FR2655770A1 - MULTIPOLAR CIRCUIT BREAKER WITH GAS FILTER COMMON TO THE DIFFERENT POLES. - Google Patents
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Abstract
Un bloc additionnel 25 de filtrage est associé à un disjoncteur basse tension à boîtier moulé pour recevoir dans une chambre commune 26, dotée d'une grille de refroidissement, les gaz de coupure s'échappant pas les orifices 21,22,23, des trois pôles du disjoncteur.An additional filtering unit 25 is associated with a low voltage molded case circuit breaker to receive in a common chamber 26, provided with a cooling grid, the cut-off gases escaping from the orifices 21,22,23, of the three poles of the circuit breaker.
Description
L'invention est relative à un disjoncteur multipolaire basse tension àThe invention relates to a low-voltage multipole circuit breaker with
boîtier moulé, subdivisé par des cloisons isolantes en compartiments internes chacun associé à l'un des pôles, chaque compartiment contenant une paire de contacts séparables, un empilage de tôles de déionisation de l'arc, tiré lors de la séparation desdits contacts et un orifice d'échappement des gaz de coupure muni d'un premier dispositif de refroidissement de molded housing, subdivided by insulating partitions into internal compartments each associated with one of the poles, each compartment containing a pair of separable contacts, a stack of arc deionization plates, drawn during the separation of said contacts and an orifice cut-off gas exhaust provided with a first cooling device
ces gaz.these gases.
La coupure d'un courant de court-circuit avec ou sans limitation Cutting a short-circuit current with or without limitation
du courant, ne peut se faire qu'en absorbant de l'énergie. current, can only be done by absorbing energy.
L'ordre de grandeur de cette énergie est de une à deux fois l'énergie selfique du circuit acquise à la valeur du courant crête La coupure par un disjoncteur à arc revient à utiliser un plasma comme intermédiaire essentiel pour absorber cette énergie Si l'allongement de l'arc ne suffit pas pour assurer la coupure, celui-ci est forcé contre et dans une chambre de coupure Cette chambre est généralement constituée par un empilage de plaques métalliques, que l'arc, fractionné ou pas, The order of magnitude of this energy is from one to two times the inductive energy of the circuit acquired at the value of the peak current Cutting by an arc circuit breaker amounts to using a plasma as an essential intermediary to absorb this energy If the elongation of the arc is not enough to ensure cutting, it is forced against and in a breaking chamber This chamber is generally constituted by a stack of metal plates, whether the arc, split or not,
va chauffer, fondre et vaporiser en partie. will heat, melt and partially vaporize.
Tous ces phénomènes thermiques sont bien connus pour leurs All these thermal phenomena are well known for their
grandes capacités d'absorption d'énergie. great energy absorption capacities.
La colonne d'arc, portée à haute température (y 15000 K) dans un volume réduit, donne lieu à de fortes pressions et, afin de limiter ces pressions et pour contribuer au déplacement de l'arc dans la chambre, on prévoit des ouvertures spécialement étudiées qui permettent un écoulement d'une partie de ces gaz vers l'extérieur après qu'ils aient traversé un dispositif de The arc column, brought to high temperature (y 15000 K) in a reduced volume, gives rise to high pressures and, in order to limit these pressures and to contribute to the displacement of the arc in the chamber, openings are provided specially designed which allow a flow of some of these gases to the outside after they have passed through a
filtrage plus ou moins efficace pour les refroidir. more or less effective filtering to cool them.
Suivant les conditions d'installation, ces gaz encore chauds et ionisés peuvent constituer une gêne pour l'environnement et engendrer des effets nefastes tels que des incendies, amorçages, brûlures, pression dans les coffrets, courants de fuite pendant la coupure Une solution consiste à renforcer le dispositif de filtrage mais celui-ci devient rapidement trop volumineux et difficile à implanter pôle par pôle sur un disjoncteur Depending on the installation conditions, these still hot and ionized gases can be a nuisance for the environment and cause harmful effects such as fires, ignitions, burns, pressure in the boxes, leakage currents during cutting. One solution is to reinforce the filtering device but it quickly becomes too bulky and difficult to install pole by pole on a circuit breaker
multipolaire, sans pénaliser les conditions d'installation. multipolar, without penalizing the installation conditions.
La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de filtrage des gaz d'échappement qui soit efficace The present invention aims to allow the production of an efficient exhaust gas filtering device
et d'un encombrement réduit.and a reduced size.
Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que l'ensemble desdits orifices d'échappement débouchent dans une chambre commune aux différents pôles et communiquant avec le milieu ambiant par une ouverture de sortie des gaz et qu'un deuxième dispositif de refroidissement est disposé sur la trajectoire d'écoulement des gaz entre lesdits orifices The circuit breaker according to the invention is characterized in that all of said exhaust orifices open into a chamber common to the different poles and communicating with the ambient medium by a gas outlet opening and that a second cooling device is arranged. on the gas flow path between said orifices
d'échappement et ladite sortie.exhaust and said outlet.
Selon la présente invention les gaz chauds sont refroidis par un deuxième filtre commun à l'ensemble des pôles et l'encombrement de ce filtre commun est inférieur à celui de filtres complémentaires individuels équivalents L'invention est basée According to the present invention, the hot gases are cooled by a second filter common to all the poles and the size of this common filter is less than that of equivalent individual complementary filters. The invention is based
sur la constatation que lors de la coupure d'un courant de court- on the observation that when breaking a short-circuit current
circuit, par exemple triphasé, seul l'un des pôles est sollicité au maximum et la chambre commune de refroidissement ou de filtrage n'a pas besoin d'être adaptée à trois fois cette valeur maximale, mais seulement à deux fois Le coût et l'encombrement du filtre additionnel peuvent donc être réduits Il est possible de prévoir un tel filtre à demeure sur le disjoncteur, ou intégré à celui-ci, ou d'agencer ce filtre en bloc de filtrage complémentaire, qui peut être associé au disjoncteur ou au châssis de celui-ci, lors de conditions d'installation astreignantes, notamment à l'intérieur d'armoires soumises à des conditions climatiques exceptionnelles ou lors circuit, for example three-phase, only one of the poles is requested to the maximum and the common cooling or filtering chamber does not need to be adapted to three times this maximum value, but only to twice The cost and the space of the additional filter can therefore be reduced It is possible to provide such a permanent filter on the circuit breaker, or integrated therein, or to arrange this filter in a complementary filter block, which can be associated with the circuit breaker or chassis thereof, during demanding installation conditions, in particular inside cabinets subjected to exceptional climatic conditions or during
d'utilisations spéciales.special uses.
Le dispositif de refroidissement ou filtre commun comporte un empilage de grilles, préférentiellement métalliques, disposé sur l'ensemble des pôles du disjoncteur à une distance suffisante pour ménager un volume de répartition des gaz pouvant provenir de l'un quelconque des pôles lors de la coupure Ce volume est aussi fonction des pressions optimales recherchées The common cooling device or filter comprises a stack of grids, preferably metallic, disposed on all of the poles of the circuit breaker at a distance sufficient to provide a distribution volume of the gases which can come from any of the poles during switching off. This volume is also a function of the optimal pressures sought
pour ne pas réagir sur la qualité de la coupure. so as not to react to the quality of the cut.
Les gaz qui traversent le filtre sont chauds et partiellement ionisés, et selon un perfectionnement de l'invention la ou les grilles métalliques sont montées sur un support ou cadre isolant et peuvent être portées à un potentiel flottant, différent de celui de la masse, sans engendrer des courants de fuite et des The gases which pass through the filter are hot and partially ionized, and according to an improvement of the invention the metal grid (s) are mounted on an insulating support or frame and can be brought to a floating potential, different from that of the mass, without generate leakage currents and
risques d'amorçage.risk of priming.
Un deuxième volume est avantageusement ménage en aval de la grille du filtre pour assurer l'évacuation des gaz déjà refroidis vers l'extérieur Ce volume est défini selon les cas d'installation, notamment des conditions de sécurité à respecter pour assurer la double isolation vis-àvis d'une pièce en potentiel flottant et ayant des dimensions supérieures à 50 mm. Le calcul de la masse du filtre doit tenir compte de différents facteurs, en particulier de l'énergie rejetée à l'extérieur du disjoncteur par exemple de 5 à 10 % de l'énergie d'arc totale et de l'échauffement acceptable Le filtre peut être une grille unique ou tout autre matériau perforé ou poreux ou un empilage, par exemple de grilles accolées ou espacées Le trajet de gaz s'échappant du premier dispositif de refroidissement est avantageusement rectiligne à travers les deux volumes et la grille du filtre vers l'extérieur Dans certains cas, des évents du premier volume du filtre permettent un échappement direct A second volume is advantageously cleaned downstream of the filter grid to ensure the evacuation of the already cooled gases to the outside. This volume is defined according to the installation cases, in particular safety conditions to be observed to ensure double screw insulation. -visiting a part in floating potential and having dimensions greater than 50 mm. The calculation of the mass of the filter must take into account various factors, in particular the energy released to the outside of the circuit breaker, for example 5 to 10% of the total arc energy and the acceptable temperature rise. The filter may be a single grid or any other perforated or porous material or a stack, for example of adjacent or spaced grids The path of gas escaping from the first cooling device is advantageously rectilinear through the two volumes and the filter grid towards the In some cases, vents in the first volume of the filter allow direct exhaust
d'une partie des gaz vers des zones non dangereuses. part of the gases to non-hazardous areas.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus Other advantages and features will emerge more
clairement de la description qui va suivre de deux modes de clearly from the following description of two modes of
réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en élévation, partiellement arrachée d'un disjoncteur selon l'invention; la figure 2 est une coupe transversale du disjoncteur selon la fig 1; la figure 3 est une vue en perspective d'un disjoncteur sans filtre complémentaire; la figure 4 est une vue en perspective, partiellement en coupe d'un filtre complémentaire; la figure 5 est une vue en perspective d'une variante de réalisation selon l'invention; la figure 6 est une coupe transversale partielledudisjoncteur et de son châssis selon la figure 5; les figures 7 et 8 sont des vues en perspective du disjoncteur et embodiment of the invention, given by way of nonlimiting examples and shown in the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic elevation view, partially cut away of a circuit breaker according to the invention; Figure 2 is a cross section of the circuit breaker according to Fig 1; Figure 3 is a perspective view of a circuit breaker without additional filter; Figure 4 is a perspective view, partially in section of an additional filter; Figure 5 is a perspective view of an alternative embodiment according to the invention; Figure 6 is a partial cross section of the circuit breaker and its frame according to Figure 5; Figures 7 and 8 are perspective views of the circuit breaker and
du filtre selon la figure 5.of the filter according to figure 5.
Sur les figures un disjoncteur 10 basse tension, à boîtier moulé 11, du type commercialement dénommé MASTERPACT, comporte trois pôles 12,13,14 adjacents, et séparés par des cloisons internes ,16 Les trois pôles 12,13, 14 sont identiques et comportent chacun des plages 17 d'entrée et de sortie, une paire de contacts séparables 18, une chambre de coupure formée par un empilage de tôles de déionisation 19 et un dispositif de filtrage ou de refroidissement 20 associé à un orifice d'échappement 21, 22,23 des pôles 12,13,14 Un mécanisme 24, dont seule la manette est représentée, commande l'ouverture et la fermeture des pôles 12,13,14 notamment l'ouverture automatique sur défaut avec In the figures, a low voltage circuit breaker 10, with molded housing 11, of the type commercially known as MASTERPACT, has three adjacent poles 12,13,14, and separated by internal partitions, 16 The three poles 12,13, 14 are identical and have each of the input and output pads 17, a pair of separable contacts 18, a breaking chamber formed by a stack of deionization sheets 19 and a filtering or cooling device 20 associated with an exhaust orifice 21, 22 , 23 of the poles 12,13,14 A mechanism 24, of which only the lever is shown, controls the opening and closing of the poles 12,13,14 including the automatic opening on fault with
formation d'arcs, lors de la séparation des contacts 18. arcing, when the contacts are separated 18.
L'action de l'arc provoque un échauffement et une surpression dans chaque pale 12,13,14 avec un échappement de gaz par les The action of the arc causes heating and overpressure in each blade 12,13,14 with an escape of gas by the
orifices 21,22,23 à travers les filtres 20 de refroidissement. orifices 21, 22, 23 through the cooling filters 20.
L'intensité des différents arcs dépend de l'intensité du courant coupé dans chaque pôle, seul l'un des pôles 12,13,14 étant sollicité au maximum Un tel disjoncteur est bien connu et il est The intensity of the different arcs depends on the intensity of the current cut in each pole, only one of the poles 12,13,14 being stressed to the maximum. Such a circuit breaker is well known and it is
inutile de le décrire plus en détail. no need to describe it in more detail.
Selon l'invention un bloc 25 additionnel de refroidissemnet ou de filtrage, schématiquement représenté à la fig 4, est accolé au boîtier moulé 11 en regard des orifices d'échappement 21,22,23 pour confiner une chambre commune 26 dans laquelle débouchent les orifices 21,22,23 des trois pôles La chambre 26 est subdivisée en deux volumes 27 et 28 par une grille 29 de refroidissement, formant une cloison interne perforée Le premier volume 27, en regard du disjoncteur 10, répartit les gaz s'échappant des orifices 21,22,23 et se dirigeant à travers la grille 29 vers le deuxième volume 28, lequel communique avec l'extérieur ou le milieu ambiant par des ouvertures 30, ménagées dans le bloc 25 La grille 29 est isolée électriquement, par exemple en réalisant les parois du bloc 25 en un matériau isolant moulé ou de toute autre manière pour la considérer, lors d'une coupure, à un potentiel flottant, par rapport aux gaz ionisés traversant les orifices 21,22,23 Le premier volume 27 est suffisamment grand pour égaliser la pression dans ce volume des gaz sortant des différents orifices 21,22,23, ceux-ci traversant selon une trajectoire sensiblement rectiligne la grille 29 le deuxième volume 26 et les ouvertures 30, en subissant un refroidissement complémentaire Les dimensions du deuxième volume 28 et des ouvertures 30 sont déterminées par les conditions d'écoulement des gaz et de sécurité et le filtre complémentaire 25 est adapté aux surpressions optimales pour la According to the invention an additional cooling or filtering block 25, schematically represented in FIG. 4, is attached to the molded housing 11 opposite the exhaust orifices 21, 22, 23 to confine a common chamber 26 into which the orifices open 21,22,23 of the three poles The chamber 26 is subdivided into two volumes 27 and 28 by a cooling grid 29, forming an internal perforated partition The first volume 27, opposite the circuit breaker 10, distributes the gases escaping from the orifices 21,22,23 and going through the grid 29 to the second volume 28, which communicates with the outside or the surrounding environment by openings 30, formed in the block 25 The grid 29 is electrically insulated, for example by making the walls of the block 25 in a molded insulating material or in any other way to consider it, during a cut, at a floating potential, with respect to the ionized gases passing through the orifices 21,22,23 The first volume 27 is large enough to equalize the pressure in this volume of the gases leaving the different orifices 21, 22, 23, these passing through a substantially rectilinear trajectory the grid 29 the second volume 26 and the openings 30, undergoing additional cooling The dimensions of the second volume 28 and of the openings 30 are determined by the gas flow and safety conditions and the additional filter 25 is adapted to the optimal overpressures for the
coupure dans les pôles 12,13,14.break in the poles 12,13,14.
Il est clair que lors d'une coupure d'un court-circuit les gaz s'échappant du pôle le plus chargé, utilisent une plus grande partie de la capacité de refroidissement de la grille 29 que ceux du pÈle le moins chargé et cette répartition permet une réduction de la capacité du filtre complémentaire 25 par rapport à trois filtres individuels, associés aux trois ptles 12,13,14 Le filtre 25 peut être fixé par tout moyen approprié au boîtier moulé 11 et il est également possible d'intégrer ce bloc 25 au boîtier moulé 1 1 en prévoyant une chambre commune, communiquant avec les trois pôles par les orifices 21,22,23 et contenant un filtre commun additionnel 29 De même la grille 29 peut être constituée par une superposition de plusieurs grilles ou être It is clear that during a short circuit cut, the gases escaping from the most charged pole use a greater part of the cooling capacity of the grid 29 than those from the least charged pole and this distribution allows a reduction in the capacity of the complementary filter 25 compared to three individual filters, associated with the three ptles 12,13,14 The filter 25 can be fixed by any suitable means to the molded housing 11 and it is also possible to integrate this block 25 to the molded housing 1 1 by providing a common chamber, communicating with the three poles through the orifices 21, 22, 23 and containing an additional common filter 29 Likewise, the grid 29 can be constituted by a superposition of several grids or be
remplacée par un bloc poreux ou perforé. replaced by a porous or perforated block.
Les figures 5 à 8 illustrent une variante de réalisation, dans laquelle les mêmes numéros de repère sont utilisés pour désigner Figures 5 to 8 illustrate an alternative embodiment, in which the same reference numbers are used to designate
des pièces analogues ou identiques à celles des figures 1 à 4. parts similar or identical to those of FIGS. 1 to 4.
Le disjoncteur 10 est associé à un châssis 31 d'embrochage, ayant sur la face arrière des pinces d'embrochage 32, coopérant avec les plages 1 7 et sur la face avant un bloc de connexion 33 Le bloc additionnel de filtrage 25 est fixé au châssis 31 de telle manière que ce bloc 25 soit en regard des orifices d'échappement 21,22,23 lorsque le disjoncteur 10 est embroché en position de travail Le fonctionnement reste bien entendu le même, The circuit breaker 10 is associated with a racking-in frame 31, having on the rear side racking-in pliers 32, cooperating with the pads 1 7 and on the front side a connection block 33 The additional filtering block 25 is fixed to the chassis 31 in such a way that this block 25 faces the exhaust orifices 21, 22, 23 when the circuit breaker 10 is plugged in in the working position The operation of course remains the same,
l'adjonction du filtrage additionnel s'effectuant automati- the addition of additional filtering taking place automatically
quement lors de la mise en place du disjoncteur Le ou les châssis 31, logés dans une armoire soumise à des conditions d'exploitation exceptionnelles nécessitant un refroidissement additionnel des gaz de coupure, peuvent être équipés de blocs de filtrage 25 sans nécessiter une modification quelconque du disjoncteur. Le bloc additionnel peut bien entendu être associé ou intégré à des disjoncteurs de structure différente, la forme et la only during the installation of the circuit breaker The chassis or chassis 31, housed in a cabinet subjected to exceptional operating conditions requiring additional cooling of the breaking gases, can be fitted with filter blocks 25 without requiring any modification of the circuit breaker. The additional block can of course be associated or integrated with circuit breakers of different structure, shape and
constitution étant adaptées en conséquence. constitution being adapted accordingly.
L'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits. The invention is not limited to the embodiments described.
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