FR2595164A1 - Current cutting apparatus with static switch and integrated protection circuit breaker - Google Patents

Current cutting apparatus with static switch and integrated protection circuit breaker Download PDF

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Abstract

The apparatus includes a static switch 56 and a pair of mechanical contacts 22, 24 electrically connected in series. The static switch 56 is housed in a compartment 68 towards the bottom of the moulded casing 12 of the apparatus, in thermal contact with an external metal plate 16. The housing 68 of the static switch 56 is separated by an insulating partition 14 from the remaining portion of the moulded casing 12, which contains the contacts 22, 24, their control mechanism 30, the cut-off chamber 26 and the trip 32. The power terminals and the control terminals of the static switch 56 are arranged on the small lateral faces of the casing 12 on either side of the plane of travel of the moving contact 22, which extends parallel to these small lateral faces.

Description

APPAREIL DE COUPURE DE COURANT A COMMUTATEUR STATIQUE ET
DISJONCTEUR DE PROTECTION INTEGRE.
CURRENT SWITCHING APPARATUS WITH STATIC SWITCH AND
INTEGRATED PROTECTION CIRCUIT BREAKER.

L'invention est relative à un appareil de coupure de courant basse tension à boitier modulaire ayant une face avant, deux grandes faces latérales parallèles, et deux petites faces latérales, présentant cnacune un décrochement pour le logement d'une paire de bornes de puissance et d'une paire de bornes de commande, lesdits décrochements etant disposes à l'oppose de la face avant vers la partie arrière du boîtier, dans lequel boîtier sont loges et connectés en série un commutateur statique et une paire de contacts séparables actionnes par un.mécanisme ayant une manette de commande, disposee sur ladite face avant et un déclencheur provoquant la séparation des contacts lors d'un défaut en protégeant le conmutateur statique.The invention relates to a low-voltage current cutting device with modular housing having a front face, two large parallel side faces, and two small side faces, each having a recess for housing a pair of power terminals and a pair of control terminals, said recesses being arranged opposite the front face towards the rear part of the housing, in which housing are housed and connected in series with a static switch and a pair of separable contacts actuated by one. mechanism having a control handle, arranged on said front face and a trigger causing the separation of the contacts in the event of a fault while protecting the static switch.

Un appareil du genre mentionné, par exemple décrit dans le brevet français N 2.533.363, permet une ouverture et une fermeture d'un circuit par la commande d'un commutateur statique, éventuellement télécommandé. Lors d'un défaut les contacts séparables s'ouvrent automatiquement en protégeant le commutateur statique 56 et en interrompant le circuit. La commande des contacts séparables peut etre manuelle à l'aide d'une manette disposée sur la face avant de l'appareil. Le commutateur statique est logé à l'intérieur du boitier moule dans un compartiment prévu sous l'une des bornes, mais cette disposition peut etre à l'origine d'échauffements préjudiciables au bon fonctionnement de l'appareil et nécessite de plus une augmentation du profil du boitier.An apparatus of the kind mentioned, for example described in French patent N 2,533,363, allows a circuit to be opened and closed by the control of a static switch, possibly remotely controlled. In the event of a fault, the separable contacts open automatically, protecting the static switch 56 and interrupting the circuit. The control of the separable contacts can be manual using a lever arranged on the front face of the device. The static switch is housed inside the mold case in a compartment provided under one of the terminals, but this arrangement can cause overheating detrimental to the proper functioning of the device and also requires an increase in the profile of the case.

La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un appareil à commutateur statique et disjoncteur intégré permettant un ref-roidissement efficace du commutateur statique tout en respectant un gabarit standard.The present invention aims to allow the realization of an apparatus with static switch and integrated circuit breaker allowing efficient cooling of the static switch while respecting a standard template.

L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que ledit boitier présente dans sa partie arrière un premier logement délimité par une plaque métallique externe formant le fond du boîtier et une cloison intermjdiaire de séparation d'un deuxième logement, et que le commutateur statique est disposé dans ledit premier logement au contact thermique de la plaque métallique, lesdits contacts separables étant loges dans le deuxième logement.The apparatus according to the invention is characterized in that said housing has in its rear part a first housing delimited by an external metal plate forming the bottom of the housing and an intermediate partition separating a second housing, and that the static switch is disposed in said first housing in thermal contact with the metal plate, said separable contacts being housed in the second housing.

Le refroidissement peut etre renrorcé en accolant à la plaque métallique externe un radiateur et la protection du commutateur statique peut etre réalisée en prévoyant un circuit de shuntage du commutateur statique qui est mis en circuit par la commutation de l'arc tire entre les contacts vers une corne d'arc. Les bornes de puissance et les bornes de commande du commutateur statique sont disposées sur les petites faces latérales du boitier, tandis que le contact mobile se débat dans un plan parallèle à ces petites faces latérales. Pour limiter la dimension du boitier dans la direction des petites faces latérales, le déclencheur thermique, notamment la bilame, est déplacée dans un plan adjacent.La corne de captage de l'arc présente en direction du contact mobile un bossage constituant un point e reamorçage privilégie de l'arc au cours de l'ouverture du contact mobile, évitant ainsi tout réamorçage sur le contact fixe et une mise en circuit intempestive du commutateur statique.Cooling can be reinstated by attaching a radiator to the external metal plate and protection of the static switch can be achieved by providing a shunt circuit for the static switch which is switched on by switching the arc drawn between the contacts to a bow horn. The power terminals and the control terminals of the static switch are arranged on the small side faces of the box, while the movable contact struggles in a plane parallel to these small side faces. To limit the size of the case in the direction of the small side faces, the thermal trip device, in particular the bimetallic strip, is moved in an adjacent plane. The arc capture horn has a boss in the direction of the movable contact constituting a re-priming point favors arcing during the opening of the movable contact, thus avoiding any re-ignition on the fixed contact and an untimely switching on of the static switch.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement ae la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donne à titre d'exemple non limitatif et représente aux dessins annexés! dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partiellement arrache en élevation de l'appareil selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan de la figure 1; - la figure 3 est une vue de gauche de l'appareil selon la figure 1; - la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2, à echelle agrandie - la figure 5 montre le schéma electrique de l'appareil selon la figure 1.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the following description of an embodiment of the invention, given by way of non-limiting example and shown in the attached drawings! in which: - Figure 1 is a schematic view partially broken away in elevation of the apparatus according to the invention; - Figure 2 is a plan view of Figure 1; - Figure 3 is a left view of the apparatus according to Figure 1; - Figure 4 is a section along line IV-IV of Figure 2, on an enlarged scale - Figure 5 shows the electrical diagram of the apparatus according to Figure 1.

Sur les figures, un pâle 10 d'un appareil modulaire à boitier moulé 12 presente une face avant 18 traversee par une manette de commande 20. La face arrière du boîtier 12 est constitue par une plaque métallique 16, qui confine avec une cloison intermédiaire isolante 14, parallele à la plaque 1 6, un logement 68 de faible profondeur. Dans la partie restante du boîtier moulé 12 sont loges une paire de contacts 22, 24, une chambre de coupure 26 à toles 28 de désionisation de l'arc tire entre les contacts 22, 24, et un mecanisme de manoeuvre 30 actionné par la manette 20 et par undéclencheur 32.Le déclencheur 32 est constitué par une bilame 34 et une bobine 36 connectées en série avec les contacts 22, 24 entre des bornes de puissance 33, 40 du pôle. La chambre de coupure 26 est encadree par deux cornes, inférieuré 39 et superieure 41, s'éteDåant parallèlement aux tôles 28 et à la cloison 14.In the figures, a blade 10 of a modular apparatus with molded case 12 has a front face 18 crossed by a control handle 20. The rear face of the case 12 is constituted by a metal plate 16, which confines with an insulating intermediate partition 14, parallel to the plate 1 6, a housing 68 of shallow depth. In the remaining part of the molded housing 12 are housed a pair of contacts 22, 24, a breaking chamber 26 with metal sheets 28 for deionization of the arc pulls between the contacts 22, 24, and an operating mechanism 30 actuated by the lever. 20 and by a trip device 32. The trip device 32 is constituted by a bimetallic strip 34 and a coil 36 connected in series with the contacts 22, 24 between power terminals 33, 40 of the pole. The breaking chamber 26 is framed by two horns, lower 39 and upper 41, extending parallel to the sheets 28 and to the partition 14.

Le mecanisme 30 comporte un bras de contact 42 portant le contact mobile 24 et.mont à pivotement sur un levier coude 44 accouple par un étrier 46 à la manette 20. Un levier de déclenchement 48 est monte à pivotement sur un axe 50 et coopère avec l'extrémité du bras de contact 42 pour solidariser ce dernier au levier coudé 44. Un verrou 52 coopère avec le levier de declenchement 48, ce verrou pouvant etre actionné par la bilame 34 en cas de surcharge ou par le declencheur électromagnetique à bobine 36. La libération du verrou 52 provoque le pivotement du levier de déclenchement 48 et l'ouverture du contact mobile 24 sous l'action d'un ressort (non représenté).Un commutateur statique 56, tel qu'un triac ou une paire de thyristors en tete bêche, est connecte électriquement en série des contacts 22, 24 et des déclencheurs 34, 36. L'électrode de commande du commutateur statique 56 est reliée par des conducteurs 58 à des bornes de commande 59, 60. Le commutateur statique 56 est connecté électriquement dans le circuit principal entre le contact fixe 22 et la borne 40. Le contact mobile 24 est relié à la borne opposée 33 à travers la bobine 36 et la bilame 34. Le courant entrant à un instant donné par la borne 38 parcourt la bilame 34, la bobine 36, les contacts 22, 24, le commutateur 56 pour sortir par la borne 40. La corne d'arc supérieure 41 est raccordée a la borne 33, tandis que la corne d'arc inférieure 39 se prolonge jusqu'au voisinage du contact fixe 22 en étant séparé de ce dernier par un faible intervalle 66.La corne d'arc inférieure 39 est de plus reliée par un conducteur 62 a' un point de raccordement 64 du circuit principal situé entre le commutateur statique 56 et la borne 40. L'extrémité de la corne 39 en regard du contact fixe 22 présente une saillie 70 en direction du contact mobile qui constitue un point de réamorçage privilégié lors de l'ouverture des contacts. The mechanism 30 includes a contact arm 42 carrying the movable contact 24 and pivotally mounted on an elbow lever 44 is coupled by a stirrup 46 to the lever 20. A trigger lever 48 is pivotally mounted on an axis 50 and cooperates with the end of the contact arm 42 to secure the latter to the bent lever 44. A lock 52 cooperates with the release lever 48, this lock being able to be actuated by the bimetallic strip 34 in the event of overload or by the electromagnetic trip device with coil 36. The release of the lock 52 causes the trigger lever 48 to pivot and the movable contact 24 to open under the action of a spring (not shown). A static switch 56, such as a triac or a pair of thyristors in head to tail, is electrically connected in series with contacts 22, 24 and trip devices 34, 36. The control electrode of the static switch 56 is connected by conductors 58 to control terminals 59, 60. The static switch 56 is connected ele ctrically in the main circuit between the fixed contact 22 and the terminal 40. The movable contact 24 is connected to the opposite terminal 33 through the coil 36 and the bimetallic strip 34. The current entering at a given time by the terminal 38 flows through the bimetallic strip 34, the coil 36, the contacts 22, 24, the switch 56 to exit via terminal 40. The upper arc horn 41 is connected to terminal 33, while the lower arc horn 39 extends to vicinity of the fixed contact 22, being separated from the latter by a small gap 66. The lower arcing horn 39 is moreover connected by a conductor 62 to a connection point 64 of the main circuit located between the static switch 56 and the terminal 40. The end of the horn 39 opposite the fixed contact 22 has a projection 70 in the direction of the movable contact which constitutes a privileged re-ignition point when the contacts are opened.

Un tel appareil de courant est décrit en détail dans le brevet français précité, auquel on se referera avantageusement pour la compréhension du fonctionnement. Il suffit de rappeler que le commutateur statique 56 permet une télécommande d'ouverture et de fermeture de l'appareil en fonctionnement normal. En cas de défaut la bilame 34 ou la bobine 36 provoque l'ouverture automatique des contacts 22, 24 et la commutation rapide de l'arc sur la corne 39 mettant en circuit le circuit 39, 62, de shuntage au commutateur statique 56, lequel est ainsi protégé efficacement contre les courants de surcharge et de courtcircuit susceptibles de le détruire.Such a current device is described in detail in the aforementioned French patent, which will advantageously be referred to for understanding the operation. It suffices to recall that the static switch 56 allows a remote control for opening and closing the device in normal operation. In the event of a defect the bimetallic strip 34 or the coil 36 causes the automatic opening of the contacts 22, 24 and the rapid switching of the arc on the horn 39 putting the circuit 39, 62 into circuit, bypassing the static switch 56, which is thus effectively protected against overload and short-circuit currents liable to destroy it.

En se référant plus particulierement aux figures 1 à 3, on voit que le boîtier 12 comporte deux grandes faces latérales parallèles 72, 74 et deux petites faces latérales parallèles 7O, 78 ayant des décrochements 80 délimitant une partie élargie du côté du fond du boîtier 12. Les bornes de puissance 33, 40 sont disposées du coté de la petite paroi latérale 76 dans la partie élargie 80 du boîtier, tandis que les bornes de commande 59, o0 sont disposées du coté opposé vers la petite paroi latérale 78. Referring more particularly to Figures 1 to 3, we see that the housing 12 has two large parallel side faces 72, 74 and two small parallel side faces 70, 78 having recesses 80 defining an enlarged portion on the bottom side of the housing 12 The power terminals 33, 40 are arranged on the side of the small side wall 76 in the enlarged part 80 of the housing, while the control terminals 59, 0 are arranged on the opposite side towards the small side wall 78.

La chambre de coupure 26, la bobine 36 et le mécanisme 30 sont superposés dans un plan parallèle aux petites faces latérales 76, 78 en étant intercalés entre la cloison intermédiaire 14 et la manette 20. La bilame 34 est décalée latéralement de ce pla-n pour réduire la dimension du boîtier 12 dans la direction des petites faces latérales 76, 78. Sur la figure 4, la bilame 34 a été représentée dans le plan en trait discontinu pour faciliter la compréhension du fonctionnement. Le plan de débattement du contact mobile 22 est parallèle aux petites faces latérales 76, 78. La partie élargie 80 du boîtier 12 présente des encoches 82 liberant la partie centrale de la plaque métallique 16 adjacente aux bords des parois 7, 78.Ces parties dégagées de la plaque métallique 16 présentent des trous 84 pour le passaye de vis de fixation, notamment sur un radiateur (non représenté) accolé à la plaque métallique 16.The breaking chamber 26, the coil 36 and the mechanism 30 are superimposed in a plane parallel to the small lateral faces 76, 78 being interposed between the intermediate partition 14 and the lever 20. The bimetallic strip 34 is offset laterally from this pla-n to reduce the size of the housing 12 in the direction of the small side faces 76, 78. In Figure 4, the bimetallic strip 34 has been shown in the plane in broken lines to facilitate understanding of operation. The travel plane of the movable contact 22 is parallel to the small lateral faces 76, 78. The enlarged part 80 of the housing 12 has notches 82 releasing the central part of the metal plate 16 adjacent to the edges of the walls 7, 78. of the metal plate 16 have holes 84 for the passaye of fixing screws, in particular on a radiator (not shown) attached to the metal plate 16.

La disposition des bornes de puissance 38, 40 et des bornes de commande 59, 60 sur les petites faces latérales 76, 78 et le fait d'intercaler entre ces bornes la bilame 34 et l'empilage constitué par la chambre 26 la bobine 36 et le mécanisme 30. The arrangement of the power terminals 38, 40 and of the control terminals 59, 60 on the small lateral faces 76, 78 and the fact of interposing between these terminals the bimetallic strip 34 and the stack formed by the chamber 26 the coil 36 and the mechanism 30.

permettent un agencement compact respectant les dimensions conventionnelles de tels appareils. La manette 20 disposée en face avant permet une commande manuelle d'ouverture et de fermeture de l'appareil. La forme particulière du boîtier 12 permet un alignement d'une série d'appareils, les grandes faces latérales 72, 74 des appareils successifs étant accolées les unes aux autres. Le commutateur statique 55 est disposé dans un logement séparé facilement accessible de I'extrieur. allow a compact arrangement respecting the conventional dimensions of such devices. The handle 20 disposed on the front allows manual control of opening and closing of the device. The particular shape of the housing 12 allows an alignment of a series of devices, the large lateral faces 72, 74 of the successive devices being placed side by side. The static switch 55 is placed in a separate housing that is easily accessible from the outside.

L'invention est nullement limite au mode de mise en oeuvre plus particulierement décrit, mais elle s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. The invention is in no way limited to the mode of implementation more particularly described, but it extends to any variant remaining within the framework of equivalences.

Claims (8)

REVNDICATIONSREVNDICATIONS 1. Appareil de coupure de courant basse tension à boîtier 1. Low voltage current cut-off device with housing modulaire (12) ayant une face avant (18), deux grandes faces modular (12) having a front face (18), two large faces latérales parallèles (72, 74), et deux petites faces latérales parallel sides (72, 74), and two small side faces (76, 78), présentant chacune un décrochement (80) pour le (76, 78), each having a recess (80) for the logement d'une paire de bornes de puissance (38, 40) et d'une housing a pair of power terminals (38, 40) and a paire de bornes de commande (59, 60), lesdits décrochements pair of control terminals (59, 60), said recesses étant disposés à l'opposé de la face avant vers la partie arrière being arranged opposite the front face towards the rear part du boitier dans lequel boîtier (12) sont logées et connectés en of the case in which case (12) are housed and connected in série un commutateur statique (56) et une paire de contacts a static switch (56) and a pair of contacts réparables (22, 24) actionnés par un mécanise (30) ayant une repairable (22, 24) actuated by a mechanized (30) having a manette (20) de commande, disposée sur ladite face avant (18) et control handle (20), disposed on said front face (18) and un déclencheur (32) provoquant la séparation des contacts (22, a trigger (32) causing the separation of the contacts (22, 24) lors d'un défaut en protégeant le commutateur statique (56), 24) during a fault by protecting the static switch (56), caractérisé en ce que ledit boltier (12) présente dans sa partie characterized in that said bolt (12) has in its part arrière un premier logement (68) délimité par une plaque (16) rear a first housing (68) delimited by a plate (16) métallique externe formant le fond du boîtier et une cloison 3 intermédiaire (14) de séparation d'un deuxième logement, et que  external metal forming the bottom of the housing and an intermediate partition 3 (14) for separating a second housing, and le commutateur statique (56) est disposé dans ledit premier the static switch (56) is arranged in said first logement (58) au contact thermique de la plaque métallique (lu),  housing (58) in thermal contact with the metal plate (lu), lesdits contacts séparables (22, 24) étant logés dans le said separable contacts (22, 24) being housed in the deuxième logement. second home. 2. Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en 2. Cutting device according to claim 1, characterized in ce qu'il comporte un circuit de shuntage (39, 62) du coiniutateur  that it includes a shunt circuit (39, 62) of the coiniuter statique (56), mis en circuit par commutation de l'arc tiré lors static (56), switched on by switching the arc drawn when de la séparation des contacts (22, 24) pour shunter et protéger separating the contacts (22, 24) to shunt and protect le commutateur statique (56) d'un courant de défaut. the static switch (56) for a fault current. 3. Appareil de coupure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 3. Cutting device according to claim 1 or 2, characterized en ce que le plan de débattement de l'un (22) desdits contacts est in that the deflection plane of one (22) of said contacts is parallèle auxdites petites faces latérales (76, 78) du boîtier parallel to said small side faces (76, 78) of the housing (12) portant les bornes de connexion (38, 40; 59, 60). (12) carrying the connection terminals (38, 40; 59, 60). 4. Appareil de coupure selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de coupure (26) disposée dans ledit deuxieme logement adjacent à la cloison intermédiaire (14), l'une des toles d'extrémité de ladite chambre appartenant au circuit de shuntage (39) du commutateur statique (56). 4. Cutting device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it comprises a cutting chamber (26) disposed in said second housing adjacent to the intermediate partition (14), one of the end plates of said chamber belonging to the shunting circuit (39) of the static switch (56). 5. Appareil de coupure selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déclencheur magnétique (36) et le mécanisme (30) sont superposés dans un plan entre la chambre de coupure (26) et la face avant (13) du boitier (12) et qu'un déclencheur thermique, telle qu'une bilame (34), est disposé dans un plan adjacent.5. Cutting device according to claim 4, characterized in that the magnetic trip device (36) and the mechanism (30) are superimposed in a plane between the cutting chamber (26) and the front face (13) of the housing (12 ) and that a thermal trip device, such as a bimetallic strip (34), is arranged in an adjacent plane. 6. Appareil de coupure selon 1 ' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux bornes de puissances (33, 4O) sont disposes sur l'une (75) des petites faces latérales du boîtier (12), les bornes de commande (59,60) étant disposées sur la petite face latérale oppose (78).6. Cut-off device according to any one of the preceding claims, characterized in that the two power terminals (33, 4O) are arranged on one (75) of the small side faces of the housing (12), the terminals of control (59,60) being arranged on the small opposite side face (78). 7. Appareil de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, carartérisé en ce que le shuntage du commutateur statique (56) s'effectue par commutation de l'arc sur une corne (39, 7) de guidage de l'arc disposée à proximité de l'un (22) desdits contacts et conformée de façon que dès la séparation des contacts la distance entre la corne (70) et l'autre desdits contacts (24) soit inférieure a la distance de séparation des contacts (22, 24) pour eviter tout réamorçage de l'arc sur les contacts.7. Cutting device according to any one of the preceding claims, characterized in that the shunting of the static switch (56) is effected by switching the arc on a horn (39, 7) for guiding the arc arranged near one (22) of said contacts and shaped so that as soon as the contacts are separated the distance between the horn (70) and the other of said contacts (24) is less than the separation distance between the contacts (22, 24) to avoid any re-ignition of the arc on the contacts. 8. Appareil de coupure selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite plaque métallique(16) présente sur les bords adjacents aux petites faces latérales (76, 78) des trous (84) de passage de vis de fixation d'un radiateur accolé à la face externe de la plaque et que lesdits épaulements (80) présentent des encoches (82) en regard desdits trous. 8. Cutting device according to any one of the preceding claims, characterized in that said metal plate (16) has on the edges adjacent to the small side faces (76, 78) holes (84) for the passage of fixing screws d 'a radiator attached to the external face of the plate and that said shoulders (80) have notches (82) opposite said holes.
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GB2075290A (en) * 1980-04-29 1981-11-11 Felten & Guilleaume Carlswerk Electronic tripping systems
EP0104981A1 (en) * 1982-09-17 1984-04-04 Merlin Gerin Electric circuit breaker with a remotely controlled static switching device

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