FR2712116A1 - Système de contact limiteur de courant pour disjoncteur. - Google Patents
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Abstract
Le contact mobile est constitué par plusieurs doigts de contact (18) comprenant un élément de contact mobile (20). Chaque doigt de contact (18) est monté à une extrémité sur un axe de pivotement (22) et est en liaison à son autre extrémité avec l'arbre de commutation par un système à levier à genouillère (50, 59) qui est soumis à l'action d'un ressort d'application de force de contact (70). Sur un raccord de phase (34) sont constituées des branches (40) sur le côté de l'axe de pivotement, qui constituent sous une pression de compression latérale l'unique liaison électrique avec les doigts de contact (18). L'effet de la force du ressort d'application de force de contact (70) est transmis à l'état fermé sous un angle obtus au doigt de contact (18). Dans le cas d'une ouverture électrodynamique, le doigt de contact concerné (18) bascule pour occuper une position stable. Une force de pression de contact croissante s'oppose à l'usure des éléments de contact (14, 20) jusqu'à la course maximale. Le système de contact qui limite les courants de court-circuit convient à des disjoncteurs multipolaires.
Description
Système de contact limiteur de courant pour disjoncteur L'invention
concerne des systèmes de contact limiteurs de courant qui sont utilisés dans des disjoncteurs. L'invention concerne en particulier un système de contact constitué par plusieurs doigts de contact parallèles par pôle à commuter et à protéger et qui, dans le cas d'un court-circuit par ouverture électrodynamique, limite le
courant de court-circuit jusqu'au déclenchement du verrou de maintien.
Dans le document EP 353 958 A2 est décrit un disjoncteur triphasé comprenant un système de contact de ce type. Dans un boitier profilé sont disposés côte à côte trois systèmes de contact. Chaque système de contact est constitué par un contact fixe comprenant un élément de contact fixe et un contact mobile à éléments de contact mobiles. Chaque contact fixe se prolonge par un premier raccord de phase. Le contact mobile est constitué par plusieurs doigts de contact disposés en parallèle et comprenant chacun un élément de contact mobile. Les doigts de contact sont montés sur un axe et sont reliés respectivement à un conducteur de raccordement par un conducteur de liaison flexible en forme de V. Les conducteurs de raccordement sont reliés à un second raccord de phase. Chaque doigt de contact est soumis à l'action d'un ressort hélicoidal de pression qui s'appuie contre un support de contact qui entoure sous une forme en U en direction longitudinale les doigts de contact et dans lequel est monté l'axe des doigts de contact. Les supports de contacts sont montés au moyen d'un axe de pivotement sur un arbre de commutation disposé transversalement. Chaque support de contact est soumis à l'effet d'un mécanisme à basculement brusque comprenant un guidage par cames. Dans ce cas, chaque groupe de deux ressorts hélicoidaux de traction sert d'accumulateur de force, qui agit entre l'axe de pivotement et les axes des galets suiveurs de came qui sont montés à la manière de coulisseaux dans l'axe de commutation. Le contact mobile central est relié en outre par l'intermédiaire de l'arbre de commutation au moyen d'un support latéral au système à levier à genouillère d'un verrou de maintien. La force de pression nécessaire entre les éléments de contact mobiles et l'élément de contact fixe est produite par les ressorts hélicoidaux de pression. Dans le cas d'un déclenchement ou d'une coupure à la main par l'intermédiaire du verrou de maintien, tous les contacts mobiles sont pivotés par leur accouplement à force avec le mécanisme à basculement brusque et par l'intermédiaire de l'arbre de commutation pour ouvrir les éléments de contact. Dans le cas extrême d'un court-circuit, les forces électrodynamiques de recul, qui sont provoquées par le courant de courtcircuit qui passe par les conducteurs de liaison en forme de V ainsi que par le passage de constriction destiné au courant au niveau des éléments de contact, dépassent les forces de pression des contacts, ce qui provoque un mouvement d'accélération du contact mobile correspondant. Le mécanisme à basculement brusque tombe alors dans sa seconde position de basculement stable. Cette position de basculement est conservée jusqu'à ce que le disjoncteur soit ouvert pour toutes les phases par le verrou de maintien qui est ensuite déclenché. L'arc qui se forme entre les éléments de contact séparés est éteint avec des contacts à arc additionnels et une chambre à arc. Dans le boîtier profilé sont montées des butées élastiques qui d'une part absorbent la forte énergie cinétique du contact concerné qui a été électrodynamiquement brusquement déplacé et par ailleurs fait revenir ce contact vers sa première position de basculement stable après déclenchement du verrou de maintien. Les inconvénients de cet état de la technique consistent d'une part dans les mesures coûteuses nécessaires à l'établissement de la liaison conductrice entre les doigts de contact et le second raccord de phase pour la production de la force de pression de contact nécessaire ainsi que pour l'absorption de l'énergie cinétique du contact qui a été brusquement déplacé, et d'autre part du nombre élevé d'éléments qui sont nécessaires pour la transmission des mouvements entre le verrou de maintien et le contact mobile. Un autre inconvénient décisif consiste dans le fait qu'à mesure qu'augmente l'usure des contacts, en particulier par grillage, les forces de pression des contacts baissent, ce qui a pour conséquence une
dégradation croissante des propriétés de commutation.
Dans le document DE 31 33 285 C2 est décrit un disjoncteur automatique comprenant un support de contact mobile monté sur un point de rotation fixe, qui peut être actionné par l'intermédiaire d'un verrou de maintien et qui est encliqueté par le levier de fermeture ou de serrure pouvant être déplacé à partir du verrou de maintien de manière particulière, de façon que dans le cas d'une ouverture rapide, un levier de serrage puisse être déplacé à l'encontre de la force de pression de contact sur le support de contact mobile par un induit de frappe et que l'encliquetage sur le support de contact soit ainsi dégagé. A cette fin, les extrémités libres du levier de fermeture et du levier de serrage qui est monté sur le point de rotation fixe et guide un ressort de pression sont reliées de façon articulée l'une à
l'autre et supportent un galet dans la région de la liaison articulée.
Le support de contact mobile est muni en direction du mouvement de la commutation d'une surface de roulement d'allure réniforme qui forme un dispositif de guidage pour le galet qui est soumis à la pression du ressort. Une saillie prévue sur la surface de roulement dans la zone proche de la fermeture forme une position d'encliquetage avec l'élément de roulement. L'angle de rotation du levier de serrage est sensiblement égal à l'angle d'ouverture limité par une butée du support de contact mobile. Indépendamment du fait que dans ce document seul est décrit un système de contact à un doigt, cet élément de contact a pour inconvénient que des moyens particuliers sont nécessaires pour limiter le mouvement d'ouverture provoqué par un court-circuit ainsi que pour absorber l'énergie cinétique qui apparaît dans ce cas, et que les forces de pression de contact baissent à
mesure qu'augmente l'usure des contacts.
L'invention a donc pour but d'obtenir un comportement amélioré à long terme d'une ouverture électrodynamique fiable du système de
contact avec des mesures limitées.
Partant d'un système de contact du type indiqué dans le préambule, et comprenant en outre: - un contact fixe comprenant au moins un élément de contact fixe et un passage vers un premier raccord de phase, - un contact mobile articulé sur un arbre de commutation transversal et constitué par plusieurs doigts de contact disposés en parallèle et soumis à l'influence de moyens à force de contact, comprenant chacun un élément de contact mobile et une liaison avec un second raccord de phase; ce but est atteint selon l'invention par les caractéristiques suivantes concernant chaque doigt de contact: - le second raccord de phase se prolonge par une branche qui, entourant au moins en partie l'axe de pivotement, est en liaison latérale sous une pression de compression avec le doigt de contact; - un système à levier à genouillère pouvant dépasser un angle plan est disposé entre l'arbre de commutation et le doigt de contact, système qui est soumis à l'influence d'un ressort d'application de force de contact relié à une extrémité à l'arbre de commutation; - la composante de la force du ressort qui agit sur la liaison articulée interne du système à levier à genouillère, qui est exercée par l'autre extrémité du ressort d'application de force de contact, forme avec l'axe actif de l'élément de levier à genouillère qui est relié au doigt de contact un angle obtus lorsque le doigt de contact est à l'état qui n'est pas influencé électrodynamiquement; - le système à levier à genouillère est limité dans son
mouvement en direction de la course de l'élément de contact mobile.
La liaison électrique directe qui est réalisée par une pression de compression latérale entre les doigts de contact et les branches du second raccord de phase n'est pas compliquée à réaliser et n'est pas influencée par des forces mécaniques provoquées par des conducteurs de liaison flexibles selon l'état de la technique. Un mécanisme à basculement brusque simple mais efficace, indépendant des autres doigts de contact, est formé avec le doigt de contact, le système à levier à genouillère et seulement avec le ressort d'application de force de contact. On produit ainsi d'une part la force de pression de contact nécessaire, qui augmente à mesure que se détériorent les éléments de contact en raison d'une usure à l'intérieur de la course utile, la conductibilité qui diminue étant compensée de façon avantageuse sur les surfaces en contact de la paire d'éléments de contact. Le mécanisme à basculement brusque détermine par ailleurs une ouverture électrodynamique fiable et individuelle de la paire d'éléments de contact dans laquelle, en raison de la fraction du courant de court- circuit qui y passe, l'intensité du courant qui passe par le passage de constriction suffit pour surmonter la force de pression de contact. I1 est alors inutile de prévoir des moyens liés au boitier profilé pour absorber l'énergie cinétique du doigt de contact soumis électrodynamiquement à une accélération car ceux-ci peuvent être assurés par le système de contact lui-même. En outre, il est possible de prévoir une liaison active directe et simple entre le verrou de maintien et l'arbre de commutation. En ce qui concerne le ressort d'application de force de contact, l'essentiel n'est ni la forme ni la direction de l'application de la force par ce ressort; le mécanisme à basculement brusque peut être adapté au type des ressorts d'application de force de contact qui sont utilisés par une simple
pratique d'un spécialiste technique.
Selon une autre caractéristique avantageuse, l'invention prévoit que le doigt de contact est sensiblement de constitution en forme de L, l'axe de pivotement étant relié à l'extrémité de la branche longue et l'élément à levier à genouillère étant relié à l'extrémité de la
branche courte.
Ce doigt de contact est de préférence coudé vers l'avant sur le côté de l'axe de pivotement de l'élément de contact mobile et est constitué sur le côté de l'axe de pivotement par deux bandes de contact parallèles et à distance l'une de l'autre, entre lesquelles
est disposée la branche.
Quant aux bandes de contact, elles sont avantageusement soumises
à une précontrainte vers l'intérieur.
Le doigt de contact et la branche sont soumis à un effet de
compression par des éléments de ressort connus en soi.
L'invention prévoit que les doigts de contact sont montés sur un axe de pivotement commun et que l'étrier de ressort en forme de U entoure les doigts de contact latéralement et en commun du côté de
l'axe de pivotement.
De son côté, le système à levier à genouillère est o10 avantageusement constitué d'une part par un coulisseau, guidé dans une coulisse qui est solidaire de l'arbre de commutation et tournée vers l'élément de contact mobile, radialement par rapport à l'axe de pivotement en étant limité au moins dans la direction s'éloignant de l'axe de pivotement, et d'autre part par un bras oscillant articulé entre le doigt de contact et le coulisseau, le ressort d'application de force de contact constitué sous forme d'un ressort hélicoidal de
pression s'appuyant sur le coulisseau.
L'axe de pivotement et les coulisses sont de préférence disposés sur une plaque de retenue commune et sont fixés à l'arbre de commutation par cette dernière ainsi qu'au moyen d'un étrier de retenue. L'étrier de ressort est avantageusement relié d'un seul tenant à
la plaque de retenue.
L'invention prévoit que le ressort d'application de force de contact est monté latéralement à une extrémité sur un premier tourillon qui est relié de façon solidaire à l'arbre de commutation en étant orienté radialement par rapport à l'axe de pivotement, et s'appuie sur une plaque d'appui qui est également fixée de façon
solidaire à l'arbre de commutation.
Le premier tourillon et la plaque d'appui sont de préférence
obtenus par estampage et pliage à partir de la plaque de retenue.
Le ressort d'application de force de contact peut être relié latéralement à l'autre extrémité à un second tourillon qui est relié au coulisseau et s'appuyer sur des épaulements d'appui qui sont constitués sur le côté frontal entre le coulisseau et le second tourillon. Le coulisseau est guidé de façon limitée dans les deux directions, la coulisse étant constituée sous la forme d'un U et comprenant dans ses branches externes des ouvertures formant coulisses
dans lesquelles le coulisseau est guidé au moyen d'un axe.
Le bras oscillant peut être constitué par deux pattes parallèles et situées à distance l'une de l'autre et être incurvé en forme d'arc
de cercle dans la direction vers l'avant à partir du doigt de contact.
Quant au système à levier à genouillère, il peut être constitué par deux leviers à genouillère qui sont articulés par leurs extrémités libres entre l'arbre de commutation et le doigt de contact, qui et coopèrent par ou au moyen de leur liaison articulée interne avec le
ressort d'application de force de contact.
Grâce à la constitution en L du doigt de contact, le rapport entre les forces de pression de contact et les forces de frottement du système à levier à genouillère qui doivent être surmontées est rendu favorable. Le coude du doigt de contact sur le côté de l'axe de pivotement est avantageux aussi bien pour le montage dans l'espace des ressorts d'application de force de contact que pour le mouvement relatif des éléments de contact. Grâce aux doigts de contact constitués sous forme de bandes de contact situées à distance l'une de l'autre et parallèles, et en particulier quand les bandes de contact sont soumises à une précontrainte mécanique, il est particulièrement simple d'établir une liaison conductrice efficace entre le second raccord de phase et les doigts de contact. Des éléments de ressort connus en soi tels que des ressorts à disques, l'ensemble de l'axe de pivotement et l'étrier à ressort en forme de U participent également à l'obtention de ce résultat. La réalisation du système à genouillère au moyen d'un coulisseau et d'un bras permet d'obtenir un mode de réalisation particulièrement avantageux. Un mécanisme à basculement brusque correspondant peut être également réalisé au moyen d'un ressort hélicoidal de traction par une simple transformation technique. La plaque de retenue commune et l'étrier de retenue constituent, notamment en liaison intégrale avec l'étrier de ressort, des moyens appropriés pour articuler le contact mobile sur l'arbre de commutation. Le premier tourillon et la plaque d'appui, en particulier quand ces éléments sont constitués d'un seul tenant à partir de la plaque de retenue, ainsi que le second tourillon et les épaulements d'appui, constituent des modes de réalisation pouvant être utilisés individuellement ou en commun en ce qui concerne une constitution avantageuse des éléments du mécanisme à basculement brusque qui sont reliés directement à la coulisse. La limitation du mouvement du coulisseau de chaque côté offre des avantages pour le montage du système de contact. La coulisse en forme de U dans les branches externes de laquelle est guidé le bras, en particulier sous forme de deux pattes parallèles et disposées à distance l'une de l'autre, est facile à réaliser, ne provoque que peu de frottement et est particulièrement efficace en tant que moyen pour réaliser le mécanisme à basculement brusque. La constitution en forme d'arc de cercle qui est proposée pour le bras oscillant permet une constitution du système de contact qui n'occupe que peu de place pour une ouverture de grande extension des paires d'éléments de contact qui sont ouverts électrodynamiquement. Le mode de réalisation du système de levier à genouillère au moyen de deux leviers à genouillère constitue une autre
possibilité pour réaliser le mécanisme à basculement brusque.
L'invention va maintenant être expliquée plus en détail dans ce qui suit au moyen d'un mode de réalisation à partir duquel pourront être déduits d'autres caractéristiques et avantages. Sur les dessins annexés: la figure 1 représente une section unipolaire d'un disjoncteur multipolaire comprenant un système de contact selon l'invention, montré en perspective; la figure 2 est une vue en perspective et en partie éclatée d'un détail agrandi de la figure 1; la figure 3 est une représentation de principe agrandie à partir de la figure 1 au moyen d'une vue latérale d'un doigt de contact interne à l'état fermé du disjoncteur; la figure 4 est une vue correspondant à la figure 1 mais à l'état ouvert du disjoncteur; la figure 5 est une vue correspondant à la figure 1 mais pendant l'ouverture électrodynamique du doigt de contact; la figure 6 est une vue correspondant à la figure 1 mais après ouverture électrodynamique du doigt de contact; la figure 7 est une vue correspondant à la figure 1 mais quand les éléments de contact sont usés; la figure 8 est un diagramme qualitatif des forces du système de
contact selon les figures précédentes.
Selon la figure 1, le boîtier profilé 2 du disjoncteur est subdivisé par des parois de séparation 4 en plusieurs chambres polaires 6, parmi lesquelles seule l'une de celles qui sont situées à l'extérieur est représentée. Dans la chambre polaire 6 est monté un système de contact 8 constitué essentiellement par un contact fixe 10 et un contact mobile 12. Le contact fixe 10 supporte à une extrémité un élément de contact fixe 14 et se prolonge vers l'extérieur à son autre extrémité par un premier raccord de phase 16. Le contact mobile 12 comprend plusieurs doigts de contact 18 (au nombre de cinq dans cet exemple) comportant chacun un élément de contact mobile 20. Les doigts de contact 18 du contact mobile 12 sont montés individuellement sur un axe de pivotement commun 22 et sont reliés les uns aux autres par un arbre de commutation transversal 24 de section rectangulaire. La liaison entre le contact mobile 12 et l'arbre de commutation 24 a lieu par l'intermédiaire d'un étrier de retenue 26 qui entoure l'arbre de commutation 24 sur trois côtés, et sur lequel est fixée la plaque de retenue 28 qui est appliquée sur le quatrième côté de l'arbre de commutation 24. Sur la plaque de retenue 28 sont d'une part fixées des coulisses 30 avec lesquelles les doigts de contact 18 sont en liaison active. Par ailleurs, la plaque de retenue 28 est prolongée par un étrier de ressort en forme de U 32, qui est monté par ses branches externes 33 sur l'axe de pivotement 22 et qui produit la force de compression qui est nécessaire pour établir la liaison électrique directe entre les doigts de contact 18 et un second raccord de phase 34 allant vers l'extérieur. L'arbre de commutation 24 est relié de la même manière aux contacts mobiles des autres pôles et est en liaison dans la zone de la chambre polaire centrale d'une façon non représentée mais assez connue avec un verrou de maintien également non représenté et comprenant un accumulateur de force, de manière à amener en ou hors liaison, à la main ou par une commande à distance, l'élément de contact fixe 14 de chaque chambre polaire 6 avec les éléments de contact mobiles 20. Un déclencheur thermique et magnétique ou électronique détermine avec un retard plus ou moins important l'ouverture de toutes les paires d'éléments de contact 14, 20 par le verrou de maintien dans le cas d'un courant de surcharge prédéterminé correspondant. Les paires d'éléments de contact 14, 20 du système de contact 8 s'étendent dans une chambre à arc comprenant un paquet de
tôles d'extinction 36.
On va maintenant expliquer plus en détail à l'aide de la figure 2 la constitution du contact mobile 12. Pour rendre claire la représentation, on n'a montré que l'un des cinq doigts de contact 18, dont l'élément de contact mobile 20 est en liaison avec un élément de contact fixe 14 du contact fixe 10. Les doigts de contact 18 sont respectivement constitués par deux bandes de contact 38 parallèles et situées à distance l'une de l'autre, qui sont respectivement munies à une extrémité d'un alésage formant palier 39, et qui sont reliées à leur autre extrémité à l'élément de contact mobile 20. Sur le second raccord de phase 34 sont constituées des branches d'extrémité 40 dont le nombre correspond au nombre de doigts de contact 18 et dans chacune desquelles est constitué un alésage relatif 42. Les doigts de contact 18 entourent à leur extrémité, au moyen de leurs bandes de contact 38 situées à distance l'une de l'autre, les branches 40 et sont montés au moyen de l'axe de pivotement 22 qui passe dans les alésages formant paliers 39 et les alésages 42 des branches. Pour augmenter la force de compression entre les branches 40 et les doigts de contact 18, les paires de bandes de contact 38 sont d'une part soumises à une précontrainte mécanique vers l'intérieur alors que les doigts de contact 18 sont par ailleurs soumis à une contre-pression latérale par
des ressorts à disques 44 montés sur l'axe de pivotement 22.
L'extrémité des bandes de contact 38 qui comprennent les alésages formant paliers 39 et qui sont situées du côté de l'axe de pivotement est coudée en forme de L à l'extrémité opposée à l'élément de contact mobile 20 de manière à déterminer pendant le pivotement du doigt de contact 18, au sens géométrique, une composante de mouvement radiale par rapport au plan tangentiel de l'élément de contact fixe 14, qui
est nécessaire à l'auto-nettoyage des éléments de contact 14, 20.
A l'extrémité située du côté de l'élément de contact, le doigt de contact 18 est également constitué en forme de L. Les bandes de contact 38 forment la branche longue, et la branche courte en forme de triangle 46 s'étend, sur le côté tourné à l'opposé de l'élément de contact mobile 20, entre les bandes de contact 38. A l'extrémité formant un angle aigu de la branche courte 46 est articulée une extrémité d'un bras oscillant 50 au moyen d'une tige 48. Le bras oscillant 50 est constitué par deux pattes parallèles 52 et distantes l'une de l'autre, entre lesquelles est montée la branche courte 46. La coulisse en forme de U 30 associée à chaque doigt de contact 18 est maintenue sur la plaque de retenue 28 au moyen de sa branche centrale 54. Les branches externes 56 de la coulisse 30 comprennent chacune une ouverture allongée 58 dont l'axe longitudinal est orienté radialement par rapport à l'axe de pivotement 22. Dans ces ouvertures 58 de la coulisse est disposé de façon mobile un coulisseau 59 sur lequel est fixé un axe 60 du bras oscillant, le mouvement de déplacement étant limité de chaque côté par les extrémités de forme arquée des ouvertures 58 de la coulisse. L'autre extrémité du bras oscillant 50 est articulée sur l'axe 60. La direction de la droite représentant la force du ressort qui agit sur l'axe 60 du bras oscillant et qui est parallèle aux axes longitudinaux des ouvertures 58 de la coulisse forme un angle obtus a (voir figure 3) avec la ligne reliant les points d'articulation du bras oscillant 50, c'est-à-dire
la ligne de liaison entre la tige 48 et l'axe 60 du bras oscillant.
L'angle a est ouvert en direction du doigt de contact 18. En direction du doigt de contact 18 est constituée à partir de la plaque de retenue 28, par estampage et pliage, une plaque d'appui respective 62 et sur celle-ci un premier tourillon 64. Le premier tourillon 64 est orienté radialement par rapport à l'axe de pivotement 22. Le coulisseau 59 va en se réduisant après formation d'épaulements d'appui 66 pour former à son extrémité un second tourillon 68 qui est orienté radialement par rapport à l'axe de pivotement 22. Entre la plaque d'appui 62 et les épaulements d'appui 66 s'appuie un ressort d'application de force de contact 70 constitué sous forme d'un ressort hélicoïdal de pression,
qui est maintenu sur ses côtés par les tourillons 64, 68.
On expliquera en référence aux figures 3 à 7 le mode de fonctionnement du système de contact, le ressort d'application de force de contact 70 n'étant représenté que schématiquement par ses composantes de force. La figure 3 montre un doigt de contact 18 à l'état fermé du système de contact, c'est-à-dire quand la paire d'éléments de contact 14, 20 est fermée. Sous l'effet du ressort d'application de force de contact 70, le coulisseau 59 a tendance à s'éloigner radialement de l'axe de pivotement 22 dans le cadre des ouvertures 58 de la coulisse. De ce fait, une composante de force dirigée tangentiellement par rapport à l'axe de pivotement 22 est exercée par le bras oscillant 50 sur le doigt de contact 18, qui produit la force de contact nécessaire entre la paire d'éléments de contact 14, 20. Selon la figure 4 et après ouverture ou désenclenchement, les contacts mobiles de tous les pôles et de ce fait également tous les doigts de contact 18 sont pivotés par un mouvement de pivotement de l'arbre de commutation 24 autour de l'axe de pivotement 22, d'o résulte la séparation des paires d'éléments de contact 14, 20. Du fait de la contre-pression entre contacts qui n'existe plus, le coulisseau 59 est déplacé jusqu'à la limite d'extrémité externe des ouvertures 58 de la coulisse. Quand un courant de court-circuit passe par le doigt de contact 18(quand la paire d'éléments de contact 14, 20 est dans la position fermée de la figure 31 dont la force électrodynamique de constriction à proximité de la paire d'éléments de contact 14, 20 est supérieure à la force de pression des contacts déterminée par le ressort d'application de force de contact 70 en cet endroit, le doigt de contact 18 est alors soumis à une accélération qui l'éloigne du contact fixe 14. La force électrodynamique détermine par l'intermédiaire du bras oscillant 50 une composante de force dirigée radialement par rapport à l'axe de pivotement 22, qui déplace le coulisseau 59 à l'encontre de la force du ressort d'application de force de contact 70. En raison du caractère obtus de l'angle a, la fraction de ladite composante de force électrodynamique augmente jusqu'à ce que soit atteint l'état de basculement représenté à la figure 5. Cet état de pivotement est caractérisé par le fait que l'axe de pivotement 22, le ressort d'application de force de contact 70, le coulisseau 59 et l'axe 60 du bras oscillant ainsi que la tige 48 du bras oscillant 50 sont situés sur une ligne droite, et que l'angle a est plan. Lorsque la paire d'éléments de contact 14, 20 continue de s'ouvrir ou lorsque l'angle a dépasse l'angle plan, la direction d'action de la composante de force exercée par le ressort d'application de force de contact 70 et par l'intermédiaire du coulisseau 59 et du bras oscillant 50 sur le doigt de contact 18 s'inverse. A partir de ce moment, le doigt de contact 18 bascule seulement sous l'action du ressort d'application de force de
contact 70 pour parvenir à l'état stable représenté à la figure 6.
Grâce à ce mécanisme à basculement brusque qui est relié avantageusement au doigt de contact 18, on réduit sensiblement le danger d'un "pompage" du doigt de contact 18 qui apparait du fait de la limitation de courant qui s'établit, et ainsi un soudage dommageable de la paire d'éléments decontact 14, 20. Grâce au verrou de maintien qui est ensuite déclenché, le doigt de contact 18 bascule en retour vers une position analogue à celle de la figure 4 au moyen d'une butée de renvoi fixe et non représentée par rapport au boîtier profilé, mais assez connue. On peut déduire en outre de la figure 6 que le bras oscillant 50 est coudé dans la direction qui s'éloigne de l'élément de contact mobile 20 de manière à ainsi obtenir une ouverture de grande extension de la paire d'éléments de contact 14, 20 qui est ouverte électrodynamiquement, avant que ce mouvement d'ouverture puisse être limité par la venue en butée du bras oscillant contre la plaque de retenue 28. A la figure 7 et par comparaison avec la figure 3 est montrée la façon dont est obtenu un contact fiable jusqu'à ce que soit atteinte la course maximale dans le cas
d'une usure des éléments de contact 14, 20 à la suite d'un grillage.
Du fait du caractère obtus de l'angle a, on obtient ce résultat que la composante de force exercée par le ressort d'application de force de contact 70 sur le doigt de contact 18 et dirigée vers l'élément de contact fixe 14, c'est-à-dire la force de pression de contact, augmente à mesure qu'augmente la course, c'est-à-dire à mesure qu'augmente l'usure des éléments de contact 14 et 20. On s'oppose ainsi à la détérioration des propriétés de contact à la suite d'un grillage ou même de façon à la compenser largement. Cette augmentation de la force de pression du contact s'effectue jusqu'à ce que la course soit limitée à sa valeur maximale du fait de la limitation du mouvement de déplacement du coulisseau 59 due à la limite formée par
les extrémités externes des ouvertures 58 de la coulisse.
A la figure 8 sont représentés les effets avantageux du système de contact de l'invention au moyen des forces importantes qui apparaissent dans le mécanisme à basculement brusque relié au doigt de contact 18 d'une part en fonction de l'importance S de l'ouverture de la paire d'éléments de contact 14, 20 et d'autre part en fonction de la course D quand les éléments de contact 14, 20 sont usés. On a montré les courbes qualitatives de la force Ff du ressort développée par le ressort d'application de force de contact 70 et de la composante de force Fk déterminée par cette dernière et dirigée vers l'élément de contact fixe 14. La ligne III correspond à l'état fermé selon la figure 3 quand les éléments de contact 14, 20 ne sont pas usés. La composante de force Fk correspond dans cet état à la force de pression de contact. Dans la zone comprise entre la ligne III et la ligne IV, une force d'ouverture électrodynamique provoquée par le court-circuit agit sur le doigt de contact 18 à l'encontre de la composante de force Fk. A mesure qu'augmente l'importance S de l'ouverture, la force Ff du ressort augmente mais la composante de force Fk diminue de façon avantageuse. La ligne V correspond à l'état de basculement du mécanisme à basculement brusque qui est représenté à la figure 5. Dans ce cas, la force maximale Ffmax du ressort apparaît et l'importance de la composante de force Fk est nulle. Les conditions ont sensiblement changé en direction de la ligne VI. La force Ff du ressort va en diminuant et la direction de la composante de force Fk s'inverse. Au niveau de la ligne VI, l'état d'ouverture stable déterminé électrodynamiquement est atteint avec l'ouverture maximale Smax, comme représenté à la figure 7. Dans la zone comprise entre la ligne III et la ligne VII sont montrées les conditions quand la course du doigt de contact augmente en raison d'une usure croissante des éléments de contact 14, 20. Il est vrai que la force Ff du ressort diminue quand augmente la course D, mais la composante de force Fk qui agit en tant que force de pression de contact augmente de façon avantageuse. Cette augmentation a lieu jusqu'à ce que soit atteinte la composante de force maximale Fkmax (force de pression maximale de contact) au niveau de la ligne VII o est atteinte la course maximale
Dmax selon la figure 7.
Liste des référence 2 boitier profilé 4 paroi de séparation 6 chambre polaire 8 système de contact contact fixe 12 contact mobile 14 élément de contact fixe 16 premier raccord de phase 18 doigt de contact élément de contact mobile 22 axe de pivotement 24 arbre de commutation 26 étrier de retenue 28 plaque de retenue coulisse 32 étrier de ressort 33 branche externe 34 second raccord de phase 36 paquet de tôles d'extinction 38 bande de contact 39 alésage formant palier branche 42 alésage dans la branche 44 ressort à disques 46 branche courte 48 tige bras oscillant 52 patte 54 branche centrale 56 branche externe 58 ouverture de coulisse 59 coulisseau 60 axe de bras oscillant 62 plaque d'appui 64 premier tourillon 66 épaulement d'appui 68 second tourillon 70 ressort d'application de force de contact Lignes III... VII D course Dmax course maximale Ff force du ressort Ffmax force maximale du ressort Fk composante de force Fkmax composante de force maximale S importance de l'ouverture Smax ouverture maximale a angle
Claims (19)
1. Système de contact limiteur de courant pour disjoncteur, comprenant un boîtier profilé (2), un nombre de systèmes de contact (8) correspondant au nombre de pôles à commuter et un verrou de maintien relié de façon active avec les systèmes de contact (8), constitué en outre par: - un contact fixe (10) comprenant au moins un élément de contact fixe (14) et un passage vers un premier raccord de phase (16), - un contact mobile (12) articulé sur un arbre de commutation transversal (24) et constitué par plusieurs doigts de contact (18) disposés en parallèle et soumis à l'influence de moyens à force de contact, comprenant chacun un élément de contact mobile (20) et une liaison avec un second raccord de phase (34); présentant les caractéristiques suivantes concernant chaque doigt de contact (18): - le second raccord de phase (34) se prolonge par une branche (40) qui, entourant au moins en partie l'axe de pivotement (22), est en liaison latérale sous une pression de compression avec le doigt de contact (18); - un système à levier à genouillère (50, 59) pouvant dépasser un angle plan est disposé entre l'arbre de commutation (24) et le doigt de contact (18), système qui est soumis à l'influence d'un ressort d'application de force de contact (70) relié à une extrémité à l'arbre de commutation (24); - la composante de la force du ressort qui agit sur la liaison articulée interne (60) du système à levier à genouillère (50, 59), qui est exercée par l'autre extrémité du ressort d'application de force de contact (70), forme avec l'axe actif de l'élément de levier à genouillère (50) qui est reliéau dbigt de contact (18) un angle obtus (a) lorsque le doigt de contact (18) est à l'état qui n'est pas influencé électrodynamiquement; - le système à levier à genouillère (50, 59) est limité dans son mouvement en direction de la course de l'élément de contact mobile (20).
2. Système de contact limiteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt de contact (18) est sensiblement de constitution en forme de L, l'axe de pivotement (22) étant relié à l'extrémité de la branche longue et l'élément à levier à genouillère (50) étant relié à l'extrémité de la branche courte.
3. Système de contact limiteur de courant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le doigt de contact (18) est coudé vers l'avant sur le côté de l'axe de pivotement de l'élément de contact
mobile (20).
4. Système de contact limiteur de courant selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que le doigt de
contact (18) est constitué sur le côté de l'axe de pivotement par deux bandes de contact parallèles (38) et àdistaoel'une de l'autre, entre
lesquelles est disposée la branche (40).
5. Système de contact limiteur de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bandes de contact (38) sont soumises à
une précontrainte vers l'intérieur.
6. Système de contact limiteur de courant selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que le doigt de
contact (18) et la branche (40) sont soumis à un effet de compression
par des éléments de ressort (44) connus en soi.
7. Système de contact limiteur de courant selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que les doigts de
contact (18) sont montés sur un axe de pivotement commun (22).
8. Système de contact limiteur de courant selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étrier de ressort (32) en forme de U entoure les doigts de contact (18) latéralement et en commun du côté
de l'axe de pivotement.
9. Système de contact limiteur de courant selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de
levier à genouillère (50, 59) est constitué par un coulisseau (59) guidé, dans une coulisse (30) qui est solidaire de l'arbre de commutation (24) et tournée vers l'élément de contact mobile (20), radialement par rapport à l'axe de pivotement (22) et de façon limitée au moins dans la direction s'éloignant de l'axe de pivotement (22), et par un bras oscillant (50) articulé entre le doigt de contact (18) et le coulisseau (59), le ressort d'application de force de contact (70) constitué sous forme d'un ressort hélicoïdal de pression s'appuyant
sur le coulisseau (59).
10. Système de contact limiteur de courant selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (22) et les coulisses (30) sont disposés sur une plaque de retenue commune (28) et sont fixés à l'arbre de commutation (24) par cette dernière ainsi
qu'au moyen d'un étrier de retenue (26).
11. Système de contact limiteur de courant selon les
revendications 8 et 10, caractérisé en ce que l'étrier de ressort (32)
est relié d'un seul tenant à la plaque de retenue (28).
12. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le ressort
d'application de force de contact (70) est monté latéralement à une extrémité sur un premier tourillon (64) qui est relié de façon solidaire à l'arbre de commutation (24) et est orienté radialement par rapport à l'axe de pivotement (22), et s'appuie sur une plaque d'appui (62) qui est également fixée de façon solidaire à l'arbre de
commutation (24).
13. Système de contact limiteur de courant selon les
revendications 10 et 12, caractérisé en ce que le premier tourillon
(64) et la plaque d'appui (62) sont obtenus par estampage et pliage à
partir de la plaque de retenue (28).
14. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 9 à 13, et notamment selon la
revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le ressort d'application de force de contact (70) est relié latéralement à l'autre extrémité à un second tourillon (68) qui est relié au coulisseau (59), et s'appuie sur des épaulements d'appui (66) qui sont constitués sur le côté
frontal entre le coulisseau (59) et le second tourillon (68).
15. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le
coulisseau (59) est guidé de façon limitée dans les deux directions.
16. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la
coulisse (30) est constituée sous la forme d'un U et comprend dans ses branches externes (56) des ouvertures formant coulisses (58) dans lesquelles est guidé le coulisseau (59) au moyen d'un axe (60) de bras oscillant.
17. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 9 à 16, et notamment selon la
revendication 16, caractérisé en ce que le bras oscillant (50) est constitué par deux pattes (52) parallèles et situées à distance l'une
de l'autre.
18. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 9 à 17, et notamment selon la
revendication 17, caractérisé en ce que le bras oscillant (50) est incurvé en forme d'arc de cercle dans la direction vers l'avant à
partir du doigt de contact (18).
19. Système de contact limiteur de courant selon l'une
quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le système
à levier à genouillère est constitué par deux leviers à genouillère qui sont articulés par leurs extrémités libres entre l'arbre de commutation (24) et le doigt de contact (18), et coopère par ou au moyen de leur liaison articulée interne avec le ressort d'application
de force de contact.
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Effective date: 20070731 |