FR2746957A1 - CONTROL MECHANISM OF A CIRCUIT BREAKER WITH WIDE OPENING ANGLE - Google Patents
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Abstract
Un mécanisme de commande pour disjoncteur miniature comporte une platine (16) rotative d'entraînement du bras de contact (12) mobile, un levier de déclenchement (18) pour l'interruption automatique en cas de défaut, et une manette (20) à actionnement manuel. Pour améliorer la distance d'isolement et la tenue diélectrique, la platine (16) est dotée d'une butée (70) d'entraînement séparée respectivement de l'axe (42) du bras de contact (12) par un premier rayon (R1), et du pivot (14) par un deuxième rayon (R2), la différence de longueur des rayons (R1, R2) autorisant un angle d'ouverture bêta amplifié du bras de contact (12), lequel est supérieur à la course angulaire alpha de la platine (16).An operating mechanism for a miniature circuit breaker comprises a rotary drive plate (16) for the mobile contact arm (12), a tripping lever (18) for automatic interruption in the event of a fault, and a handle (20) with manual actuation. To improve the insulation distance and the dielectric strength, the plate (16) is equipped with a drive stop (70) separated respectively from the axis (42) of the contact arm (12) by a first radius ( R1), and of the pivot (14) by a second spoke (R2), the difference in length of the spokes (R1, R2) allowing an amplified opening angle beta of the contact arm (12), which is greater than the travel angular alpha of the plate (16).
Description
MECANISME DE COMMANDE D'UN DISJONCTEUR A GRAND ANGLEWIDE ANGLE BREAKER CONTROL MECHANISM
D'OUVERTUREOPENING
L'invention est relative à un mécanisme de commande d'un disjoncteur électrique, à boîtier isolant renfermant une paire de contacts fixe et mobile, ledit contact mobile étant porté par un bras de contact actionné entre la position de fermeture et la position d'ouverture par le mécanisme, lequel comporte: - une manette équipée d'un premier moyen de transmission d'une information de position et/ou de commande, - une platine d'entraînement d'un levier de support du bras de contact, ladite platine étant montée à rotation sur un pivot pour définir une première course angulaire a, - une liaison mécanique brisable agencée entre la platine et une biellette accouplée à la manette, ladite liaison étant commandée par un levier de déclenchement piloté par un organe déclencheur pour provoquer en cas de défaut, la rupture de la liaison mécanique entraînant le déclenchement automatique du mécanisme, - et un deuxième moyen de transmission agencé sur le levier de déclenchement pour The invention relates to a control mechanism for an electric circuit breaker, with an insulating housing containing a pair of fixed and movable contacts, said movable contact being carried by a contact arm actuated between the closed position and the open position. by the mechanism, which comprises: - a lever fitted with a first means of transmitting position and / or control information, - a plate for driving a lever for supporting the contact arm, said plate being rotatably mounted on a pivot to define a first angular travel a, - a breakable mechanical link arranged between the plate and a link coupled to the lever, said link being controlled by a trigger lever controlled by a trigger member to cause in case of fault, the rupture of the mechanical link causing the automatic triggering of the mechanism, - and a second transmission means arranged on the trigger lever for
transmettre une information d'énergie et/ou de commande. transmit energy and / or control information.
Un mécanisme d'un disjoncteur D de l'art antérieur est illustré sur les figures I à 3. A mechanism of a circuit breaker D of the prior art is illustrated in Figures I to 3.
Le mécanisme 10 comporte un levier de support 11 du bras de contact 12 mobile lequel est articulé sur le pivot 14 de la platine d'entraînement 16 rotative. Le levier de déclenchement The mechanism 10 comprises a support lever 11 of the movable contact arm 12 which is articulated on the pivot 14 of the rotary drive plate 16. The trigger lever
18 est également articulé sur la platine 16, mais sur un axe décalé par rapport au pivot 14. 18 is also articulated on the plate 16, but on an axis offset with respect to the pivot 14.
La biellette de liaison entre la manette 20 et le crochet d'accrochage de la platine 16 n'est pas représentée pour des raisons de clarté. La manette 20 et le levier de déclenchement 18 comportent respectivement un premier moyen de transmission 22 et un deuxième moyen de transmission 24 capables de transmettre aux modules auxiliaires A des informations de The connecting rod between the lever 20 and the hook for hooking the plate 16 is not shown for reasons of clarity. The lever 20 and the trigger lever 18 respectively comprise a first transmission means 22 and a second transmission means 24 capable of transmitting information to the auxiliary modules A
position et d'énergie.position and energy.
Les modules auxiliaires A peuvent être des modules de déclenchement ou de signalisation, lesquels sont adaptables à une grande face latérale du boîtier 26 du disjoncteur D. Sur la figure 2, le premier moyen de transmission 22 de la manette 20 du disjoncteur D est relié mécaniquement à la manette 28 du module auxiliaire A par une première liaison de commande 30. Le deuxième moven de transmission 24 est connecté mécaniquement à l'auxiliaire A par une deuxième liaison de commande 32. La première liaison de commande 30 sert à transmettre un signal d'état fermé ou ouvert du disjoncteur D vers l'auxiliaire A lorsque ce dernier est constitué par un module de signalisation OF. La deuxième liaison de commande 32 bidirectionnelle sert dans un sens à transmettre un signal indicateur de déclenchement du disjoncteur D vers l'auxiliaire A lorsque ce dernier est constitué par un module de signalisation de défaut SD, ou à transmettre dans le sens opposé un signal de commande de déclenchement du module auxiliaire A, par exemple un bloc de protection différentielle, vers le disjoncteur D. The auxiliary modules A can be tripping or signaling modules, which are adaptable to a large lateral face of the case 26 of the circuit breaker D. In FIG. 2, the first transmission means 22 of the handle 20 of the circuit breaker D is mechanically connected to the lever 28 of the auxiliary module A by a first control link 30. The second transmission moven 24 is mechanically connected to the auxiliary A by a second control link 32. The first control link 30 is used to transmit a signal d 'closed or open state from circuit breaker D to auxiliary A when the latter consists of an OF signaling module. The second bidirectional control link 32 serves in one direction to transmit a signal indicating that the circuit-breaker D has tripped towards the auxiliary A when the latter is constituted by a fault signaling module SD, or to transmit in the opposite direction a signal from trip command from auxiliary module A, for example a differential protection block, to circuit breaker D.
Le fonctionnement d'un tel mécanisme est décrit en détail dans le document EP-A-295 158. The operation of such a mechanism is described in detail in document EP-A-295,158.
Lors de la séparation des contacts 34, 36, une butée 38 de la platine 16 rotative entraîne le When the contacts 34, 36 are separated, a stop 38 of the rotary plate 16 causes the
levier de support 11 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour du pivot 14. support lever 11 anti-clockwise around pivot 14.
En position ouvert (figure 3), l'angle d'ouverture a du bras de contact mobile 12 correspond sensiblement à la course angulaire de la platine 16 après rattrapage du jeu entre In the open position (Figure 3), the opening angle a of the movable contact arm 12 corresponds substantially to the angular travel of the plate 16 after taking up the play between
S5 la butée 38 et le levier support 11. S5 the stop 38 and the support lever 11.
Pour conserver l'usage des mêmes modules auxiliaires A, il est impératif lors d'une extension d'une gamme de disjoncteurs, de respecter le positionnement et le débattement angulaire des moyens de transmission 22, 24 dans les différents états de fonctionnement, notamment fermé, ouvert, déclenché. En cas de maintien de l'articulation du levier support 11 sur le pivot 14 de la platine 16, l'angle d'ouverture at du contact mobile 12 restera constant. La tenue diélectrique d'un tel disjoncteur étant directement proportionnelle à la distance de séparation des contacts 34, 36 dans l'état ouvert, se trouverait de ce fait To preserve the use of the same auxiliary modules A, it is imperative when extending a range of circuit breakers, to respect the positioning and the angular movement of the transmission means 22, 24 in the different operating states, in particular closed , open, triggered. If the articulation of the support lever 11 on the pivot 14 of the plate 16 is maintained, the opening angle at of the movable contact 12 will remain constant. The dielectric strength of such a circuit breaker being directly proportional to the separation distance of the contacts 34, 36 in the open state, would therefore be found
insuffisante pour un appareil de gros calibres. insufficient for a large gauge device.
L'objet de l'invention consiste à réaliser un mécanisme de disjoncteur ayant une tenue diélectrique améliorée sans modifier la cinématique des moyens de transmission pour l'adaptation des modules auxiliaires, et indépendamment du mode de fonctionnement The object of the invention is to provide a circuit breaker mechanism having improved dielectric strength without modifying the kinematics of the transmission means for adapting the auxiliary modules, and independently of the operating mode.
manuel ou automatique.manual or automatic.
Le mécanisme selon l'invention est caractérisé en ce que l'axe de pivotement du bras de contact est solidaire du boîtier et traverse une ouverture de la platine avec un décalage prédéterminé par rapport au pivot, et que la platine est dotée d'une butée 70 d'entraînement séparée respectivement de l'axe du bras de contact par un premier rayon (R1), et du pivot par un deuxième rayon (R2), la différence de longueur des rayons (RI1, R2) autorisant un angle d'ouverture f amplifié du bras de contact, lequel est supérieur à la course angulaire cc The mechanism according to the invention is characterized in that the pivot axis of the contact arm is integral with the housing and passes through an opening of the plate with a predetermined offset with respect to the pivot, and that the plate has a stop 70 of drive separated respectively from the axis of the contact arm by a first radius (R1), and from the pivot by a second radius (R2), the difference in length of the spokes (RI1, R2) allowing an opening angle f amplified contact arm, which is greater than the angular stroke cc
de la platine.of the turntable.
Le déplacement différentiel entre le bras de contact et la platine dû au décentrage de l'axe o de pivotement du bras permet d'augmenter la distance d'isolement sans modifier la course The differential displacement between the contact arm and the plate due to the offset of the axis o of pivoting of the arm allows to increase the isolation distance without modifying the stroke
angulaire de la platine qui reste adaptée à la mise en place d'auxiliaires standards. angle of the plate which remains suitable for the placement of standard auxiliaries.
Selon une caractéristique de l'invention, l'ouverture de passage de l'axe à travers la platine présente une forme oblongue, de manière à exercer un effet de levier sur le bras de contact According to a characteristic of the invention, the opening for the axis to pass through the plate has an oblong shape, so as to exert a leverage effect on the contact arm
i5 dans le sens de la séparation des contacts. i5 in the direction of contact separation.
En inclinant l'ouverture de la platine selon une direction prédéterminée, il est possible By tilting the opening of the plate in a predetermined direction, it is possible
d'engendrer un effet de glissement pour l'autonettoyage des contacts. generate a sliding effect for self-cleaning of the contacts.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows.
suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un mécanisme de disjoncteur de l'art antérieur, les contacts étant représentés dans l'état fermé, - la figure 2 montre, à l'échelle réduite, l'association du disjoncteur de la figure 1 avec un module auxiliaire, notamment de déclenchement ou de signalisation, - la figure 3 est une vue identique de la figure 1, avec les contacts représentés dans l'état ouvert, - la figure 4 est une vue en coupe verticale du mécanisme de commande selon l'invention, - les figures 5 et 6 montrent respectivement des vues en coupe selon les lignes 5-5 et 6-6 de la figure 4, le mécanisme étant représenté dans l'état fermé des contacts, - la figure 7 est une vue identique de la figure 6, le mécanisme étant représenté dans l'état ouvert des contacts, - la figure 8 est une vue schématique du mécanisme selon la figure 6, après une tentative d'ouverture manuelle suite à un sondage des contacts, follow of an embodiment given by way of nonlimiting example, and shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic elevation view of a circuit breaker mechanism of the prior art, the contacts being shown in the closed state, - Figure 2 shows, on a reduced scale, the association of the circuit breaker of Figure 1 with an auxiliary module, in particular tripping or signaling, - Figure 3 is an identical view of the figure 1, with the contacts shown in the open state, - Figure 4 is a vertical sectional view of the control mechanism according to the invention, - Figures 5 and 6 show respectively sectional views along lines 5-5 and 6-6 of Figure 4, the mechanism being shown in the closed state of the contacts, - Figure 7 is an identical view of Figure 6, the mechanism being shown in the open state of the contacts, - Figure 8 is a schematic view of the selo mechanism n FIG. 6, after an attempt to open manually following a survey of the contacts,
- la figure 9 est une vue identique ou la figure 8, montrant une variante de réalisation. - Figure 9 is an identical view or Figure 8 showing an alternative embodiment.
En référence aux figures 4 à 7, les mêmes numéros de repères seront utilisés pour désigner des pièces identiques à celles du mécanisme des figures 1 à 3. Le mécanisme 40 est doté d'un bras de contact mobile 12 à grand angle d'ouverture 13 obtenu grâce à un décentrage de With reference to FIGS. 4 to 7, the same reference numbers will be used to designate parts identical to those of the mechanism of FIGS. 1 to 3. The mechanism 40 is provided with a movable contact arm 12 with a wide opening angle 13 obtained thanks to a decentralization of
l'axe 42 du bras de contact 12 par rapport au pivot 14 de la platine d'entraînement 16. the axis 42 of the contact arm 12 relative to the pivot 14 of the drive plate 16.
La plaine 16 double est constituée par une paire d'éléments 16a, 16b ayant chacun un pivot 14 engagé dans un palier 44a, 44b du boîtier isolant 46. Le levier de déclenchement 18 est monté à pivotement sur un axe 48 de la platine 16, et coopère avec un The double plain 16 is constituted by a pair of elements 16a, 16b each having a pivot 14 engaged in a bearing 44a, 44b of the insulating housing 46. The trigger lever 18 is pivotally mounted on an axis 48 of the plate 16, and cooperates with a
organe de déclenchement 50 piloté par une palette 52 du déclencheur électromagnétique 54. tripping member 50 controlled by a pallet 52 of the electromagnetic trip device 54.
Le deuxième moyen de transmission 24 est agencé sur le levier de déclenchement 18, lequel est destiné, lors de l'apparition d'un défaut, à interrompre la liaison mécanique entre la platine 16 et la biellette 56 accouplée à la manette 20. Cette liaison mécanique s'effectue The second transmission means 24 is arranged on the trigger lever 18, which is intended, when a fault occurs, to interrupt the mechanical connection between the plate 16 and the link 56 coupled to the lever 20. This connection mechanical takes place
par l'intermédiaire d'un crochet d'accrochage 58 articulé sur un axe 60 de la platine 16. by means of a hooking hook 58 articulated on an axis 60 of the plate 16.
L'axe de pivotement 42 du bras de contact 12 mobile traverse une ouverture 62 oblongue de The pivot axis 42 of the movable contact arm 12 passes through an oblong opening 62 of
la platine 16, et prend appui dans des paliers ménagés dans les faces opposées du boîtier 46. the plate 16, and is supported in bearings formed in the opposite faces of the housing 46.
L'ouverture 62 de chaque élément 16a. 16b de la platine 16 est décalée par rapport au pivot 14, et à l'axe 48 d'articulation, le pivot 14 étant situé entre l'axe de pivotement 42 du The opening 62 of each element 16a. 16b of the plate 16 is offset relative to the pivot 14, and to the axis 48 of articulation, the pivot 14 being located between the pivot axis 42 of the
bras de contact 12, et le contact mobile 36. contact arm 12, and the movable contact 36.
Un premier ressort 64 d'actionnement de la platine 16 vers la position d'ouverture, comporte un ressort à torsion entourant le pivot 14. L'un des brins d'extrémité du ressort 64 prend appui sur la platine 16, et le brin d'extrémité opposé se trouve en engagement avec une butée fixe du boîtier 46. Un deuxième ressort 66 pour la pression de contact est agencé sur une saillie 68 du levier de support 11 en entourant l'axe de pivotement 42. Ce ressort 66 autorise un mouvement relatif de pivotement entre la platine 16 et le levier support 11, et sollicite ce dernier vers la position de fermeture pour assurer une pression de contact A first spring 64 for actuating the plate 16 towards the open position, comprises a torsion spring surrounding the pivot 14. One of the end strands of the spring 64 bears on the plate 16, and the strand d the opposite end is in engagement with a fixed abutment of the housing 46. A second spring 66 for the contact pressure is arranged on a projection 68 of the support lever 11 surrounding the pivot axis 42. This spring 66 allows movement relative pivot between the plate 16 and the support lever 11, and biases the latter towards the closed position to ensure contact pressure
prédéterminée avec le contact fixe 34. predetermined with the fixed contact 34.
La platine 16 est équipée d'une butée d'entraînement 70 destinée à venir en engagement contre une surface d'appui 72 du levier support 11 pour le déplacer vers la position d'ouverture. Le rayon R1 ménagé entre l'axe 42 du bras de contat 12 et la butée d'entraînement 70 est inférieur au rayon R2 entre le pivot 14 de la platine 16 et la même The plate 16 is equipped with a drive stop 70 intended to come into engagement against a bearing surface 72 of the support lever 11 to move it towards the open position. The radius R1 formed between the axis 42 of the contact arm 12 and the drive stop 70 is less than the radius R2 between the pivot 14 of the plate 16 and the same
butée 70.stop 70.
La séparation des contacts 34, 36 s'opère suite à un déplacement de la platine 16 vers la position d'ouverture, laquelle peut intervenir manuellement par l'intervention de la The separation of the contacts 34, 36 takes place following a displacement of the plate 16 towards the open position, which can intervene manually by the intervention of the
manette 20, ou automatiquement, suite au déclenchement après la détection d'un défaut. lever 20, or automatically, following tripping after detection of a fault.
Dans les deux cas, la butée d'entraînement 70 accoste la surface d'appui 72 du levier support 11, et entraîne ce dernier dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à la In both cases, the drive stop 70 approaches the support surface 72 of the support lever 11, and drives the latter counterclockwise until the
position d'ouverture des contacts 34, 36 (figure 7). open position of contacts 34, 36 (Figure 7).
La différence de longueur des rayons R1 et R2 conditionne un angle d'ouverture m amplifié du bras de contact 12, pendant que la platine 16 effectue un mouvement de pivotement standard dont la course ct correspond à celle de la figure 3. L'effet d'amplification du mouvement d'ouverture du bras de contact 12 permet d'obtenir une distance d'isolement plus grande, alors que l'angle de rotation a de la platine 16 reste adapté à la cinématique des moyens de transmission 22. 24 au niveau de la manette 26 et du levier de The difference in length of the radii R1 and R2 conditions an amplified opening angle m of the contact arm 12, while the plate 16 performs a standard pivoting movement whose stroke ct corresponds to that of FIG. 3. The effect of amplification of the opening movement of the contact arm 12 makes it possible to obtain a greater isolation distance, while the angle of rotation a of the plate 16 remains adapted to the kinematics of the transmission means 22. 24 at the level lever 26 and the lever
déclenchement 18.trigger 18.
En référence à la figure 8, lors d'une tentative d'ouverture par la manette 20, le logement de l'axe 42 dans la lumière 62 oblongue de la platine 16 provoque un effet de levier exercé sur le bras de contact 12 mobile, susceptible de provoquer un arrachement des contacts 34, 36 à partir d'un état de soudage de ces derniers au point S. L'axe 42 de pivotement est normalement sollicité par le ressort 66 vers l'extrémité de droite de l'ouverture 62 oblongue. A partir d'un état de soudage des contacts 34, 36, le déplacement de la manette 20 vers la position d'ouverture provoque un léger mouvement de soulèvement du bras de contact 12, et le déplacement vers la gauche de l'axe 42 dans l'ouverture 62, à With reference to FIG. 8, during an attempt to open by the lever 20, the housing of the axis 42 in the oblong opening 62 of the plate 16 causes a lever effect exerted on the movable contact arm 12, likely to cause tearing of the contacts 34, 36 from a state of welding of the latter at point S. The pivot axis 42 is normally biased by the spring 66 towards the right end of the oblong opening 62 . From a state of welding of the contacts 34, 36, the movement of the lever 20 towards the open position causes a slight lifting movement of the contact arm 12, and the movement to the left of the axis 42 in opening 62, at
partir de la position initiale O vers une première position 1. from the initial position O to a first position 1.
Selon la variante de la figure 9, l'inclinaison de l'ouverture 62 permet d'obtenir en plus de l'effet de levier, un effet additionnel de cisaillement au niveau de la soudure S, suite au déplacement de l'axe 42 de la position initiale 0 vers une deuxième position 2. Cet effet de cisaillement provoque d'autre part un glissement du contact mobile 36 avec le contact According to the variant of FIG. 9, the inclination of the opening 62 makes it possible to obtain, in addition to the leverage, an additional shearing effect at the level of the weld S, following the displacement of the axis 42 of the initial position 0 to a second position 2. This shearing effect also causes the movable contact 36 to slip with the contact
fixe 34, permettant un autonettoyage des contacts. fixed 34, allowing self-cleaning of the contacts.
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