de la paroi frontale de la

chambre 4 d'extinction d'arc.

En plus, la fente longitudinale de la branche 51c accé-

lère le passage de l'arc le long des arêtes frontales oppo-

sées définissant la fente et contribue efficacement à rac-

courcir le temps de séjour B de l'arc et ainsi à amplifier la force d'entraînement magnétique pour l'allongement de l'arc, l'élévation de sa tension et l'accélération de sa migration

vers la grille.

La figure 6 représente un autre mode de réalisation

de la plaque de guidage de l'arc côté du contacteur fixe.

Ici, le contacteur fixe 14 comporte un prolongement vertical 14" s'étendant au-delà du contact fixe FC, se continuant le long de la paroi du fond de la chambre d'extinction d'arc et formant une plaque de guidage d'arc 51' dont la partie

élargie 51a' fait partie intégrale du prolongement 14".

Ce prolongement vertical 14" est de préférence muni d'une partie en ressaut adjacente à la jonction avec la plaque de guidage 51', la partie du fond d'une plaque de protection 51s réalisée séparément et sensiblement en forme

d'U ayant sensiblement la même largeur que la chambre d'ex-

tinction d'arc et réalisée en métal est en contact de la partie en ressaut du prolongement vertical 14" et les deux branches verticales de la plaque de protection 51s en forme d'U sont appliquées des deux côtés du contact fixe FC et du prolongement vertical 14". Ce mode de réalisation peut donc

fonctionner à peu près de la même façon que celui repré-

senté à la figure 5.

La figure 7 représente un exemple d'un agencement pré-

féré de la plaque d'échappement 54. Dans la grille de désio-

nisation du mode de réalisation selon les figures 2 à 4, les arcs arrivant et divisés dans les interstices respectifs 52a de la grille à partir de son arête frontale côté entrée sont normalement alternativement déviés dans les interstices adjacents en sens inverse par rapport à l'axe longitudinal

de la-grille, c'est-à-dire verticalement sur la figure 3.

C'est pourquoi les arcs divisés se dirigent, comme illustré sur la figure 7, vers les orifices de sortie 54a ou 54a' de la plaque d'échappement 54 aménagés en deux rangées à raison d'un interstice sur deux, alternativement sur les deux côtés de l'axe longitudinal de la grille. Si l'épaisseur 12 de la plaque d'échappement 54 sur le dessin est insuffisante, la distance, le long de la surface de la plaque raccordant les deux orifices de sortie adjacents 54a ou 54a' dans chaque rangée est si faible que les deux arcs divisés atteignant ces deux orifices sont à nouveau réunis, la tension d'arc varie, la chute du courant de l'arc n'est plus linéaire et l'effet de limitation de courant réduit. Afin d'obtenir effectivement l'effet de limitation de courant, il est donc

préférable d'augmenter l'épaisseur 12 de la plaque d'échap-

pement pour maintenir la distance efficace le long de la surface. Des expériences ont révélé que lorsque la distance maximale couverte par un interstice sur deux, c'est-à-dire par trois interstices est 11 et que la distance maximale entre les deux orifices de sortie adjacents dans chaque

rangée est 13, 212 + 13 devra être au moins égal ou supé-

rieur à 211 de façon à empêcher que les arcs divisés ne se

réunissent à nouveau. Dans ce cas, il n'est pas toujours né-

cessaire d'utiliser une seule plaque d'échappement d'une épaisseur donnée, mais on peut recourir à un empilement de plusieurs plaques d'échappement chacune ayant une épaisseur insuffisante. Une telle plaque d'échappement peut même faire

partie intégrante de la base 1.

Dans le cadre de la distance décrite ci-dessus le long de la surface pour empêcher les arcs divisés de se réunir à nouveau, la figure 8 représente un exemple d'un agencement préféré de la branche horizontale de la plaque de guidage

de l'arc par rapport à la grille ou à la plaque d'échappe-

ment. Dans ce cas, la branche horizontale 5ia ou 51a' de la plaque de guidage d'arc côté du contacteur fixe est disposée dans un évidement prévu dans la paroi du fond de la chambre d'extinction d'arc de façon à être placée en regard de la

branche horizontale 73b de la plaque de guidage d'arc du cô-

té du contacteur mobile, et ce, à une distance plus grande qu'entre ladite branche horizontale 73b et une surface 4' de la paroi du fond sur laquelle sont installées la grille de désionisation 52 et la plaque d'échappement 54. En variante

la grille de désionisation et la plaque d'échappement peu-

vent être placées sur une saillie prévue sur la paroi du fond. Dans l'un et l'autre cas, la distance, le long de la surface 4' de la paroi du fond entre les arêtes frontales respectives de la branche horizontale 51a ou 51a', et la grille 52 est plus grande. Par ailleurs, au moins l'arête frontale de la branche horizontale 51a ou 51a' de cette

plaque de guidage d'arc du côté du contacteur fixe se ter-

mine de préférence à un endroit éloigné de l'arête frontale

de la grille ou de la plaque d'échappement de façon à aug-

menter la distance le long de la surface comprise entre les

deux arêtes, et les branches opposées ayant le même poten-

tiel des deux plaques de guidage de l'arc se terminent à un endroit séparé de l'arête frontale d'extrémité de la

grille de façon que les arcs divisés puissent être posi-

tivement supprimés au niveau de cette extrémité. En pareil cas, si la branche horizontale 73b de la plaque de guidage de l'arc côté du contacteur fixe se termine aussi de la même manière, c'est-à-dire est séparée de l'arête frontale d'extrémité de la grille, l'effet d'extinction de l'arc

sera élevé.

Selon la valeur moyenne des données expérimentales des modes de réalisation décrits ci-dessus, l'on constate que, conformément à la présente invention, le temps de séjour B et le temps de parcours C de l'arc sont remarquablement raccourcis comme illustré dans la courbe de tension d'arc Va2 représenté par une ligne pleine sur la figure 1B et que la somme de ces temps est environ égale à 1,2 m.s par rapport au temps classique d'environ 1,5 mes dans le cas o la longueur X du trajet du courant en excès du côté

du contacteur fixe est réduite dans le sens vertical per-

pendiculaire par rapport à la plaque de guidage d'arc comme dans le passé. Par cette réduction des temps de séjour et de parcours de-l'arc d'environ 0,3 m.s - comme représenté

par une ligne pleine sur la figure lA, le courant de court-

circuit LSCC' limité par la présente invention atteint le point 0 en environ 5 mes et au même moment la tension

d'arc s'annule.

Selon la présente invention, dans le dispositif d'ex-

tinction de l'arc du disjoncteur à limitation de courant

tel qu'il vient d'être décrit, la longueur du trajet du cou-

rant de court-circuit en excès du côté du contacteur fixe

dans le sens s'étendant sensiblement parallèlement au cor-

tacteur mobile est rendu maximum dans le sens perperdicu-

laire par rapport à la plaque de guidage de l'arc encer--é entre les contacts mobile et fixe en direction de l'ar_

frontale d'entrée des interstices de la grille deDes _-

sation s'étendant dans le sens coupant ce trajet de c-_-

sensiblement à angle droit et aussi par rappor-t _ la dans le sens de l'empilement de la grille de l' à le d'entrée de la grille de désionisation rechercr-ée, Des forces d'entraînement magnétiques respectives danés le ses du trajet de courant pour l'arc engendré et d autre F sr

la direction allant vers la grille de désionisatior. er lorn-

geant la plaque de guidage de l'arc sont considérablen:ment augmentées, le temps de séjour et de parcours de l'arc après l'ouverture des deux contacts étant effectivement raccourci et un effet de limitation élevé du courant étant obtenu. La

largeur de la partie raccordée au trajet du courant particu-

lier ou formant le trajet pour allonger l'arc jusqu'à la pla-

que de guidage est sensiblement égale à la largeur de la surface de la paroi frontale côté du contacteur fixe de la chambre d'extinction d'arc de sorte que l'on empêche les

impuretés de la base réalisée en matériau isolant et dé-

finissant la chambre d'extinction d'arc de se mélanger au gaz provenant de cette surface de paroi frontale, la force d'entraînement magnétique de l'arc dans le sens longeant la plaque de guidage d'arc peut donc être augmentée et en

particulier, l'effet destiné à raccourcir le temps de par-

cours de l'arc peut être obtenu. Par ailleurs, afin de main-

tenir le haut effet de limitation de courant ainsi obtenu, l'épaisseur de la plaque d'échappement disposée le long de l'arête frontale d'extrémité de la grille de désionisation est calculée de façon que la distance maximale de la surface

de la plaque d'échappement entre les deux orifices de sor-

tie correspondant aux deux arcs divisés qui peuvent éventuel-

lement être à nouveau réunis puisse être au moins égale à deux fois la distance maximale entre les deux arcs divisés, si bien que l'on peut empêcher effectivement que ceux-ci se réunissent à nouveau sur l'arête frontale d'extrémité de la grille de désionisation et que l'effet de limitation

de courant puisse être effectif.

Compte tenu de ce qui précède au moins du côté du con-

tacteur fixe, une des branches horizontales de la plaque de guidage de l'arc qui forme de façon classique l'un des interstices opposé à la plaque métallique supérieure de la couche de la grille de désionisation et s'étendant jusqu'à

l'arête frontale d'extrémité de la grille se termine main-

tenant de façon séparée de l'arête frontale et de la plaque

d'échappement et la surface de la paroi du fond de la cham-

bre d'extinction d'arc sur la partie allant de l'arête frontale de la grille et de la plaque d'échappement jusqu'à l'arête terminale de la branche horizontale de la plaque de guidage de l'arc est plus haute que la surface de cette branche horizontale de façon que la distance le long de la surface de la paroi du fond entre l'arête terminale de la

plaque de guidage d'arc et l'arête frontale d'extrémité fina-

le de la grille soient suffisamment larges pour que les arcs divisés ne puissent plus être à nouveau réunis. Par ailleurs, ces effets peuvent être obtenus sans nécessiter aucune pièce supplémentaire et partant sans augmenter sensiblement les

frais de fabrication du disjoncteur du type précité.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif d'extinction d'arc pour disjoncteurs à limitation de courant, caractérisé par le fait qu'il comporte une base (1) réalisée en un matériau isolant pour monter un disjoncteur comprenant un contacteur mobile (10) pivotable à une extrémité, portant un contact mobile (MC),des moyens (6) pour manoeuvrer manuellement ledit contacteur mobile et des moyens pour assurer un raccordement électrique entre une borne (9), côté charge, et le contacteur mobile (10) et déclencher une position de fermeture du contacteur mobile

en réponse à un courant de court-circuit en excès, une cham-

bre (4) d'extinction d'arc prévue dans ladite base (1) pour recevoir, à proximité de l'extrémité de celle-ci, au moins

l'extrémité pivotable du contacteur mobile (10) dudit dis-

joncteur monté sur la base, un contacteur fixe (14) monté sur la base et comportant une branche (14') ayant un contact

fixe (FC) placé de façon à venir s'appliquer contre le con-

tact mobile (MC) dans la position de fermeture des contacts à proximité de ladite extrémité de la chambre d'extinction

d'arc, cette branche (14') du contacteur fixe s'étendant sen-

siblement parallèlement au contacteur mobile (10) le long de la surface de la paroi de l'une des extrémités de la chambre 4) d'extinction d'arc, une première plaque (51) de

guidage de l'arc s'étendant le long d'une surface de la cham-

bre d'extinction d'arc et perpendiculaire à ladite surface de la paroi d'extrémité de la chambre et comportant des moyens

pour la raccorder électriquement à la branche (14') du con-

tacteur fixe (14) portant le contact fixe (PC) sur le côté d'une paroi frontale de la chambre d'extinction d'arc, une seconde plaque (73) de guidage d'arc s'étendant sensiblement parallèlement à la première plaque (51) de guidage d'arc et électriquement raccordée au contacteur mobile, et une grille de désionisation (52) étant maintenue entre la première et la seconde plaques de guidage d'arc et disposée dans la chambre

d'extinction d'arc avec les extrémités entrée des intersti-

ces respectifs (52a) dirigées vers une paroi frontale de la

chambre d'extinction d'arc et les extrémités sortie di-

rigées vers l'autre paroi frontale de la chambre, la premiè-

re plaque (51) de guidage d'arc ayant son début placé au ni-

veau de l'une des parois frontales de la chambre d'extinc-

tion d'arc et les moyens raccordant électriquement la pre-

mière plaque de guidage d'arc au contacteur fixe (14) étant reliés audit début de la première plaque de guidage d'arc

à angle droit par rapport à celle-ci et sensiblement paral-

lèlement au contacteur mobile pour augmenter au maximum un

trajet de courant de court-circuit en excès du côté du con-

tacteur fixe (14).

2.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 1, caractérisé par le fait que les moyens de raccor-

dement électrique comprennent une branche verticale (51a) de

la première plaque (51) de guidage d'arc, branche qui s'é-

tend le long de la paroi frontale de la chambre d'extinction d'arc à partir du début de la première plaque de guidage d'arc pour être réunie à la branche (14') portant le contact

fixe (FC) de contacteur fixe (14).

3.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 2, caractérisé par le fait que la branche (14') portant le contact fixe (FC) du contacteur fixe (14) comporte une

partie s'étendant de l'endroit portant le contact fixe sensi-

blement jusqu'à un point voisin de la surface perpendiculaire à la paroi frontale de la chambre (4) d'extinction d'arc et raccordée à la branche verticale (Sia) de la première plaque

(51) de guidage de l'arc.

4.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 3, caractérisé par le fait que la branche verticale (51c) de la première plaque (51) de guidage d'arc a'une forme et des dimensions prévues pour recouvrir la paroi frontale

de la chambre (4) d'extinction d'arc.

5.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 4, caractérisé par le fait que la branche verticale (51c) de la première plaque (51) de guidage d'arc est formée en continu pour faire partie intégrante de la première plaque de guidage d'arc et présente une fente s'étendant dans le sens vertical à partir de l'endroit raccordé à la branche

portant le contact fixe (FC) du contacteur fixe (14) jus-

qu'à un point voisin du raccordement continu de la branche i- verticale (51a) à la première plaque (51) de guidage de l'arc.

6.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 1, caractérisé par le fait que les moyens de raccorde-

ment électrique comprennent un prolongement (14") de la branche portant le contact fixe (FC)du contacteur fixe (14), ce prolongement s'étendant le long de la paroi frontale

de la chambre (4) d'extinction d'arc jusqu'à la surface per-

pendiculaire à la paroi frontale de la chambre et faisant partie intégrante de l'extrémité de la première plaque (51)

de guidage de l'arc.

7.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 6, caractérisé par le fait que les moyens de raccorde-

ment électrique comprennent en outre une plaque (51s) qui est raccordée au prolongement (14") au moins des deux côtés de celui-ci et ayant une forme et une dimension de nature à recouvrir la paroi frontale de la chambre (4) d'extinction d'arc.

8.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendica-

tion 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une plaque. (54) d'échappement de gaz en un matériau isolantnmnie de plusieurs orifices de sortie (54a, 54a') et disposée dans la chambre (4) d'extinction d'arc de façon à être en contact de l'extrémité terminale de la grille de désionisation (52) et un trou d'évacuation des gaz prévu à l'autre extrémité de la chambre d'extinction d'arc, les orifices de sortie des gaz de la plaque d'échappement étant disposés en deux rangées séparées l'une dé l'autre des deux côtés du sens de passage de l'arc de la grille de désionisation (52), les orifices respectifs dans chaque rangée étant en regard d'un interstice sur deux de la grille de désionisation (52) en alternant avec les orifices respectifs de l'autre rangée et l'épaisseur de la plaque d'échappement est choisie de façon que la distance maximale entre le côté sur lequel la plaque d'échappement est en contact avec l'extrémité terminale de la grille et l'autre côté de la plaque et entre deux orifices adjacent de la rangée respective représente au moins deux fois la distance

maximale entre trois interstices (52a) de la-grille de désio-

24453O

nisation (52)

9- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendication 1, ca-

ractérisé par le fait que la surface perpendiculaire à la paroi frontale de la chambre (4) d'extinction d'arc présente une partie en ressaut provoquant une différence de hauteur égale à au moins.l'épaisseur de la première plaque de guidage

d'arc entre une partie le long de laquelle la première pla-

que de guidage d'arc s'étend et une partie au niveau de

laquelle l'extrémité terminale de la grille de désionisa-

tion (52) est positionnée, et ladite partie en ressaut étant en contact de l'extrémité terminale de la première plaque

de guidage de.1arc.

10.- Dispositif d'extinction d'arc selon la revendi-

cation 9, caractérisé par le fait qu'au moins l'extrémité terminale de la première plaque de guidage de l'arc et la

partie en ressaut de la chambre d'extinction d'arc sont pla-

cées à un endroit éloigné de l'extrémité terminale de la

grille de désionisation sur le côté opposé à la grille.