EP0905735A1 - Disjoncteur à déclencheur électromagnetique à propulseur d'un contact mobile en fourche - Google Patents

Disjoncteur à déclencheur électromagnetique à propulseur d'un contact mobile en fourche Download PDF

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EP0905735A1
EP0905735A1 EP98410097A EP98410097A EP0905735A1 EP 0905735 A1 EP0905735 A1 EP 0905735A1 EP 98410097 A EP98410097 A EP 98410097A EP 98410097 A EP98410097 A EP 98410097A EP 0905735 A1 EP0905735 A1 EP 0905735A1
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circuit breaker
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magnetic circuit
circuit
air gap
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Schneider Electric SE
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    • H01H71/2472—Electromagnetic mechanisms with rotatable armatures

Definitions

  • the document FR-A-2495826 relates to a known circuit breaker of the kind mentioned, in which the two breaking chambers are separated from each other by a partition insulating.
  • the electromagnetic trip unit includes an electromagnet equipped with a striker which acts directly on the fork of the movable contact to accelerate the movement of the latter towards the open position.
  • the striker is coupled mechanically to a moving core of the magnetic circuit of the electromagnet, and acts on the moving contact after catching a dead stroke. The performance of such circuit breaker remain limited.
  • the object of the invention consists in making a circuit breaker with high ratings and with the power to high cutoff.
  • the upper branch of the circuit magnetic is equipped with two curved extensions extending in parallel according to the direction of the arms of the movable contact so as to frame the two opposite slots of the lower branch.
  • Such a movable fork contact arrangement in the first air gap allows obtain an addition of Laplace elementary forces for rapid opening when the intensity of the current in the pole exceeds a predetermined threshold.
  • the two branches of the magnetic circuit are offset from each other along the axis of movement of the movable contact to obtain an asymmetrical offset of the first air gap making it possible to prolong the effect of the forces of Laplace in the direction of opening.
  • the palette of the magnetic circuit is provided with a first flat part and a second enveloping part arranged in look of the branches at the second air gap to adapt the slope of the curve of force applied to the triggering member.
  • a miniature circuit breaker with high breaking capacity is housed in a housing 10 of molded insulating material, and comprises, by pole, a contact mobile 12 in the form of a fork cooperating with two fixed contacts 14, 16 to constitute a contact bridge with two cut-off intervals connected in series.
  • the mobile contact 12 in fork is actuated by a mechanism 18 of manual control by a lever 20 and automatic via a thermomagnetic trip device.
  • thermomagnetic release On either side of a vertical insulating partition 22 are arranged two chambers arc extinction 24, 26 each consisting of a stack of deionization sheets.
  • the thermomagnetic release includes a bimetal thermal release (not shown), and an electromagnetic trip device with propellant 28 disposed above the arc extinguishing chambers 24, 26.
  • the electromagnetic trip device 28 has a magnetic circuit 30 H-shaped having a first gap 32 for housing the movable contact 12 in fork, and a second air gap 34 cooperating with a pivoting pallet 36 associated with a trigger member 38.
  • the magnetic circuit 30 has two branches side 37, 39 joined by a central branch 41 on which a coil is wound excitation 40 traversed by the current flowing through the pole contacts.
  • the movable contact 12 is provided with a common support arm 12A made of insulating material extending vertically into a central slot 42, provided at the upper part of the first air gap 32, and a conductive fork having two parallel arms 12B, 12C connected to a horizontal core 44.
  • Each arm 12B, 12C extends in the direction vertical inside a slot 46, 48 provided at the bottom of the first air gap 32, and cooperates with a fixed contact 14, 16 while being traversed by the current in directions opposites.
  • the two slots 46, 48 are arranged in the lower branch 39 of the magnetic circuit 30 extending symmetrically with respect to the central slot 42 of the upper branch 37.
  • the conductive core 44 extends in the intermediate horizontal slot of the 'air gap 32, and is located between the two branches 37, 39 being traversed unidirectionally by the total current.
  • the two branches 37, 39 of the magnetic circuit 30 are magnetized according to opposite polarities.
  • the magnetic field lines have the same direction in the horizontal slot of the air gap 32 and act on the current in the core 44, so as to generate Laplace forces intended to propel the movable contact 12 towards the open position. when the intensity of the current exceeds a predetermined threshold.
  • the two other slots 46, 48 are advantageously framed laterally by extensions 50, 52 curved of the upper branch 37 of the magnetic circuit 30.
  • the magnetic fields in the two slots 46, 48 are in opposite directions, and act on opposite currents in the arms 12B, 12C of the fork of the movable contact 12, so as to add the Laplace forces in the direction of the opening.
  • the two branches 38, 39 of a magnetic circuit 30A of the electromagnetic trip unit are offset in the axis of movement of the movable contact 12, so as to obtain an asymmetrical offset of the first air gap 32.
  • the magnetic flux passing through the latter acts on the movable contact 12 on a more great length, so as to prolong the effect of the Laplace force in the direction of the opening.
  • the magnetic circuit 30B at H of the trigger electromagnetic comprises in the second air gap 34 a pivoting pallet 36 composed of a first flat part 36A and a second enveloping part 36B.
  • the distribution of the surfaces between the two parts 36A, 36B makes it possible to adjust with precision the response slope of the force curve acting on the trigger 38 of Figure 1.
  • the relative width of the first flat part 36A will be weaker compared to the second enveloping part 36B.

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Abstract

Un disjoncteur à haut pouvoir de coupure logé dans un boîtier 10 en matériau isolant moulé, comprend par pôle deux chambres d'extinction d'arc 24, 26 disposées côte-à-côte, et une paire de contacts fixes 14, 16 coopérant avec un contact mobile 12 double en forme de fourche pour constituer deux intervalles de coupure connectés électriquement en série. Le contact mobile 12 en fourche est logé dans un premier entrefer 32 du circuit magnétique 30 en forme de H constitué par deux branches latérales 37, 39 magnétisées selon des polarités opposées par une bobine 40 d'excitation agencée sur une branche centrale 41. Le premier entrefer 32 comporte une fente 42 centrale dans la branche supérieure 37 pour le passage du bras de support 12A isolant, et deux autres fentes 46, 48 ménagées aux extrémités de la branche inférieure 39 du circuit magnétique 30 pour le logement des deux bras 12B, 12C du contact mobile 12. L'âme 44 de la fourche s'étend dans la fente horizontale de l'entrefer 32 entre les deux branches 37, 39, en étant soumise à un champ magnétique unidirectionnel engendré par la bobine 40. <IMAGE>

Description

L'invention est relative à un disjoncteur à haut pouvoir de coupure logé dans un boítier en matériau isolant moulé, et comprenant par pôle :
  • deux chambres d'extinction d'arc disposées côte-à-côte dans la partie inférieure du boítier, et ayant chacune un empilage de tôles de désionisation,
  • une paire de contacts fixes disposée en regard desdits chambres, et, coopérant avec un contact mobile double en forme de fourche pour constituer deux intervalles de coupure connectés électriquement en série,
  • et un mécanisme de commande manuelle par une manette et/ou automatique par l'intermédiaire de moyens de déclenchement sensibles à l'intensité du courant traversant le pôle, lesdits moyens comprenant au moins un déclencheur électromagnétique à propulseur ayant un circuit magnétique coopérant avec une palette.
Le document FR-A-2495826 se rapporte à un disjoncteur connu du genre mentionné, dans lequel les deux chambres de coupure sont séparées l'une de l'autre par une cloison isolante. Le déclencheur électromagnétique comprend un électro-aimant équipé d'un percuteur qui agit directement sur la fourche du contact mobile pour accélérer le déplacement de ce dernier vers la position d'ouverture. Le percuteur est accouplé mécaniquement à un noyau mobile du circuit magnétique de l'électro-aimant, et agit sur le contact mobile après rattrapage d'une course morte. Les performances d'un tel disjoncteur restent néanmoins limitées.
L'objet de l'invention consiste à réaliser un disjoncteur à forts calibres, et à pouvoir de coupure élevé.
Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que le contact mobile en fourche est logé dans un premier entrefer du circuit magnétique en forme de H constitué par deux branches latérales magnétisées selon des polarités opposées par une bobine d'excitation agencée sur une branche centrale, la fourche conductrice étant portée par un bras de support isolant, et comprenant deux bras parallèles connectés à une âme horizontale,
  • le premier entrefer comporte une fente centrale dans la branche supérieure pour le passage du bras de support isolant, et deux autres fentes ménagées aux extrémités de la branche inférieure du circuit magnétique pour le logement des deux bras du contact mobile,
  • l'âme de la fourche s'étend dans la fente horizontale de l'entrefer entre les deux branches, en étant soumise à un champ magnétique unidirectionnel engendré par la bobine.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la branche supérieure du circuit magnétique est équipée de deux extensions recourbées s'étendant parallèlement selon la direction des bras du contact mobile de manière à encadrer les deux fentes opposées de la branche inférieure .
Un tel agencement de contact mobile en fourche dans le premier entrefer permet d'obtenir une addition des forces élémentaires de Laplace pour l'ouverture rapide lorsque l'intensité du courant dans le pôle dépasse un seuil prédéterminé.
Selon une caractéristique de l'invention, les deux branches du circuit magnétique sont décalées l'une de l'autre le long de l'axe de déplacement du contact mobile pour obtenir un décalage dissymétrique du premier entrefer permettant de prolonger l'effet des forces de Laplace dans le sens de l'ouverture.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la palette du circuit magnétique est pourvue d'une première partie plate et d'une deuxième partie enveloppante disposées en regard des branches au niveau du deuxième entrefer pour adapter la pente de la courbe d'effort appliquée à l'organe de déclenchement.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est un vue schématique en élévation d'un disjoncteur selon l'invention, l'une des faces latérales du boítier isolant étant enlevée,
  • les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respectives selon les lignes 2-2 et 3-3 de la figure 1,
  • la figure 4A montre une vue partielle à échelle agrandie du circuit magnétique du déclencheur à propulseur,
  • la figure 4B est une coupe selon la ligne 4-4 de la figure 4A,
  • la figure 5 représente une vue en perspective d'une autre variante de réalisation du déclencheur à propulseur.
En référence aux figures 1 à 3, un disjoncteur miniature à haut pouvoir de coupure est logé dans un boítier 10 en matériau isolant moulé, et comporte par pôle, un contact mobile 12 en forme de fourche coopérant avec deux contacts fixes 14, 16 pour constituer un pont de contact à deux intervalles de coupure connectés en série. Le contact mobile 12 en fourche est actionné par un mécanisme 18 de commande manuelle par une manette 20 et automatique par l'intermédiaire d'un déclencheur magnétothermique.
De part et d'autre d'une cloison 22 isolante verticale sont agencées deux chambres d'extinction d'arc 24, 26 constituées chacune par un empilage de tôles de désionisation. Le déclencheur magnétothermique comporte un déclencheur thermique à bilame (non représenté), et un déclencheur électromagnétique à propulseur 28 disposé au-dessus des chambres d'extinction d'arc 24, 26.
Le déclencheur électromagnétique à propulseur 28 comprend un circuit magnétique 30 en forme de H ayant un premier entrefer 32 de logement du contact mobile 12 en fourche, et un deuxième entrefer 34 coopérant avec une palette 36 pivotante associée à un organe de déclenchement 38. Le circuit magnétique 30 comporte deux branches latérales 37, 39 réunies par une branche centrale 41 sur laquelle est enroulée une bobine d'excitation 40 traversée par le courant circulant à travers les contacts du pôle.
Le contact mobile 12 est doté d'un bras de support 12A commun en matériau isolant s'étendant verticalement dans une fente 42 centrale, prévue à la partie supérieure du premier entrefer 32, et d'une fourche conductrice ayant deux bras 12B, 12C parallèles connectés à une âme 44 horizontale. Chaque bras 12B, 12C s'étend dans la direction verticale à l'intérieur d'une fente 46, 48 prévue à la partie inférieure du premier entrefer 32, et coopère avec un contact fixe 14,16 en étant traversé par le courant selon des sens opposés.
Les deux fentes 46, 48 sont agencées dans la branche inférieure 39 du circuit magnétique 30 en s'étendant symétriquement par rapport à la fente 42 centrale de la branche supérieure 37. L'âme 44 conductrice s'étend dans la fente horizontale intermédiaire de l'entrefer 32, et est située entre les deux branches 37, 39 en étant traversée unidirectionnellement par le courant total. Les deux branches 37, 39 du circuit magnétique 30 sont magnétisées selon des polarités opposées.
Les lignes de champ magnétique ont la même direction dans la fente horizontale de l'entrefer 32 et agissent sur le courant dans l'âme 44, de manière à engendrer des forces de Laplace destinées à propulser le contact mobile 12 vers la position d'ouverture lorsque l'intensité du courant dépasse un seuil prédéterminé.
Les deux autres fentes 46, 48 sont avantageusement encadrées latéralement par des extensions 50, 52 recourbées de la branche supérieure 37 du circuit magnétique 30. Les champs magnétiques dans les deux fentes 46, 48 sont de sens opposés, et agissent sur des courants opposés dans les bras 12B, 12C de la fourche du contact mobile 12, de manière à additionner les forces de Laplace dans le sens de l'ouverture.
La présence des extensions 50, 52 favorise également le soufflage magnétique de l'arc tiré entre chaque contact fixe 14, 16 et le bras 12B, 12C correspondant du contact mobile 12, et chassé en direction de la chambre d'extinction 24, 26 associée. La connexion en série des deux intervalles de coupure, et l'addition des forces élémentaires de Laplace dans le premier entrefer 32 permettent d'obtenir un pouvoir de coupure élevé, et une extinction rapide des arcs.
Dans la variante des figures 4A et 4B, les deux branches 38, 39 d'un circuit magnétique 30A du déclencheur électromagnétique sont décalées dans l'axe du déplacement du contact mobile 12, de manière à obtenir un décalage dissymétrique du premier entrefer 32. Le flux magnétique traversant ce dernier agit sur le contact mobile 12 sur une plus grande longueur, de manière à prolonger l'effet de la force de Laplace dans le sens de l'ouverture.
Dans l'autre variante de la figure 5, le circuit magnétique 30B en H du déclencheur électromagnétique comporte dans le deuxième entrefer 34 une palette 36 pivotante composée d'une première partie plate 36A et d'une deuxième partie enveloppante 36B. La répartition des surfaces entre les deux parties 36A, 36B permet d'ajuster avec précision la pente de réponse de la courbe d'effort agissant sur l'organe de déclenchement 38 de la figure 1. Pour l'obtention d'une courbe à pente forte, on augmente la dimension de la première partie plate 36A par rapport à la deuxième partie enveloppante 36B. Inversement si le changement de raideur de pente recherché est situé sur la fin de course de la palette 36, la largeur relative de la première partie plate 36A sera plus faible par rapport à la deuxième partie enveloppante 36B.
Il est également possible de prévoir des épaisseurs différentes au niveau des deux parties 36A, 36B de la palette 36 pour adapter le type de courbe d'effort.

Claims (6)

  1. Disjoncteur à haut pouvoir de coupure logé dans un boítier (10) en matériau isolant moulé, et comprenant par pôle :
    deux chambres d'extinction d'arc (24, 26) disposées côte-à-côte dans la partie inférieure du boítier (10), et ayant chacune un empilage de tôles de désionisation,
    une paire de contacts fixes (14, 16) disposée en regard desdites chambres, et coopérant avec un contact mobile (12) double en forme de fourche pour constituer deux intervalles de coupure connectés électriquement en série,
    et un mécanisme (18) de commande manuelle par une manette (20) et/ou automatique par l'intermédiaire de moyens de déclenchement sensibles à l'intensité du courant traversant le pôle, lesdits moyens comprenant au moins un déclencheur électromagnétique à propulseur (28) ayant un circuit magnétique (30, 30A, 30B) coopérant avec une palette (36),
    caractérisé en ce que:
    le contact mobile (12) en fourche est logé dans un premier entrefer (32) du circuit magnétique (30) en forme de H constitué par deux branches latérales (37, 39) magnétisées selon des polarités opposées par une bobine (40) d'excitation agencée sur une branche centrale (41), la fourche conductrice étant portée par un bras de support (12A) isolant, et comprenant deux bras (12B, 12C) parallèles connectés à une âme (44) horizontale,
    le premier entrefer (32) comporte une fente (42) centrale dans la branche supérieure (37) pour le passage du bras de support (12A) isolant, et deux autres fentes (46, 48) ménagées aux extrémités de la branche inférieure (39) du circuit magnétique (30) pour le logement des deux bras (12B, 12C) du contact mobile (12),
    l'âme (44) de la fourche s'étend dans la fente horizontale de l'entrefer (32) entre les deux branches (37, 39), en étant soumise à un champ magnétique unidirectionnel engendré par la bobine (40).
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche supérieure (37) du circuit magnétique (30) est équipée de deux extensions (50, 52) recourbées s'étendant parallèlement selon la direction des bras (12B, 12C) du contact mobile (12) de manière à encadrer les deux fentes (46, 48) opposées de la branche inférieure (39).
  3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux fentes (46, 48) de la branche inférieure (39) sont symétriques par rapport à l'axe médian passant par la fente centrale (42) de la branche supérieure (37).
  4. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux branches (37, 39) du circuit magnétique (30A) sont décalées l'une de l'autre le long de l'axe de déplacement du contact mobile (12) pour obtenir un décalage dissymétrique du premier entrefer (32) permettant de prolonger l'effet des forces de Laplace dans le sens de l'ouverture.
  5. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la palette (36) du circuit magnétique (30B) est pourvue d'une première partie plate (36A) et d'une deuxième partie enveloppante (36B) disposées en regard des branches (37, 39) au niveau du deuxième entrefer (34) pour adapter la pente de la courbe d'effort appliquée à l'organe de déclenchement (38).
  6. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de déclenchement (38) est formé par une tige assujettie à la palette (36) en s'étendant le long de la branche supérieure (37) du circuit magnétique (30,30A,30B).
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