FR3121269A1 - electrical switchgear - Google Patents
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Abstract
Appareil de commutation électrique Appareil de commutation électrique (2), comportant un boîtier (4) et une chambre de coupure (12) logée dans le boîtier, la chambre de coupure comportant un empilement de plaques métalliques (14), l’appareil de commutation comportant en outre une pièce de séparation (20) placée en sortie de la chambre de coupure, la pièce de séparation étant disposée au contact de l’empilement de plaques métalliques, perpendiculairement aux plaques métalliques, en étant au moins partiellement insérée dans la grille et/ou entre les plaques métalliques de l’empilement, de manière à séparer le flux de gaz sortant de la chambre de coupure. Figure pour l'abrégé : 2 electrical switchgear Electric switching device (2), comprising a casing (4) and a breaking chamber (12) housed in the casing, the breaking chamber comprising a stack of metal plates (14), the switching device further comprising a separation piece (20) placed at the outlet of the interrupting chamber, the separation piece being placed in contact with the stack of metal plates, perpendicular to the metal plates, being at least partially inserted in the grid and/or between the metal plates of the stack, so as to separate the flow of gas leaving the interrupting chamber. Figure for abstract: 2
Description
La présente invention concerne un appareil de commutation électrique.The present invention relates to an electrical switching apparatus.
L’invention est notamment applicable au domaine de la protection électrique et tout particulièrement aux disjoncteurs miniatures (MCB, pour « Miniature Circuit Breaker » en anglais) utilisés pour protéger des installations électriques à basse tension.The invention is particularly applicable to the field of electrical protection and more particularly to miniature circuit breakers (MCB, for “Miniature Circuit Breaker” in English) used to protect low-voltage electrical installations.
De nombreux appareils de commutation électrique de type électromécanique, tels que des disjoncteurs, comportent généralement une chambre de coupure configurée pour éteindre un arc électrique qui apparaît suite à un déclenchement lors de l’ouverture des contacts électriques de l’appareil de commutation.Many electrical switching devices of the electromechanical type, such as circuit breakers, generally comprise an interrupting chamber configured to extinguish an electric arc which appears following a trip when the electrical contacts of the switching device open.
La chambre de coupure comporte typiquement un empilement de plaques métalliques superposées les unes au-dessus des autres pour allonger et ainsi éteindre l’arc électrique. Les plaques sont maintenues grâce à des structures de support, tels des flasques latéraux. Un ou plusieurs orifices ménagés dans le boîtier permettre aux gaz de coupure d’être rejetés à l’extérieur de l’appareil de commutation.The interrupting chamber typically comprises a stack of metal plates superimposed one above the other to lengthen and thus extinguish the electric arc. The plates are held by support structures, such as side flanges. One or more holes in the casing allow the breaking gases to be discharged outside the switchgear.
De façon générale, il existe un besoin pour améliorer la construction de telles chambres de coupure, notamment dans le but d’améliorer leurs performances, mais aussi de rendre leur fabrication et leur assemblage plus simples et moins coûteux.In general, there is a need to improve the construction of such arc chutes, in particular with the aim of improving their performance, but also of making their manufacture and assembly simpler and less expensive.
A cet effet, un aspect de l’invention concerne un appareil de commutation électrique, comportant un boîtier et une chambre de coupure logée dans le boîtier, la chambre de coupure comportant un empilement de plaques métalliques, l’appareil de commutation comportant en outre une pièce de séparation placée en sortie de la chambre de coupure, la pièce de séparation étant disposée au contact de l’empilement de plaques métalliques, perpendiculairement aux plaques métalliques, en étant au moins partiellement insérée dans la grille et/ou entre les plaques métalliques de l’empilement, de manière à séparer le flux de gaz sortant de la chambre de coupure.To this end, one aspect of the invention relates to an electrical switching device, comprising a casing and an arcing chamber housed in the casing, the arcing chamber comprising a stack of metal plates, the switching apparatus further comprising a separation piece placed at the outlet of the interrupting chamber, the separation piece being placed in contact with the stack of metal plates, perpendicular to the metal plates, being at least partially inserted into the grid and/or between the metal plates of the stack, so as to separate the flow of gas leaving the interrupting chamber.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, l’appareil de commutation électrique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :According to advantageous but not mandatory aspects, the electrical switching device may incorporate one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically permissible combination:
- La pièce de séparation comporte une partie principale en forme de plaque, la partie principale étant alignée dans la direction de l’empilement de plaques métalliques.- The partition piece has a main part in the form of a plate, the main part being aligned in the direction of the stack of metal plates.
- La pièce de séparation comporte une portion recourbée en forme de L s’étendant perpendiculairement par rapport à la partie principale.- The separation piece has a curved L-shaped portion extending perpendicular to the main part.
- La pièce de séparation comporte une pluralité de portions de positionnement ménagées sur un bord de la partie principale, les pièces de positionnement étant configurées pour être insérées entre les plaques métalliques de l’empilement.- The separation piece comprises a plurality of positioning portions formed on one edge of the main part, the positioning pieces being configured to be inserted between the metal plates of the stack.
- Les portions de positionnement ont une forme d’ergot.- The positioning portions have a lug shape.
- Les portions de positionnement sont formées d’un seul tenant avec la pièce de séparation.- The positioning portions are formed in one piece with the separation piece.
- La pièce de séparation est formée en un matériau électriquement isolant, tel qu’un polymère thermoformé.- The separation piece is formed from an electrically insulating material, such as a thermoformed polymer.
- L’appareil de commutation comporte une grille placée en sortie de l’empilement de plaques métalliques.- The switching device comprises a grid placed at the output of the stack of metal plates.
- La grille est au moins en partie formée par des demi-barreaux s’étendant depuis des parois intérieures du boîtier, les extrémités distales des demi-barreaux opposés délimitant un espace dans lequel est insérée la partie principale de la pièce de séparation.- The grid is at least partly formed by half-bars extending from the interior walls of the casing, the distal ends of the opposite half-bars delimiting a space in which the main part of the separation piece is inserted.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un appareil de commutation électrique, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of an embodiment of an electrical switching device, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which:
Les figures 1, 2 et 3 représentent un exemple d’un appareil de commutation électrique 2 conforme à des modes de réalisation de l’invention.Figures 1, 2 and 3 show an example of an electrical switching device 2 according to embodiments of the invention.
De préférence, l’appareil de commutation 2 est un appareil électromécanique.Preferably, the switching device 2 is an electromechanical device.
Par exemple, l’appareil de commutation 2 est un appareil de protection électrique, tel qu’un disjoncteur à coupure dans l’air.For example, switchgear 2 is an electrical protective device, such as an air-break circuit breaker.
Préférentiellement, l’appareil de commutation 2 un disjoncteur miniature (MCB, pour « Miniature Circuit Breaker » en anglais).Preferably, the switching device 2 a miniature circuit breaker (MCB, for "Miniature Circuit Breaker" in English).
L’appareil de commutation 2 est, par exemple, plus particulièrement destiné à être utilisé pour protéger des installations électriques à basse tension électrique (par exemple des tensions électriques inférieures ou égales à 1000 V AC).The switching device 2 is, for example, more particularly intended to be used to protect electrical installations at low electrical voltage (for example electrical voltages less than or equal to 1000 V AC).
L’appareil de commutation 2 comporte un boîtier 4 qui délimite un volume intérieur dans lequel sont logés tout ou partie des composants de l’appareil de commutation 2.The switching device 2 comprises a casing 4 which delimits an interior volume in which all or part of the components of the switching device 2 are housed.
Par exemple, le boîtier 4 comporte une première partie 6 de boîtier et une deuxième partie 8 de boîtier ayant des formes complémentaires et étant destinées à être associées pour former le boîtier 4.For example, the casing 4 comprises a first casing part 6 and a second casing part 8 having complementary shapes and being intended to be combined to form the casing 4.
La première partie 6 et la deuxième partie 8 peuvent par exemple se présenter sous la forme de deux demi-coques, par exemple symétriques. En variante, la première partie 6 peut être un corps principal et la deuxième partie 8 peut être un couvercle.The first part 6 and the second part 8 can for example take the form of two half-shells, for example symmetrical. Alternatively, the first part 6 can be a main body and the second part 8 can be a lid.
Dans de nombreux modes de réalisation, le boîtier 4 est réalisé en un matériau électriquement isolant, par exemple en un polymère thermodurci, tel que du polyamide.In many embodiments, the box 4 is made of an electrically insulating material, for example a thermoset polymer, such as polyamide.
Dans de nombreux modes de réalisation, l’appareil de commutation 2 comporte en outre des terminaux de raccordement électrique 10, au moins un contact électrique mobile, un mécanisme de commutation configuré pour déplacer le contact électrique mobile, et une chambre de coupure 12.In many embodiments, switching apparatus 2 further includes electrical connection terminals 10, at least one movable electrical contact, a switching mechanism configured to move the movable electrical contact, and arcing chamber 12.
Le contact électrique mobile (non illustré) est déplaçable entre une position ouverte et une position fermée pour, respectivement, empêcher ou autoriser la circulation du courant électrique entre les terminaux de raccordement électriques 10. Le ou chaque contact électrique mobile put être couplé à un ou plusieurs contacts électriques fixes.The movable electrical contact (not shown) is movable between an open position and a closed position to, respectively, prevent or allow the flow of electric current between the electrical connection terminals 10. The or each movable electrical contact could be coupled to one or several fixed electrical contacts.
En pratique, le mécanisme de commutation (non illustré) peut être couplé à un déclencheur configuré pour détecter un défaut électrique, tel qu’une surintensité ou un court-circuit. Le mécanisme de commutation peut aussi être couplé à un levier de commande accessible à un utilisateur depuis l’extérieur du boîtier 4.In practice, the switching mechanism (not shown) can be coupled to a trip device configured to detect an electrical fault, such as an overcurrent or a short circuit. The switching mechanism can also be coupled to a control lever accessible to a user from outside the box 4.
De tels dispositifs électromécaniques sont bien connus et ne sont pas décrits en détail dans ce qui suit.Such electromechanical devices are well known and are not described in detail in the following.
La chambre de coupure 12 est configurée pour éteindre un arc électrique qui apparaît entre les contacts électriques lors de leur ouverture suite à un déclenchement de l’appareil 2 alors qu’un courant électrique circule entre les terminaux de raccordement 10.The interrupting chamber 12 is configured to extinguish an electric arc which appears between the electrical contacts when they open following a triggering of the device 2 while an electric current is flowing between the connection terminals 10.
La chambre de coupure 12 comporte un empilement de plaques métalliques 14 superposées les unes au-dessus des autres suivant une direction d’empilement, qui est ici orientée verticalement ou essentiellement verticalement lorsque l’appareil de commutation 2 est en configuration de fonctionnement (par exemple monté sur un tableau électrique).The interrupting chamber 12 comprises a stack of metal plates 14 superimposed one above the other in a stacking direction, which here is oriented vertically or essentially vertically when the switching device 2 is in the operating configuration (for example mounted on an electrical panel).
Les plaques métalliques 14 sont disposées dans l’empilement en étant espacées deux à deux par un espacement 15.The metal plates 14 are arranged in the stack being spaced apart two by two by a spacing 15.
Lorsqu’un arc électrique apparaît entre les contacts électriques lors de l’ouverture du contact mobile, l’arc électrique est guidé vers l’empilement puis est fractionné par les plaques métalliques, ce qui permet d’allonger et ainsi éteindre l’arc électrique.When an electric arc appears between the electric contacts during the opening of the movable contact, the electric arc is guided towards the stack then is split by the metal plates, which makes it possible to lengthen and thus extinguish the electric arc. .
Les plaques métalliques 14 sont maintenues dans l’empilement grâce à des structures de support 16, tels des flasques latéraux, qui sont par exemple fabriqués en matière plastique, de préférence en matière plastique ignifugée, par exemple en poly aramide, tel que le matériau Nomex (marque déposée).The metal plates 14 are held in the stack by means of support structures 16, such as side flanges, which are for example made of plastic material, preferably flame-retardant plastic material, for example poly aramid, such as Nomex material. (trademark).
La chambre de coupure 12 peut être formée dans un compartiment dédié du boîtier 4, par exemple en étant délimitée par des parois internes.The interrupting chamber 12 can be formed in a dedicated compartment of the casing 4, for example by being delimited by internal walls.
Un ou plusieurs orifices de sortie 18 sont ménagés dans le boîtier 4 et permettent aux gaz de coupure (des gaz chauds et ionisés éjectés du boîtier 4 et résultant de l’action de l’arc électrique dans la chambre de coupure 12 suite à l’ouverture des contacts) d’être rejetés à l’extérieur du boîtier 4 de l’appareil de commutation 2.One or more outlet orifices 18 are made in the box 4 and allow the cut-off gases (hot and ionized gases ejected from the box 4 and resulting from the action of the electric arc in the cut-off chamber 12 following the opening of the contacts) from being rejected outside the casing 4 of the switching device 2.
Le ou les orifices de sortie 18 sont par exemple reliés fluidiquement à la sortie de la chambre de coupure 12 par un canal formé dans le boîtier 4.The outlet orifice(s) 18 are, for example, fluidically connected to the outlet of the interrupting chamber 12 by a channel formed in the casing 4.
Des éléments de guidage, tels que des chicanes, peuvent être disposées dans le canal pour réguler le flux de gaz de coupure.Guide elements, such as baffles, can be arranged in the channel to regulate the flow of cutoff gas.
L’appareil de commutation 2 comporte en outre une pièce de séparation 20 placée en sortie de la chambre de coupure 12, de manière à séparer le flux de gaz sortant de la chambre de coupure 12.Switching device 2 further comprises a separation piece 20 placed at the outlet of arc chute 12, so as to separate the flow of gas exiting from arc chute 12.
De préférence, la pièce de séparation 20 est disposée au contact de l’empilement de plaques métalliques 14, perpendiculairement aux plaques métalliques, en étant au moins partiellement insérée dans les espaces interstitiels 15 entre les plaques métalliques de l’empilement.Preferably, the separation piece 20 is placed in contact with the stack of metal plates 14, perpendicular to the metal plates, being at least partially inserted into the interstitial spaces 15 between the metal plates of the stack.
Dans l’exemple de la
Comme illustré sur la
Lorsque la pièce de séparation 20 est en configuration assemblée, la partie principale 22 est alignée dans la direction de l’empilement de plaques métalliques. Dans l’exemple illustré, la partie principale 22 est alignée verticalement ou essentiellement verticalement.When the separation piece 20 is in the assembled configuration, the main part 22 is aligned in the direction of the stack of metal plates. In the example illustrated, the main part 22 is aligned vertically or essentially vertically.
La portion recourbée 24 en forme de L comporte une première partie plate qui s’étend perpendiculairement à la partie principale 22 et le long d’un bord de la partie principale 22, et une deuxième partie en forme de plateau qui s’étend perpendiculairement audit bord de la partie principale 22, par exemple en étant disposé horizontalement.The curved L-shaped portion 24 comprises a first flat part which extends perpendicular to the main part 22 and along an edge of the main part 22, and a second plate-shaped part which extends perpendicular to said edge of the main part 22, for example by being arranged horizontally.
La pièce de séparation 20 comporte également une pluralité de portions de positionnement 26 ménagées sur un bord de la partie principale 22.The separation piece 20 also comprises a plurality of positioning portions 26 made on one edge of the main part 22.
Les portions de positionnement 26 sont configurées pour être insérées entre les plaques métalliques 14 de l’empilement, par exemple dans les espaces interstitiels 15.The positioning portions 26 are configured to be inserted between the metal plates 14 of the stack, for example in the interstitial spaces 15.
Par exemple, les pièces de positionnement 26 ont une forme d’ergot, ou de crochet, ou de protubérance, ou de toute autre structure appropriée permettant d’empêcher un mouvement de translation le long de la direction de l’empilement lorsque la pièce de séparation 20 est insérée dans l’empilement.For example, the positioning pieces 26 have the shape of a lug, or of a hook, or of a protrusion, or of any other appropriate structure making it possible to prevent a translational movement along the direction of the stack when the piece of separation 20 is inserted into the stack.
De préférence, la pièce de séparation 20 est construite en un matériau électriquement isolant, tel qu’un polymère thermoformé. D’autres matériaux sont toutefois possibles en variante.Preferably, the separation piece 20 is constructed from an electrically insulating material, such as a thermoformed polymer. However, other materials are possible as an alternative.
En pratique, les portions de positionnement 26 sont formées d’un seul tenant avec le reste de la pièce de séparation 20.In practice, the positioning portions 26 are formed in one piece with the rest of the separation piece 20.
De façon notable, la pièce de séparation 20 est indépendante, c’est-à-dire qu’elle ne fait pas partie du boîtier 4. En pratique, la pièce de séparation 20 peut être fabriquée indépendamment du boîtier 4, puis est installée par insertion dans l’empilement.Notably, the separation piece 20 is independent, that is to say it does not form part of the casing 4. In practice, the separation piece 20 can be manufactured independently of the casing 4, then is installed by insertion in the stack.
Les figures 4 et 5 représentent un aménagement possible du boîtier 4 et de la chambre de coupure 12.Figures 4 and 5 show a possible arrangement of the casing 4 and the interrupting chamber 12.
Plus précisément, la
La
Dans cette description, les qualificatifs « avant » et « arrière » appliqués à la chambre de coupure 12 et à ses éléments constituants sont définis en fonction du sens de circulation des gaz de coupure (c’est-à-dire, depuis la chambre de coupure 12 vers l’orifice de sortie 18).In this description, the qualifiers "front" and "rear" applied to the interrupting chamber 12 and to its constituent elements are defined according to the direction of circulation of the interrupting gases (that is to say, from the cutoff 12 to outlet port 18).
Dans de nombreux modes de réalisation, l’appareil de commutation 2 comporte une grille 30, 32 placée en sortie de l’empilement de plaques métalliques 14.In many embodiments, the switching device 2 comprises a grid 30, 32 placed at the output of the stack of metal plates 14.
Par exemple, comme bien visible sur la
Par exemple, une première moitié de grille 30 comporte des demi-barreaux 34 qui s’étendent depuis une paroi interne de la première partie de boîtier 6. Une deuxième moitié de grille 32 comporte des demi-barreaux 36 qui s’étendent depuis une paroi interne de la deuxième partie de boîtier 8.For example, a first grid half 30 includes half-bars 34 which extend from an inner wall of the first housing part 6. A second grid half 32 includes half-bars 36 which extend from an internal wall internal part of the second housing part 8.
On comprend que, lorsque le boîtier 4 est en configuration assemblée, les parois internes respectives de la première partie de boîtier 6 et de la deuxième partie de boîtier 8 sont opposées, c’est-à-dire qu’elles se font face. Leurs demi-barreaux respectifs 34 et 36 sont alors disposés en regard les uns des autres.It is understood that, when the housing 4 is in the assembled configuration, the respective internal walls of the first housing part 6 and of the second housing part 8 are opposite, that is to say that they face each other. Their respective half-bars 34 and 36 are then arranged facing each other.
Dans certains cas, chacun des demi-barreaux 34 de la première moitié de grille 30 peut être aligné avec le demi-barreau 36 correspondant de la deuxième moitié de grille 32.In some cases, each of the half-bars 34 of the first half-grid 30 may be aligned with the corresponding half-bar 36 of the second half-grid 32.
Dans d’autres cas, en variante, les demi-barreaux 34 de la première moitié de grille 30 peuvent être décalés verticalement par rapport aux demi-barreaux 36 de la deuxième moitié de grille 32.In other cases, as a variant, the half-bars 34 of the first half of the grid 30 can be offset vertically with respect to the half-bars 36 of the second half of the grid 32.
De préférence, quel que soit l’agencement des demi-barreaux, les extrémités distales des demi-barreaux 34, 36 opposés délimitent un espace (ici en forme de fente verticale) dans lequel est insérée la partie principale 22 de la pièce de séparation, comme illustré par la
Optionnellement, les parties de boîtier 6 et/ou 8 peuvent comporter des éléments de structure et/ou de positionnement, tels qu’une chicane 40 pour canaliser les gaz de coupure sortant de la grille, que des poutres de maintien 42 perpendiculaires aux parois internes, pour maintenir un espacement constant entre lesdites parois internes, ou encore une paroi 44 servant à ralentir le flux de gaz de coupure. Ces éléments peuvent être formés d’un seul tenant avec l’un ou avec l’autre de la première partie de boîtier 6 et de la deuxième partie de boîtier 8. D’autres modes de réalisation sont toutefois possibles en variante.Optionally, the casing parts 6 and/or 8 can include structural and/or positioning elements, such as a baffle 40 to channel the cut-off gases leaving the grid, holding beams 42 perpendicular to the internal walls , to maintain a constant spacing between said internal walls, or else a wall 44 serving to slow down the flow of cut-off gas. These elements can be formed in one piece with one or the other of the first casing part 6 and the second casing part 8. Other embodiments are however possible as a variant.
Grâce à l’invention, l’ajout de la pièce de séparation 20 permet de diviser en deux flux indépendants le flux de gaz de coupure sortant de la chambre de coupure (ce flux sortant étant typiquement orienté parallèlement aux plaques métalliques 14).Thanks to the invention, the addition of the separation piece 20 makes it possible to divide the flow of cutoff gas leaving the arc chute into two independent flows (this flow leaving being typically oriented parallel to the metal plates 14).
Cela permet de mieux équilibrer la pression des gaz de coupure et donc d’améliorer le fonctionnement de la chambre de coupure 12 et de l’appareil de commutation 2.This makes it possible to better balance the pressure of the breaking gases and therefore to improve the operation of the breaking chamber 12 and of the switching device 2.
Le fait d’utiliser une pièce de séparation 20 indépendante, séparée du reste du boîtier 4, permet de simplifier le processus de fabrication, puisqu’une pièce ayant une géométrie simple comme celle de la pièce de séparation 20 est moins complexe et moins coûteuse à produire industriellement qu’une pièce de séparation qui serait formée d’un seul tenant avec la grille ou avec le boîtier.The fact of using an independent separation part 20, separated from the rest of the casing 4, makes it possible to simplify the manufacturing process, since a part having a simple geometry like that of the separation part 20 is less complex and less expensive to produce industrially only a separation piece which would be formed in one piece with the grid or with the housing.
De plus, la pièce de séparation 20 est particulièrement simple à monter et facile à mettre en place, notamment grâce aux portions de positionnement 26. Le guidage (lors de l’assemblage) et la tenue dans le temps en position de la pièce de séparation 20 s’en trouvent améliorés. Notamment, la pièce de séparation 20 permet de mieux répartir le flux de gaz de coupure entre les éléments de guidage et de ralentissement (tels que la paroi 44) placés sur les parois internes du boîtier, et notamment sur la première partie de boîtier 6. Cela permet de mieux équilibrer le flux de gaz de coupure lors de la libération de pression lors de l’éjection des gaz.In addition, the separation piece 20 is particularly simple to assemble and easy to put in place, in particular thanks to the positioning portions 26. The guidance (during assembly) and the holding in position of the separation piece over time 20 are improved. In particular, the separation piece 20 makes it possible to better distribute the flow of cut-off gas between the guiding and slowing down elements (such as the wall 44) placed on the internal walls of the casing, and in particular on the first casing part 6. This helps to better balance the cutoff gas flow when releasing pressure during gas ejection.
De nombreux autres modes de réalisation sont possibles.Many other embodiments are possible.
Les modes de réalisation et les variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinés entre eux pour créer de nouveaux modes de réalisation.The embodiments and variants considered above can be combined together to create new embodiments.
Claims (9)
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