FR2575861A1 - Miniature electric circuit breaker with arc forming chamber - Google Patents
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Abstract
Description
DISJONCTEUR ELECTRIQUE MINIATURE A CHAMBRE DE FORMATION D'ARC.MINIATURE ELECTRIC CIRCUIT BREAKER WITH ARC FORMING CHAMBER.
L'invention concerne un disjoncteur électrique à bottier en matériau isolant moulé renfermant : - une première chambre de formation d'arc délimitée transversalement par les parois latérales du boîtier et contenant un système de contacts séparables, - une deuxième chambre d'extinction d'arc communiquant avec la première chambre et comportant un empilage de tôles de désionisation de l'arc, - un orifice d'échappem-ent ménagé dans le boîtier pour faire communiquer la sortie de la deuxième chambre avec le milieu extérieur, - Ladite première chambre étant dotée de moyens isolants de guidage de L'arc vers l'entrée de la deuxième chambre.The invention relates to an electrical circuit breaker with a boot made of molded insulating material containing: - a first arc-forming chamber delimited transversely by the side walls of the housing and containing a separable contact system, - a second arc extinguishing chamber communicating with the first chamber and comprising a stack of arc deionization sheets, - an exhaust orifice made in the housing to communicate the outlet of the second chamber with the external environment, - Said first chamber being provided insulating means for guiding the arc towards the entrance to the second chamber.
Selon le brevet français N 1.331.783, les moyens de guidage de L'arc sont constitués par une paire de joues isolantes s'étendant parallelement~l'une- à L'autre dans le sens de déplacement de l'arc. La fonction principale de ces joues consiste à guider L'arc pendant son allongement de la zone des contacts vers la deuxième chambre d'extinction. Ces joues peuvent être en matériau céramique autorisant une absorption de l'énergie de L'arc, ou en matériau gazogène provoquant un effet gazogène qui propulse l'arc vers les tôles de la deuxième chambre.Un intervalLe separe chaque joue de la paroi latérale correspondante du boîtier pour former un trajet de recyclage des gaz désionisés Cet intervalle communique avec la zone des contacts grâce à une découpe ou échancrure ménagée à la base de chaque joue. Cet agencement à joues rapportées nécessite un positionnement précis- des deux joues tors de l'assemblage du disjoncteur, un montage incorrect pouvant perturber le recyclage des gaz désionisés vers ta zone des contacts.According to French patent N 1,331,783, the means for guiding the arc consist of a pair of insulating cheeks extending parallel ~ one to the other in the direction of movement of the arc. The main function of these cheeks is to guide the arc during its elongation from the contact area to the second extinguishing chamber. These cheeks can be made of ceramic material allowing an absorption of the energy of the arc, or gasogenic material causing a gasogenic effect which propels the arc towards the sheets of the second chamber. An interval Separates each cheek from the corresponding side wall of the housing to form a recycling path for deionized gases This interval communicates with the contact area by means of a cutout or notch formed at the base of each cheek. This arrangement with attached cheeks requires precise positioning of the two twisted cheeks of the circuit-breaker assembly, an incorrect mounting which may disturb the recycling of the deionized gases to your contact area.
Le remplacement des joues de guidage rapportées par des joues intégrées aux parois- du boitier est également possible tel que décrit dans le brevet français N 2.096.279. La section de la chambre de formation d'arc est agencée en forme de tuyère transversalement à la direction de déplacement de l'arc. Ce dispositif présente deux inconvénients majeurs : - le premier est celui de l'absence de conduits de recyclage des gaz froids avec l'impossibilité de régénérer la zone de séparation des contacts; - le deuxième inconvénient concerne le moulage des parois du boîtier. Le moulage de pièces planes à épaisseur variable, notamment au niveau du col de la tuyère, pose des problèmes de déformation Locale (retassure) et de non planéité.The replacement of the attached guide cheeks with cheeks integrated into the walls of the housing is also possible as described in French patent N 2,096,279. The section of the arc-forming chamber is arranged in the form of a nozzle transversely to the direction of movement of the arc. This device has two major drawbacks: - the first is that of the absence of cold gas recycling conduits with the impossibility of regenerating the contact separation zone; - The second drawback concerns the molding of the walls of the housing. The molding of flat parts with variable thickness, in particular at the level of the throat of the nozzle, poses problems of Local deformation (shrinkage) and non-flatness.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation dun disjoncteur miniature à chambre de formation d'arc améliorée à montage rapide.The object of the invention is to remedy these drawbacks and to make it possible to produce a miniature circuit breaker with an improved arc-forming chamber with rapid assembly.
Le disjoncteur est caractérisé en ce que les moyens de guidage de L'arc comportent deux séries de nervures soLidarisées aux faces internes opposées des pa ois latérales de délimita- tion de la première chambre pour confiner un couloir central dans Lequel se développe L'arc après séparation desdits contacts, La largeur L dudit couloir étant inférieure à L'écar- tement entre les parois latérales, et que des encoches semiouvertes délimitent les nervures de chaque série-pour former des conduits de part et d-'autre dudit couloir pour le recyclage des gaz désionisés vers la zone des contacts.The circuit breaker is characterized in that the means for guiding the arc comprise two series of ribs solidified on the opposite internal faces of the lateral walls delimiting the first chamber in order to confine a central corridor in which the arc develops. separation of said contacts, the width L of said corridor being less than the spacing between the side walls, and that semi-open notches delimit the ribs of each series-to form conduits on either side of said corridor for recycling deionized gases to the contact area.
La présence des encoches constitue ainsi une réserve de gaz froid désionisé , et évite les problèmes de moulage grâce à la faible épaisseur des nervures délimitées par les encoches.The presence of the notches thus constitutes a reserve of deionized cold gas, and avoids the problems of molding thanks to the small thickness of the ribs delimited by the notches.
La géométrie des nervures autorise d'autre part un allongement important des lignes de fuite entre les contacts, ce qui est impossible dans le cas de joues planes. Une partie des nervures peut avoir une forme s'étendant parallèlement aux lignes équipotentielles du champ électrique engendré dans la chambre de formation d'arc après séparation des contacts. The geometry of the ribs also allows a significant elongation of the vanishing lines between the contacts, which is impossible in the case of flat cheeks. Part of the ribs can have a shape extending parallel to the equipotential lines of the electric field generated in the arc-forming chamber after separation of the contacts.
La forme, la disposition et le nombre des nervures peuvent être modifiés en fonction des performances demandées au disjoncteur.The shape, the arrangement and the number of ribs can be modified according to the performances requested from the circuit breaker.
Selon un premier mode de réalisation, les nervures présentent de chaque côté du couloir une structure arborescente en forme de labyrinthe ou de chicane.According to a first embodiment, the ribs have on each side of the corridor a tree structure in the form of a labyrinth or a baffle.
Selon un autre mode, les nervures sont rectilignes et s'étendent selon des directions divergentes vers la deuxième chambre.According to another mode, the ribs are rectilinear and extend in divergent directions towards the second chamber.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de deux modes de mise en oeuvre de L'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans Lesquels : - la figure 1 est une vue partielle d'un disjoncteur équipé d'une chambre de formation d'arc selon l'invention, lwune des parois du bottier étant supposée enlevée; - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe respectivement selon les lignes II-II, III-III, IV-IV de la fig. 1; - la figure 5 représente la circulat-ion des gaz pour differentes positions de l'arc dans la chambre de formation selon la fig. 1, les contacts étant en position séparée; - ta figure 6 montre une variante de réalisation.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of two embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples and represented in the appended drawings, in which: - Figure 1 is a partial view of a circuit breaker equipped with an arc-forming chamber according to the invention, one of the walls of the case being assumed to be removed; - Figures 2 to 4 are sectional views respectively along lines II-II, III-III, IV-IV of FIG. 1; - Figure 5 shows the gas circulation for different positions of the arc in the formation chamber according to fig. 1, the contacts being in the separated position; - Your Figure 6 shows an alternative embodiment.
Sur les figures 1 à 5, un pôle de disjoncteur miniature est logé dans un boîtier 10 en matériau isolant moulé dont la partie inférieure renferme une première chambre 12 de formation d'arc communiquant avec l'entrée d'une deuxième chambre 14 d'extinction d'arc. Un orifice 16 d'échappement est ménagée dans le boitier 10 pour faire communiquer la sortie de
la deuxième chambre 14 avec le milieu extérieur. Entre la première chambre 12 de formation d'arc et le compartiment 18 supérieur de logement du mécanisme s'étend une cloison 20 de subdivision du boîtier 10, qui limite les fuites de gaz engendrées par- l'arc dans la chambre 12 vers le compartiment 18. La cloison 2O en matériau isolant est dotée d'une lumière 22 de passage d'un bras de contact 24 monté à pivotement sur un axe 26 et actionné par le mécanisme entre les positions de fermeture et d'ouverture.La lumière 22 présente une forme allongée dans la direction de débattement du bras de contact 24.In FIGS. 1 to 5, a miniature circuit breaker pole is housed in a housing 10 of molded insulating material, the lower part of which encloses a first arc-forming chamber 12 communicating with the input of a second extinguishing chamber 14 arc. An exhaust port 16 is provided in the housing 10 to communicate the outlet of
the second bedroom 14 with the outside environment. Between the first arc-forming chamber 12 and the upper compartment 18 for housing the mechanism extends a partition 20 for subdivision of the housing 10, which limits the gas leaks caused by the arc in the chamber 12 towards the compartment 18. The partition 2O made of insulating material is provided with a port 22 for the passage of a contact arm 24 pivotally mounted on an axis 26 and actuated by the mechanism between the closed and open positions. The port 22 has an elongated shape in the direction of movement of the contact arm 24.
La deuxième chamb-re 1-4 d'extinction d'arc est constituée par un empilage de tôles 28 en désionisation s'étendant parallèlement au fond 30 du boîtier 10. Au-dessus de la chambre 14 est agence un declencheur électromagnétique 32 destiné à coopérer avec un Levier 34 de déclenchement du mécanisme en présence d'un courant de défaut.The second arc extinguishing chamber 1-4 is constituted by a stack of sheets 28 in deionization extending parallel to the bottom 30 of the housing 10. Above the chamber 14 is arranged an electromagnetic trip device 32 intended for cooperate with a lever 34 for triggering the mechanism in the presence of a fault current.
L'extrémité libre du bras de contact 24 qui pénètre dans La première chambre 12 de formation d.'arc par la lumière 22 de la cloison 20, est conformée en contact mobile 36 coopérant avec un contact principal fixe 38 associé à un contact d'arc 40 fixe ou semi-fixe. L'une des extrémités de la bobine 42 de commande du déclencheur 32 est reliée à une plage 44 d'une borne 46 de raccordement, tandis que L'autre extrémité est connectée au contact fixe 38. Un tel disjoncteur est bien connu des spécialistes, et il est inutile de décrire plus en détail son agencement ou son fonctionnement.The free end of the contact arm 24 which penetrates into the first chamber 12 of arc formation by the light 22 of the partition 20, is shaped as a movable contact 36 cooperating with a fixed main contact 38 associated with a contact. arc 40 fixed or semi-fixed. One of the ends of the release control coil 42 is connected to a pad 44 of a connection terminal 46, while the other end is connected to the fixed contact 38. Such a circuit breaker is well known to specialists, and there is no need to describe in more detail its arrangement or operation.
Selon l'invention, la premi-ère chambre 12 de formation d'arc est équipée de moyens de guidage de L'arc vers L'entrée de la deuxième chambre 14. Ces moyens de guidage comportent deux séries de nervures 50a, 50b intégrées aux faces internes opposées des parois latérales 52, 54 de délimitation de la première chambre 12. Les nervures 50a, 50b sont agencées symétriquement par rapport au plan médian de trace XX', de manière à confiner un couloir 56 central dans lequel se développe liarc après séparation des contacts. 36, 40. Les parois latérales 52, 54 font partie des deux coquilles de constitution du boîtier 10, et les nervures 50a, 50b - viennent directement de mouLage avec les coquilles correspondantes.La largeur L du couloir 56 est inferieure à l'écartement entre les parois 52, 54, et l'épaisseur des nervures 50a, 50b est assez mince pour éviter les problèmes de moulage, notamment de retassure sur la face externe des parois 52, 54, et de défaut de planéité du boîtier 10.According to the invention, the first arc-forming chamber 12 is equipped with means for guiding the arc towards the entrance to the second chamber 14. These guide means comprise two series of ribs 50a, 50b integrated into the opposite internal faces of the side walls 52, 54 delimiting the first chamber 12. The ribs 50a, 50b are arranged symmetrically with respect to the median plane of trace XX ', so as to confine a central corridor 56 in which the arc develops after separation contacts. 36, 40. The side walls 52, 54 are part of the two shells constituting the housing 10, and the ribs 50a, 50b - come directly from molding with the corresponding shells. The width L of the corridor 56 is less than the spacing between the walls 52, 54, and the thickness of the ribs 50a, 50b is thin enough to avoid the problems of molding, in particular of shrinkage on the external face of the walls 52, 54, and of the flatness of the housing 10.
Les nervures 50a, 50b de chaque série sont délimitées par des encoches 58a, 58b semi-ouvertes formant des conduits de part et d'autre du couloir 56 pour le recyclage des gaz désionisés vers la zone des contacts 38, 40, 36-.The ribs 50a, 50b of each series are delimited by semi-open notches 58a, 58b forming conduits on either side of the corridor 56 for recycling the deionized gases to the contact area 38, 40, 36-.
Sur les figures 1 à 5, les nervures 50a, 50b présentent une structure arborescente en forme de labyrinthe dont les rami fications sont dirigées vers l'entrez de la deuxième chambre 14. Les ramifications éLémentaires sont reliées à une branche 60 commune s'étendant selon une direction sensiblement parallèle aux lignes équipotentielles du champ électrique engendré dans la premiè e chambre 12 en position d'ouverture des contacts 36, 40. La branche 6G peut également rejoindre ou se trouver au-voisinage de La cloison 20 de subdivision séparant la première chambre 12 du compartiment 18 supérieur.In FIGS. 1 to 5, the ribs 50a, 50b have a tree-like structure in the shape of a labyrinth, the ramifications of which are directed towards the center of the second chamber 14. The elementary ramifications are connected to a common branch 60 extending along a direction substantially parallel to the equipotential lines of the electric field generated in the first chamber 12 in the open position of the contacts 36, 40. The branch 6G can also join or be in the vicinity of the partition 20 of subdivision separating the first chamber 12 of upper compartment 18.
La figure 5 montre la circulation des gaz dans la chambre 12 pour différentes positions de L'arc après séparation des contacts 36, 40. La présence de la branche 60 au voisinage de la zone des contacts 36, 40 engendre un effet gazogène qui favorise la commutation rapide de liarc 61 sur la corne d'arc inférieure 62 (voir position 2). L'effet gazogène provoque une augmentation de pression à L'intérieur de la chambre 12 qui tend à chasser L'arc 1 vers l'entrée de la deuxième chambre 14 (voir positions successives 3 et 4). Le rôle des nervures 50a, 50b consiste exclusivement à guider L'arc 61 dans le couloir 56 à partir de la zone des contacts 36, 40 vers les tôles de désionisation 28.L'extinction de l'arc se produit à L'intérieur de la deuxième chambre 14, après son refroidissement par les tôles 28 (voir position 5). FIG. 5 shows the gas circulation in the chamber 12 for different positions of the arc after separation of the contacts 36, 40. The presence of the branch 60 in the vicinity of the zone of the contacts 36, 40 generates a gas-generating effect which promotes the quick switching of the arc 61 on the lower arc horn 62 (see position 2). The gas-generating effect causes an increase in pressure inside the chamber 12 which tends to drive the arc 1 towards the entrance to the second chamber 14 (see successive positions 3 and 4). The role of the ribs 50a, 50b consists exclusively in guiding the arc 61 in the corridor 56 from the zone of the contacts 36, 40 towards the deionization plates 28. The extinction of the arc occurs inside the second chamber 14, after being cooled by the sheets 28 (see position 5).
Le recyclage des gaz désionisés (voir flèches en pointiLle) s'effectue ensuite à l'intérieur des encoches 58a, 58b en direction de la zone des contacts 40, 36, ces derniers étant en position d'ouverture. Le creux des encoches 58a, 58b constitue ainsi une réserve de gaz frais.The recycling of the deionized gases (see dotted arrows) is then carried out inside the notches 58a, 58b in the direction of the area of the contacts 40, 36, the latter being in the open position. The hollow of the notches 58a, 58b thus constitutes a reserve of fresh gas.
SeLon une variante de réaLisation (non représentée), chaque série de nervures 50a, 50b fait partie d'un support distinct, accolé contre la face interne de la paroi 52, 54 correspon- date du boîtier 10. Le matériau du support peut être different de celui du boîtier 10, notamment en ce qui concerne les propriétés gazogènes.According to a variant embodiment (not shown), each series of ribs 50a, 50b forms part of a separate support, placed against the internal face of the wall 52, 54 corresponding to the housing 10. The material of the support may be different that of the housing 10, in particular as regards the gas-generating properties.
La forme, la disposition et le nombre de nervures 50a, 50b et d'encoches 58a, 58b peuvent bien entendu être modifiés en fonction des performances du disjoncteur. Selon la figure 6, Les nervures 58a de La première chambre 12 sont recti
Lignes et s'étendent vers les tôles 28 de la deuxième chambre 14 selon des directions divergentes. Le contact fixe 38 est porté par la corne d'arc inférieure 62, et le bras de contact 24 mobiLe pivote dans le sens horaire vers La position d'ouverture. L'ouverture des encoches 58a ménagées entre les nervures 50a varie en fonction de la position de l'arc dans la première chambre 12. L'ouverture augmente avec l'allongement de t'arc, en étant maximum au niveau de l'entrée de la deuxième chambre14 et minimum au voisinage de la zone des contacts 36, 38. Les flèches indiquent le trajet de recyclage des gaz frais vers la zone des contacts 36, 38, la circulation s'effectuant dans le creux des encoches 58a.The shape, the arrangement and the number of ribs 50a, 50b and notches 58a, 58b can of course be modified according to the performance of the circuit breaker. According to Figure 6, the ribs 58a of the first chamber 12 are recti
Lines and extend towards the sheets 28 of the second chamber 14 in divergent directions. The fixed contact 38 is carried by the lower arcing horn 62, and the contact arm 24 moviLe pivots clockwise towards the open position. The opening of the notches 58a formed between the ribs 50a varies depending on the position of the arc in the first chamber 12. The opening increases with the elongation of the arc, being maximum at the entry of the second chamber14 and minimum in the vicinity of the contact zone 36, 38. The arrows indicate the path for recycling the fresh gases towards the contact zone 36, 38, the circulation taking place in the hollow of the notches 58a.
L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits, mais elle s'étend bien au contraire à toute autre variante restant dans le cadre des équivalences, notamment celle da-ns laquelle ta disposition des nervures 50a, 50b forme des chicanes. The invention is of course in no way limited to the embodiments more particularly described, but it extends quite the contrary to any other variant remaining within the framework of equivalences, in particular that in which your arrangement of the ribs 50a , 50b forms baffles.
Claims (9)
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Publication Number | Publication Date |
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FR2575861B1 FR2575861B1 (en) | 1987-01-16 |
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