FR2478867A1

FR2478867A1 - Circuit breaker auxiliary contact and cooling plates - uses electromagnetic induction to open main contact and open auxiliary contact which draws arc to cooling plates

Info

Publication number: FR2478867A1
Application number: FR8006562A
Authority: FR
Inventors: Andre Ducluzaux; Dominique Ferrucci
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1981-09-25
Also published as: FR2478867B1

Abstract

The circuit breaker uses an auxiliary contact to draw the arc when the breaker is tripped. The main contact sits in a tapered seat in the conductor, while the auxiliary contact is connected in parallel with the main contact by bars. The auxiliary contact bridge piece is constituted of two separate bars to reduce electromagnetic repulsion forces on the bridge piece. The breaker is operated by activating a coil which repels a metal disc connected to a rod which moves upwards to rapidly displace the main contact. After a short travel, a rod attached to the main contact raises the auxiliary bridge clear of its contacts. The arc drawn deflects itself outwards to be spread by an array of sheet metal pieces above the arc path. Two sprung balls drop to prevent the reclosing of the breaker after the first rod is displaced upwards.

Description

DISONCTEUR RAPIDE LIMITEUR. QUICK LIMIT CIRCUIT BREAKER.

L'invention est relative à un disjoncteur rapide limiteur comprenant par pôle - une ou plusieurs paires de contacts principaux fixes, - une ou plusieurs paires de contacts d'arc fixes, connectés en parallèle des contacts principaux fixes, - un équipage mobile portant des ponts de contact principaux mobiles et un ou plusieurs ponts de cont-asts d'arc mobiles coopérant, en position de fermeture du disjoncteur, respectivement avec les contacts principaux fixes et les contacts d'arc fixes, - une paire de chambres de coupure disposées de part et d'autre du pont de contact d'arc pour éteindre les arcs ti res lors de la séparation des contacts d'arc, - et un mecanisme de commande électrodynamique de déplacement dudit équipage mobile.The invention relates to a fast limiting circuit breaker comprising, by pole - one or more pairs of fixed main contacts, - one or more pairs of fixed arcing contacts, connected in parallel with the fixed main contacts, - a mobile assembly carrying bridges of main movable contact and one or more bridges of movable arcing cont-asts, in the closed position of the circuit breaker, respectively with the fixed main contacts and the fixed arcing contacts, - a pair of breaking chambers arranged on the side and on the other side of the arcing contact bridge to extinguish the arcs ti res during the separation of arcing contacts, - and an electrodynamic movement control mechanism of said moving element.

Le brevet français NO 2.377.087 décrit un disjoncteur du genre mentionné, qui réalise un effet de limitation du courant par ouverture rapide des contacts. La présente invention a pour but de perfectionner l'agencement des contacts d'arc en vue d'améliorer le fonctionnement et la maintenance du disJoncteur.French patent NO 2,377,087 describes a circuit breaker of the type mentioned, which achieves a current limiting effect by rapid opening of the contacts. The present invention aims to improve the arrangement of arcing contacts in order to improve the operation and maintenance of the circuit breaker.

Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé par le fait que le pont de contact d'arc est constitué par deux ou plusieurs ponts de contact d'arc juxtaposés, montés individuellement à coulissement dans une cage de support in tercalée entre les deux chambres de coupure et contenant un ressort de rappel commun aux ponts juxtaposés.The circuit breaker according to the invention is characterized in that the arcing contact bridge is constituted by two or more juxtaposed arcing contact bridges, individually mounted to slide in a support cage in tercalée between the two breaking chambers and containing a return spring common to juxtaposed bridges.

Un bon fonctionnement du disjoncteur nécessite une commutation rapide du courant sur le circuit auxiliaire a' contacts d'arc afin d'éviter une érosion des contacts principaux.Proper operation of the circuit breaker requires rapid switching of the current on the auxiliary circuit with arcing contacts in order to avoid erosion of the main contacts.

I1 est important d'éviter toute ouverture prématurée des contacts d'arc, susceptible d'entraver la commutation et il a déjà été proposé des dispositifs de compensation des efforts électrodynamiques s'exerçant sur les contacts d'arc, mais ces dispositifs sont compliqués et difficiles à mettre en oeuvre. Selon la présente invention, le pont de contact d'arc est subdivisé en plusieurs ponts adjacents, notamment en deux ponts parallèles, de manière à diviser le courant parcourant chaque pont par deux.Les forces de répulsion électrodynamiques sont une fonction du carré du courant par- courant le pont de contact et il est facile de comprendre que cette subdivision permet une réduction des efforts électrodynamiques de répulsion tout en conservant un même ressort de rappel agissant sur les deux ponts de contact par l'intermédiaire d'un élément ou pastille souple autorisant un mouvement relatif des ponts de contact. It is important to avoid any premature opening of the arcing contacts, which could hamper the switching, and devices for compensating the electrodynamic forces exerted on the arcing contacts have already been proposed, but these devices are complicated and difficult to implement. According to the present invention, the arcing contact bridge is subdivided into several adjacent bridges, in particular into two parallel bridges, so as to divide the current flowing through each bridge by two. The electrodynamic repulsion forces are a function of the square of the current by - running the contact bridge and it is easy to understand that this subdivision allows a reduction of the electrodynamic repulsion efforts while retaining the same return spring acting on the two contact bridges by means of a flexible element or pad allowing relative movement of the contact bridges.

Les ponts de contacts d'arc sont montés à coulissement limité dans une cage de support en forme de bloc, intercalé entre les deux chambres de coupure et le ressort de rappel est enfilé sur un poussoir dont l'une des extrémités coopère, par l'intermédiaire d'une pastille souple, avec les ponts de contact, et dont l'autre extrémité affleure de la paroi frontale des chambres de coupure de façon à constituer un organe indicateur de la position des contacts. Le disjoncteur rapide limiteur selon l'invention comporte un mécanisme de commande individuel à chaque pole, et il est important de disposer d'un indicateur visuel d'ouverture de chacun des pâles. En position d'ouverture des contacts l'ex- trémité du poussoir vient en saillie de-la face frontale du disjoncteur et est parfaitement visible.The arcing contact bridges are mounted with limited sliding in a block-shaped support cage, interposed between the two breaking chambers and the return spring is threaded on a plunger one of whose ends cooperates, by intermediate of a flexible pad, with the contact bridges, and the other end of which is flush with the front wall of the interrupting chambers so as to constitute a member indicating the position of the contacts. The quick-limiting circuit breaker according to the invention includes an individual control mechanism at each pole, and it is important to have a visual indicator of the opening of each of the blades. In the open position of the contacts, the end of the pusher protrudes from the front face of the circuit breaker and is perfectly visible.

Selon un développement de l'invention, la cage de support des ponts de contact d'arc est réalisée en un matériau isolant gazogène favorisant l'extinction des arcs et le fond de la cage est accolé à une pièce intercalaire isolante in sérée entre les contacts d'arc fixes, de manière à créer un écran isolant de séparation des contacts fixes d'arc évitant tout amorçage accidentel entre eux.According to a development of the invention, the support cage for arcing contact bridges is made of a gas-generating insulating material favoring the extinction of arcs and the bottom of the cage is attached to an insulating intermediate piece inserted between the contacts. of fixed arcs, so as to create an insulating screen for separating the fixed arcing contacts preventing any accidental ignition between them.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res sortiront- plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un pôle d'un disjoncteur, selon l'invention; la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la fig. 1.Other advantages and characteristics of the invention will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and represented in the appended drawing, in which Figure 1 is a schematic view in axial section of a pole of a circuit breaker, according to the invention; Figure 2 is a section along the line Il-Il of fig. 1.

Sur les figures, un pole 10 d'un disjoncteur rapide limiteur comporte des conducteurs d'amenée de courant 12, 14, reliés à une paire de contacts principaux fixes 16, 18, susceptibles de coopérer avec un ou plusieurs ponts de contacts principaux mobiles 20. Le pont de contact principal 20 appartient à un équipage mobile ayant une tige de commande 22, reliée à un disque conducteur 24 disposé en regard de la face frontale d'une bobine 26. L'extrémité 28 de la tige 22 coopère avec un dispositif de verrouillage unidirectionnel à rouleaux de coincement 30, sollicités en position de blocage par des ressorts 32. Le dispositif de verrouillage à'rouleaux 30 autorise un libre coulissement de la tige 22 en direction d'ouverture des contacts principaux 16, 18, 20.Une commande de déverrouillage formée par un percuteur 34 permet un déplacement des rouleaux 30 vers la position de déblocage de la tige 22. Le percuteur 34 comporte un disque 36 disposé en position inactive en regard d'un bobinage 38.In the figures, a pole 10 of a speed limiting circuit breaker comprises current supply conductors 12, 14, connected to a pair of fixed main contacts 16, 18, capable of cooperating with one or more movable main contact bridges 20 The main contact bridge 20 belongs to a movable assembly having a control rod 22, connected to a conductive disc 24 disposed opposite the front face of a coil 26. The end 28 of the rod 22 cooperates with a device one-way locking mechanism with wedging rollers 30, biased in the locking position by springs 32. The roller locking device 30 allows the rod 22 to slide freely in the direction of opening of the main contacts 16, 18, 20. unlocking control formed by a striker 34 allows the rollers 30 to move towards the unlocking position of the rod 22. The striker 34 comprises a disc 36 disposed in the inactive position facing a winding 38.

Aux contacts principaux 16, 18, 20 sont associes des contacts d'arc comprenant d'une part une paire de contacts fixes 40, 42 reliés par des conducteurs 44, 46 respectivement aux contacts principaux fixes 16, 18, et d'autre part un pont de contact d'arc mobile 48, relié par une tige de commande 50 au pont de contact principal 20. A chaque-paire de contacts d'arc 40, 48; 42, 48 est associée une chambre de coupure à tôles de désionisation 52, logée dans un boltier isolant 54, fixé d'une manière amovible au pole 10. The main contacts 16, 18, 20 are associated with arcing contacts comprising on the one hand a pair of fixed contacts 40, 42 connected by conductors 44, 46 respectively to the fixed main contacts 16, 18, and on the other hand a movable arcing contact bridge 48, connected by a control rod 50 to the main contact bridge 20. To each pair of arcing contacts 40, 48; 42, 48 is associated with a breaking chamber with deionization plates 52, housed in an insulating bolt box 54, removably attached to the pole 10.

Dans la partie centrale du bottier 54, entre les deux chambres de coupure à tôles 52, est disposé un bloc isolant 56, agencé en cage de support et présentant dans sa partie inférieure des fentes 58 traversées par le pont de contact 48.In the central part of the case 54, between the two sheet metal cutting chambers 52, is arranged an insulating block 56, arranged in a support cage and having in its lower part slots 58 crossed by the contact bridge 48.

Un poussoir 60 est monté à coulissement dans la cage 56 et l'une des extrémités du poussoir 60 présente une tete 62 appuyant par l'intermédiaire d'une pastille élastique 64 sur la face supérieure du pont de contact 48. L'extrémité opposée du poussoir 60 traverse un orifice 66 ménagé dans le fond supérieur du bottier isolant 54. Une paire de ressorts de rappel 68 sont enfilés concentriquement sur le poussoir 60, de manière à solliciter le pont de contact 48 en position de fermeture des contacts d'arc 40, 42, 48.A pusher 60 is slidably mounted in the cage 56 and one end of the pusher 60 has a head 62 pressing via an elastic pad 64 on the upper face of the contact bridge 48. The opposite end of the pusher 60 passes through an orifice 66 formed in the upper bottom of the insulating boot 54. A pair of return springs 68 are threaded concentrically on the pusher 60, so as to urge the contact bridge 48 in the closed position of the arcing contacts 40 , 42, 48.

En se référant plus particulièrement à la figure 2, on voit que le pont de contact 48 est constitué de deux barrettes juxtaposées 70, 72, le diamètre de la tête 62 et de la pastille élastique 64 étant suffisamment grand pour coopérer avec les deux barrettes 70, 72. En position de fermeture des contacts, les deux barrettes 70, 72 sont en appui des contacts d'arc fixes 40, 42 et le courant se répartit entre les deux barrettes. La pastille élastique 64 autorise un déplacement relatif limité des barrettes 70, 72.Referring more particularly to FIG. 2, it can be seen that the contact bridge 48 consists of two juxtaposed bars 70, 72, the diameter of the head 62 and of the elastic pad 64 being large enough to cooperate with the two bars 70 , 72. In the closed position of the contacts, the two bars 70, 72 are in contact with the fixed arcing contacts 40, 42 and the current is distributed between the two bars. The elastic pad 64 allows limited relative displacement of the bars 70, 72.

Le fonctionnement du pôle de coupure sera ci-après brièvement rappelé, ce fonctionnement étant décrit en détail dans d'autres brevets antérieurs de la demanderesse, notamment le brevet français NO 2.333.339.The operation of the switching pole will be briefly recalled below, this operation being described in detail in other prior patents of the applicant, in particular French patent NO 2,333,339.

En position de fermeture, illustrée par les figures, le courant passe essentiellement par le circuit principal, dont la résistance électrique est inférieure à celle du circuit d'arc. Lors de l'apparition d'un courant de défaut un détecteur alimente la bobine 26, qui provoque une répulsion brusque par effet Thomson du disque conducteur 24 vers le haut sur la figure 1. La tige 22 percute les ponts de contacts principaux 20 en ouvrant les contacts principaux 16, 18, 20 et en provoquant la commutation du courant sur les contacts d'arc 40, 42, 48.La tige 50 transmet le mouvement d'ouverture du pont de contact principal 20 au pont de contact d'arc 48 après une course libre de quelques mm, qui s'ouvre ainsi avec un retard faible mais suffisant pour éviter une formation d'arc permanent sur les contacts principaux 16, 18, 20 Les arcs tirés entre les contacts d'arc 40, 48; 42, 48 sont éteints dans les chambres de coupure à tôles 52, et le dispositif de verrouillage à rouleaux 33 maintient l'équipage mobile formé par le disque 24 et les ponts de contacts 20, 48 en position d'ouverture. La fermeture du frôle est commandée par l'alimentation de la bobine 38, qui par répulsion du percuteur 34 déplace les rouleaux de blocage 30 en direction de déverrouillage permettant la refermeture des contacts principaux et des contacts d'arc par des ressorts de rappel.In the closed position, illustrated by the figures, the current passes essentially through the main circuit, the electrical resistance of which is lower than that of the arc circuit. When a fault current appears, a detector supplies the coil 26, which causes an abrupt repulsion by Thomson effect of the conductive disc 24 upwards in FIG. 1. The rod 22 strikes the main contact bridges 20 by opening the main contacts 16, 18, 20 and by causing the switching of the current on the arcing contacts 40, 42, 48. The rod 50 transmits the opening movement from the main contact bridge 20 to the arcing contact bridge 48 after a free travel of a few mm, which thus opens with a slight delay but sufficient to avoid a permanent arcing on the main contacts 16, 18, 20 The arcs drawn between the arcing contacts 40, 48; 42, 48 are extinguished in the sheet metal cutting chambers 52, and the roller locking device 33 keeps the moving element formed by the disc 24 and the contact bridges 20, 48 in the open position. The closing of the sheet is controlled by the supply of the coil 38, which by repulsion of the striker 34 moves the blocking rollers 30 in the unlocking direction allowing the main contacts and the arcing contacts to be closed by return springs.

La subdivision du pont de contact d'arc 48 en deux barrettes indépendantes 70, 72 permet une limitation des effets électrodynamiques de répulsion, tendant à déplacer le pont de contact 48 en position d'ouverture et évite de ce fait toute ouverture prématurée des contacts d'arc 40, 42, 48. Ce dispositif particulièrement simple remplace avantageusement les dispositifs connus de compensation dont l'encombrement et la complexité s'opposent à l'incorporation dans le pôle selon l'invention. Le poussoir commun 60 et la pastille élastique 64 assurent une répartition de la pression de contact fournie par les ressorts 68 sur les deux barrettes 70, 72 et contribuent à éviter toute ouverture prématurée des contacts d'arc.En position d'ouverture des contacts 16, 18, 20 et 40, 4?, 48, l'extrémité du poussoir 60 vient en saillie du bottier 54 de manière à indiquer l'ouverture du pôle. Dans un disjoncteur comprenant plusieurs pôles juxtaposes la venue en saillie des extrémités des poussoirs 60 constitue une indication fiable de l'ouverture de l'ensemble des pôles, le contrôle étant particulièrement simple et sans risque d'erreur. Le bloc ou cage de support 56 constitue un ensemble facilement amovible et interchangeable en cas d'usure des contacts 40, 42, 48.The subdivision of the arcing contact bridge 48 into two independent bars 70, 72 allows a limitation of the electrodynamic repulsion effects, tending to move the contact bridge 48 in the open position and therefore prevents any premature opening of the contacts d 'arc 40, 42, 48. This particularly simple device advantageously replaces the known compensation devices whose size and complexity oppose incorporation into the pole according to the invention. The common pusher 60 and the elastic pad 64 ensure a distribution of the contact pressure supplied by the springs 68 on the two bars 70, 72 and help to prevent any premature opening of the arcing contacts. In the contacts opening position 16 , 18, 20 and 40, 4 ?, 48, the end of the pusher 60 projects from the boot 54 so as to indicate the opening of the pole. In a circuit breaker comprising several juxtaposed poles, the protrusion of the ends of the pushers 60 constitutes a reliable indication of the opening of all the poles, the control being particularly simple and without risk of error. The block or support cage 56 constitutes an easily removable and interchangeable assembly in the event of wear of the contacts 40, 42, 48.

Le bloc isolant 56 est accolé par son fond inférieur à une pièce isolante 74 appartenant au châssis du pôle. Cette pièce isolante 74 remplit l'espace entre les contacts d'arc fixes 40, 42 et présente un orifice de passage de la tige de commande 50. La liaison entre le fond du bloc isolant 56 et la pièce 74 présente avantageusement un emboitement à nervures et rainures conjuguées 76, de façon à assurer une continuité de l'écran isolant formé par la pièce 74 et la cage 56 de séparation des contacts d'arc fixes 40, 42. On évite ainsi tout risque de réamorçage entre ces contacts après coupure. La cage isolante 56 est avantageusement en un matériau gazogène favorisant l'extinction des arcs, et cette action de soufflage des arcs peut être accentuée par la présence de plaques gazogènes 78 (figure 2) encadrant les contacts d'arc 40, 48; 42, 48.The insulating block 56 is joined by its bottom bottom to an insulating part 74 belonging to the chassis of the pole. This insulating piece 74 fills the space between the fixed arcing contacts 40, 42 and has an orifice for the passage of the control rod 50. The connection between the bottom of the insulating block 56 and the piece 74 advantageously has a ribbed socket and conjugated grooves 76, so as to ensure continuity of the insulating screen formed by the part 74 and the cage 56 for separating the fixed arcing contacts 40, 42. This thus avoids any risk of re-ignition between these contacts after breaking. The insulating cage 56 is advantageously made of a gas-generating material favoring the extinction of the arcs, and this blowing action of the arcs can be accentuated by the presence of gas-generating plates 78 (FIG. 2) framing the arcing contacts 40, 48; 42, 48.

I1 est clair que le pont de contact d'arc 48 peut être subdivisé en un nombre supérieur de barrettes 70, 72 afin de réduire les efforts électrodynamiques de répulsion et que l'invention n'est nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit, mais s'étend à tout dispositif équivalent. It is clear that the arcing contact bridge 48 can be subdivided into a greater number of bars 70, 72 in order to reduce the electrodynamic repulsion forces and that the invention is in no way limited to the mode of implementation more particularly. described, but extends to any equivalent device.

Claims

1. Limiting fast circuit breaker comprising by pole (10) - one or more pairs of fixed main contacts (16, 18), one or more fixed arcing contacts (40, 42) connected in parallel with fixed main contacts, - a moving element carrying movable main contact bridges (20) and one or more movable arcing contact bridges (48) cooperating, in the closed position of the circuit breaker, respectively with the fixed main contacts and the fixed arcing contacts, - a pair of breaking chambers (52) arranged on either side of the arcing contact bridge (48) to extinguish the arcs drawn during the separation of the arcing contacts (40, 42, 48), - and an electrodynamic control mechanism (24, 26) for moving said moving element, characterized in that the arcing contact bridge (48) is constituted by several juxtaposed arcing contact bridges (70, 72), individually mounted to slide in a support cage (56) interposed between the two chambers cut-off res and containing a return spring (68) common to juxtaposed bridges.

2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that said cage (56) further comprises a return pusher (60) subjected to the action of said return spring (68) and cooperating with said arcing contact bridges (70, 72) by means of a flexible member (64) allowing a limited relative movement of said arcing contact bridges.

3. Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized by an indicator rod (60) slidably mounted in said cage (56) and one of the ends (62) of which cooperates with said arcing contact bridges (70, 72 ) and the other end of which is visible from the outside to reflect the position of the contact bridges.

4. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that the indicator rod (60) is arranged as a return pusher and that the return spring (68) is threaded on the rod.

5. Circuit breaker according to any one of the preceding claims, characterized in that said cage (56) in the form of a block of insulating material has on the side of the arcing contact bridges (70, 72) a bottom attached to a spacer (74) interposed between the pair of, fixed arcing contacts (40, 42), so as to constitute an insulating screen for separating the arcing contacts.

6. Circuit breaker according to claim 5, characterized in that the bottom of the cage (56) cooperates by embedding (76) with the intermediate piece (74) to form a baffle joint.

7. Circuit breaker according to. claim 5 or 6, characterized in that the intermediate piece (74) has a passage opening with a small clearance of an insulating plunger (50) for connection between a main contact bridge (20) and the arcing contact bridge (48), associated with it

8. Circuit breaker according to any one of the preceding claims, characterized in that said cage (56) is made of a gas-generating material promoting the extinction of arcs.

9. Circuit breaker according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrodynamic control mechanism comprises a movable conductive disc (24) placed in the closed position of the circuit breaker opposite a front face of a coil (26) capable of being supplied by an electric discharge, so as to generate an abrupt effect of repulsion of the disc (24) transmitted to the moving element.