EP3857585A1 - Dispositif d'extinction d'un arc electrique pour un appareil electrique de protection et appareil electrique de protection integrant ledit dispositif - Google Patents

Dispositif d'extinction d'un arc electrique pour un appareil electrique de protection et appareil electrique de protection integrant ledit dispositif

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EP3857585A1
EP3857585A1 EP18796707.0A EP18796707A EP3857585A1 EP 3857585 A1 EP3857585 A1 EP 3857585A1 EP 18796707 A EP18796707 A EP 18796707A EP 3857585 A1 EP3857585 A1 EP 3857585A1
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EP
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electric arc
fractionation
plates
extinguishing device
arc
Prior art date
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EP18796707.0A
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EP3857585B1 (fr
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Gauthier DÉPLAUDE
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Hager Electro SAS
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Hager Electro SAS
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36Metal parts
    • H01H9/362Mounting of plates in arc chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36Metal parts
    • H01H2009/365Metal parts using U-shaped plates

Definitions

  • the present invention relates to the field of devices for extinguishing an electric arc for an electrical protection device, preferably of the modular type, as well as to the field of electrical protection devices, preferably of the modular type, incorporating such extinguishing devices. an electric arc.
  • an electrical protection device comprises at least one pair of contacts which comprises a fixed contact and a movable contact.
  • This pair of contacts can adopt two stable positions, namely, a so-called closed position, in which the fixed contact and the movable contact are in contact, and a contact open position, in which the movable contact is at a distance from the contact. fixed.
  • a mechanical lock makes it possible to switch the pair of contacts from their closed position to their open position. Under these conditions an electric arc is created between the fixed contact and the movable contact and, more particularly, at their respective electrodes.
  • an extinguishing chamber or breaking chamber is generally provided in the electrical protection device.
  • This extinguishing chamber comprises a device for extinguishing an electric arc which has the function of dividing the electric arc formed at the level of the pair of contacts into a plurality of small fractional electric arcs.
  • maximum compactness is sought. This is why, in order to increase the voltage of the electric arc and thus limit and rapidly decrease the intensity so that it is equal to zero, so as to isolate the fault, it is known, rather than lengthen the column of the electric arc and thus increase its voltage, to split it into a plurality of small fractional electric arcs to obtain a similar or even improved effect.
  • This splitting of the electric arc is usually carried out by means of a plurality of conductive splitting plates which includes the extinguishing device which are mounted parallel to each other. It has however been noted that after splitting the electric arc, this plurality of small fractional electric arcs can become unstable within the plurality of fractionating plates. More particularly, it happens that one of the fractionated electric arcs escapes from the fractionation zone to arrive near the entry zone of the plurality of fractionation plates, which causes a re-ignition of the electric arc and a decrease in the value of voltage, and then impacts the performance of the electrical protection device. This re-ignition phenomenon can lead to the destruction of the electrical protection device, even before the current cannot be cut following the occurrence of the fault, which is not desirable.
  • the object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a solution aimed at avoiding the re-ignition of the electric arc, having a limited space requirement and aiming to improve the performance and the robustness of the electrical protection device in which the device extinction is intended to be integrated.
  • the invention relates to a device for extinguishing an electric arc for an electrical protection device comprising: - a plurality of electric arc splitting plates arranged substantially parallel to each other and being held together by a distance I between two adjacent splitting plates by two support elements arranged on at least one part of each lateral edge that each of the fractionation plates comprises,
  • each fractionation plate further comprising an arc arc input notch, starting at a lower edge which each of the fractionation plates comprises, all of the input notches forming an input zone of the electric arc arranged to guide the electric arc towards a zone of fractionation of the electric arc, situated downstream of said entry zone, according to a first direction of fractionation of the electric arc, so as to fractionate the electric arc in a plurality of fractional electric arcs,
  • each entry notch of the electric arc delimiting two branches which each of the fractionation plates comprises, each branch having a width lbl that varies according to the profile of the edge of the entry or constant notch,
  • the extinguishing device is characterized in that: the main face comprises an upstream zone and a downstream zone, which are separate one from the other, the upstream zone being situated at the level of the surface of the branches and being delimited by the edge of the notch, and the downstream zone corresponding to the remaining surface of the main face,
  • the main face further comprises a positioning zone of said at least one anti-priming element facing which said at least one anti-priming element is disposed, the positioning zone extending between a first median axis of the zone upstream and a second median axis of the downstream area,
  • said at least one anti-reboot element has a predetermined length L1 configured to prevent the return of the electric arc, after its splitting into a plurality of split electric arcs, in a direction opposite to the first direction of splitting, said second direction of reboot.
  • the invention also relates to an electrical protection device comprising:
  • a member for controlling the position of the mobile contact connected to the mobile contact by means of a mechanical lock able to switch between two stable positions corresponding respectively to the opening and closing of the fixed and mobile contacts following a action on the control member, or to switch to an open position of the fixed and mobile contacts following a mechanical action of at least one trip device passing on an electrical fault on said at least first line,
  • tripping means comprising at least one magnetic and / or thermal and / or electronic actuator provided for actuating said at least one trigger for the triggering of the mechanical lock
  • an electrical protection device characterized in that the extinguishing chamber of the electric arc comprises the device for extinguishing the electric arc according to the present invention.
  • FIG. 1 is an elevation view in plan of an electrical modular line circuit protection device, of the circuit breaker type, according to the invention, showing a pair of contacts in the contact open position and comprising an extinguishing chamber fitted with a device for extinguishing an electric arc,
  • FIGS. 2A and 2B are schematic sectional views from the side and from the front of the extinguishing chamber provided with a device for extinguishing the electric arc known from the prior art
  • FIGS. 3A and 3B are schematic sectional views from the side and from the front of the extinguishing chamber provided with a device for extinguishing the electric arc according to the invention
  • Figure 4 is a perspective view of a support member for holding the fractionation plates of the extinguishing device according to the invention of the electric arc, which is provided with a plurality of anti-restriking elements in the form of a plurality of projecting portions,
  • FIG. 5 is a perspective view of the device for extinguishing the electric arc according to the invention in a first alternative embodiment comprising two support elements as illustrated in FIG. 4,
  • FIG. 6 A is a front view of the device for extinguishing the electric arc illustrated in FIG. 5,
  • FIG. 6B is a side view of the device for extinguishing the electric arc illustrated in FIG. 5, with a portion of the support element partially removed to show an anti-reboot element in the form of a protruding portion,
  • Figure 7 is a perspective view of two support elements for holding the fractionation plates of the extinguishing device of the electric arc according to the invention, which are provided with a plurality of anti-re-ignition elements under form of a plurality of projecting portions linked together,
  • FIG. 8 is a perspective view of the device for extinguishing the electric arc according to the invention in a second alternative embodiment comprising the two support elements illustrated in FIG. 7,
  • FIG. 9 is a front view of a device for extinguishing the electric arc according to the invention in a third variant embodiment, showing a fractionation plate which is coated on its main face with a coating layer forming an anti-re-ignition element,
  • Figure 10 is a perspective view of a side wall of the modular electrical protection device according to the invention, in an embodiment in which the side wall comprises, at the extinguishing chamber, a plurality of '' anti-priming elements consisting of a plurality of projecting portions,
  • FIG. 11 is a perspective view of the side wall of FIG. 10 on which is mounted a device for extinguishing the electric arc known from the prior art
  • FIGS. 12 and 13 are schematic views of a fractionation plate showing the main face which includes an upstream area, a downstream area and a positioning area,
  • Figure 14 shows curves A and B of the evolution of the voltage as a function of time of an electrical protection device incorporating the extinguishing device according to the invention, curve A, and an electrical protection device known from the prior art, curve B.
  • An extinguishing device 1 of an electric arc for an electrical protection device 2 comprises:
  • each of the fractionation plates 3 comprises (FIGS. 1, 2A, 3A, 5, 6B, 8 and 11) each fractionation plate 3 further comprising an entry notch 6 of the electric arc, starting at a lower edge 7 which each of the fractionation plates 3 comprises (FIGS.
  • each input notch 6 of the electric arc delimiting two branches 10 that each of the fractionation plates 3 comprises (FIGS. 2B, 3B, 5, 6A, 8, 9, 12 and 13), each branch 10 having a variable width lbl as a function of the edge profile 6 ′ of the inlet notch 6 (FIG. 13) or constant (FIG. 12),
  • said at least one anti-reboot element 11, 11 ′, 11 being disposed opposite a main face 12 of at least one fractionation plate 3 (FIGS. 3A, 3B, 5, 6A, 6B, 8, 9 and 11).
  • the extinguishing device 1 is characterized in that:
  • the main face 12 comprises an upstream area AM and a downstream area AV, separated from each other, the upstream area AM being located at the surface of the branches 10 and being delimited by the edge 6 'of the notch 6, and the downstream zone AV corresponding to the remaining surface of the main face 12 (FIGS. 3A, 3B, 5, 8, 9, 12 and 13)
  • the main face 12 further comprises a positioning zone P of said at least one anti-reboot element 11, 1, 11 ”opposite which said at least one anti-reboot element 11, 1 G, 11” la is arranged positioning zone P extending between a first median axis Ml of the upstream zone AM and a second median axis M2 of the downstream zone AV (FIGS. 5, 8, 9, 12 and 13),
  • said at least one anti-re-ignition element 11, 1 G, 11 has a predetermined length L1 configured to prevent the return of the electric arc, after its splitting into a plurality of fractional electric arcs EF, in a direction opposite to the first direction of fractionation D1, called second direction of reboot D2 ( Figures 3 A, 4, 5, 6A, 7, 8 and 9).
  • said at least one anti-reboot element 11, 11 ′, 11 is provided to be disposed only opposite the positioning zone P, which makes it possible to propose an extinguishing device 1 of compact form, since said at at least one anti-reboot element 11, 11 ', 11 ”remains confined to the level of the positioning zone P, which has the advantage of not increasing its size.
  • said at least one anti-reboot element 11, 11 ′, 11 ” can in no case be placed outside of this positioning zone P. It is therefore particularly suitable for being integrated into an electrical appliance for protection 2 compact and in particular of modular type. In addition, this particular selection makes it possible not to degrade the performance of the electrical protection device 2 in which it is intended to be integrated.
  • said at least one anti-re-ignition element 11, 11 ′, 11 forms a barrier to movement in the second direction of re-ignition D2 of a fractional electric arc EF, which is located at either the column of the 'fractional electric arc EF, ie at the level of the feet of the fractional electric arc EF ( Figures 3A and 3B).
  • This barrier to movement advantageously opposes a low resistance to the entry of the electric arc, which was created between the movable contact 16 and the fixed contact 15 due to the particular configuration of said at least one anti-priming element 11, 11 ' , 11 ”, when the latter moves in the first direction of fractionation Dl.
  • said at least one anti-re-ignition element 11, 11 ′, 11 is made of electrically insulating material, this provides a significant and optimal gain in arc voltage by gasogenic effect and by increase in pressure within of the arc extinguishing chamber electric. Consequently thanks to this advantageous configuration, initially the electric arc, which was created between the movable contact 16 and the fixed contact 15, when the latter open, moves at the level of the zone of input 8, then in a second step the electric arc is split at the bottom of the notch 6. A plurality of split electric arcs EF is then created in the fractionation zone (FIGS. 3A and 3B).
  • the configuration of said at least one anti-reboot element 11, 11 ′, 11 ” does not impact the performance of the electrical protection device 2, and on the contrary improves the performance of the electrical protection device 2. Consequently, by placing said at least one anti-reboot element 11, 11 ′, 11 ”only and selectively opposite the positioning zone P and so that it extends according to the predetermined length L1, the compactness, the gas-generating effect and the performance of the extinguishing device according to the invention are improved.
  • the first and second median axes M1, M2 each extend in a transverse direction which is in the direction of the width 11 of the fractionation plate 3.
  • Each fractionation plate 3 comprises two main faces 12.
  • the largest extension dimension of said at least one anti-reboot element 11, 1 G, 11 ” extends in a longitudinal direction substantially perpendicular to the lateral edge 5 of said at least one fractionation plate 3, opposite of which the anti-priming element 11, 1 G, 11 ”is disposed (FIGS. 3B, 5, 6A, 8, 9 and 11).
  • said at least one anti-reboot element 11, 1 G, 11 ” is arranged upstream of the fractionation zone 9 of the electric arc (FIGS. 3A and 3B).
  • This arrangement forms an obstacle preventing the return of a fractional electric arc EF which would be located in the fractionation zone 9 in the second direction of re-ignition D2 towards the entry zone 8, without hindering or passing the electric arc, nor the splitting of the electric arc and without creating additional bulk.
  • the predetermined length L1 is less (FIGS. 3B, 5, 6A, 9 and 11) or equal (FIG. 8) to a width 11 of the fractionation plate 3.
  • the predetermined length L1 is, preferably, at least greater than or equal to three quarters of the width lbl of the branch 10.
  • said at least one anti-reboot element 11, 11 consists of a projecting portion of predetermined length L1 which projects from at least one of the two support elements 4 (FIGS. 3B, 4, 5, 6 A 6B, 7, 8) or at least one separate support piece ( Figures 10 and 11).
  • the disjointed support piece may consist of a part of an envelope of the electrical protection device 2, for example, a side wall 23 of the envelope, a portion of which is situated at the level of the extinguishing chamber 22 of the electric arc.
  • the projecting portion can consist of an elongated element, preferably rectilinear.
  • This particularly advantageous arrangement according to the first possibility makes it possible to take advantage of the existence of the two elements of support 4, which have the primary function of supporting the fractionation plates 3, or of a disjointed support piece, to arrange said at least one anti-reboot element 11, 11 ”therein. It also results in ease of implementation of the present invention at the time of assembly of the electrical protection device 2, since no other additional part must be added or added.
  • said at least one of the support elements 4 comprises a plate 13 comprising two large lateral edges 14 and said projecting portion of said at least one anti-reboot element 11 projects from large side edges 14 ( Figures 3B, 4, 5, 6A, 6B, 7, 8).
  • the plate 13 is preferably perforated.
  • each support element 4 comprises a plate 13 comprising a plurality of protruding portions forming a plurality of anti-priming elements 11 and the protruding portions of one of the plates 13 being located opposite protruding portions of the other of the plates 13 ( Figures 5, 6 A and 6B).
  • the pair of plate 13, optionally perforated, each provided with projecting portions constitutes two parts.
  • Each part then has a comb shape having an L-shaped section, the teeth of which correspond to the projecting portions (FIG. 4).
  • These parts may have come from molding.
  • these plates 13 provided with the protruding portions may be made of a polymer material, for example polyamide.
  • each perforated plate 13 has two rows RI, R2 substantially parallel to one another with perforations 13 'aligned.
  • One of the rows R2 is located in the immediate vicinity of the lateral edge 14 from which the projecting portions extend.
  • the protruding portions of length L1 and thickness e are substantially parallel to each other and are spaced from each other by a regular interval by a perforation 13 '.
  • the projecting portions consist of elongated rectilinear elements.
  • the protruding portions of a perforated plate 13 are fourteen in number.
  • the perforations 13 'of each row R1, R2 are thirteen in number.
  • a perforation 13 ' is provided to form a fixing with a tongue 3' projecting from the lateral edge 5 of the fractionation plate 3.
  • the tongues 3 ' are arranged to be fitted into the perforations 13'.
  • each support element 4 comprises a plate 13 comprising a plurality of projecting portions and the projecting portions of one of the plates 13 are connected to the projecting portions of the other of the plates 13, of so as to form a plurality of anti-restriking elements 11 of predetermined length L1 substantially equal to the width 11 of the fractionation plate 3 ( Figures 7 and 8).
  • the plate 13 is preferably perforated.
  • each perforated plate 13 has two rows R1, R2 substantially parallel to each other with aligned perforations 13 '.
  • One of the rows R2 is located in the immediate vicinity of the lateral edge 14 from which the projecting portions extend which in this example are in the form of elongated rectilinear elements.
  • the plurality of elongated rectilinear elements forms a center distance between the two perforated plates 13 which are kept parallel to each other and at a distance.
  • Each straight elongate element has a length L1 and a thickness e.
  • the plurality of elongate rectilinear elements are substantially parallel to each other and are spaced from each other by a regular interval by a perforation 13 '.
  • the perforations 13 'of each row R1, R2 are thirteen in number.
  • a 13 'hole is provided to form a fixing with a tongue 3 'projecting from the lateral edge 5 of the fractionation plate 3.
  • the tongues 3' are arranged to be fitted into the perforations 13 '.
  • said at least one anti-reboot element 11 is arranged opposite and at a distance from the main face 12 of at least one fractionation plate 3 (FIG. 6B).
  • said at least one anti-reboot element 11 ′ consists of at least one coating layer extending only over all or part of the positioning zone P (FIG. 9).
  • said at least one anti-re-priming element 11, 11 ', 11 ” is arranged opposite and in contact with the main face 12 of at least one fractionation plate 3.
  • the device 1 for extinguishing the electric arc comprises a plurality of central anti-re-ignition elements 11, 11 ′, 11 ”which each extend between two adjacent fractionation plates 3 (FIGS. 3A, 6B, 8 and 11).
  • the thickness e of the anti-priming element 11, 11 ', 11 is preferably strictly less than the distance interval I between two adjacent fractionation plates 3 and greater than half the distance I between two fractionation plates 3.
  • the device 1 for extinguishing the electric arc comprises at least one extremal anti-re-ignition element 11, 11 ′, 11 ”disposed opposite an extremal fractionation plate 3 (FIGS. 3 A, 3B, 5, 6A, 8 and 11).
  • the extinguishing device 1 has thirteen fractionation plates 3, including two extremal fractionation plates 3, twelve central anti-priming elements 11 and two extremal anti-priming elements 11 .
  • the extinguishing device 1 can be configured so that between each adjacent fractionation plate 3 is disposed a central anti-priming element 11, or for a number n of fractionation plates 3, nl number of anti-priming element 11 central reboots.
  • the fire extinguisher the fire extinguisher
  • an electrical protection device 2 comprises:
  • At least one first line comprising a pair of contacts, respectively a fixed contact 15 and a movable contact 16,
  • - trigger means 20 comprising at least one magnetic actuator 21 and / or thermal 21 ’and / or electronic provided for actuating said at least one trigger 19, 19’ for the triggering of the mechanical lock 18, and
  • the electrical protection device is configured to:
  • the extinguishing chamber 22 of the electric arc comprises the extinguishing device 1 of the electric arc according to the invention.
  • the electrical protection device 2 comprises an envelope which comprises two side walls 23, the extinguishing chamber 22 of the electric arc being delimited at least by the two side walls 23 on at least one of which is arranged said at least anti-priming element 11 ”(FIGS. 10 and 11).
  • This particularly advantageous arrangement makes it possible to take advantage of the existence of at least one side wall 23, the main function of which is to mechanically hold the various components of the electrical protection device 2, in order to place said at least one element therein. 11 ”anti-reboot. This also results in ease of implementation of the present invention at the time of assembly of the electrical protection device 2, since no other additional part needs to be added.
  • the support elements 4 which then appear, preferably in the form of two perforated plates 13 comprising two rows R1, R2 substantially parallel to one another with perforations 13 'aligned.
  • said at least anti-priming element 11 is preferably molded or overmolded during the manufacture of the latter.
  • the side walls 23 and said at least one anti-priming element 11 can be made of a polymer material, for example polyamide.
  • At least one of the side walls 23 comprises a plurality of anti-priming elements 11 "consisting of a plurality of projecting portions of predetermined length L1 (FIGS. 10 and 11).
  • the protruding portions of length L1 and of thickness e are substantially parallel to one another and are spaced from each other by a regular interval.
  • the projecting portions consist of elongated rectilinear elements.
  • either only one of the side walls 23 can comprise the plurality of anti-priming elements 11 ", or each of the side walls 23 can comprise the plurality of anti-priming elements 11".
  • the component Ue can be of the order of 18 Volts, while the second component E0 can be of a few Volts per millimeter. It follows from this relationship, that to increase the tension of the Uarc electric arc, it is better to split the electric arc into a multitude of fractional electric arcs EF, in order to maximize the preponderant term Ue, rather than lengthening the electric arc, it is the choice that is made in the present invention which seeks to favor compactness.
  • the extinguishing chamber 22 of the electric arc can be cut into three sub-assemblies.
  • the fixed contact 15 comprises an electrode or contact pad 24, which can be made of a graphite silver alloy (AgC).
  • the movable contact 16 can in turn be silver copper (Cu / Ag). The electric arc is formed in this first sub-assembly when the fixed / mobile contacts 15, 16 are opened.
  • the second sub-assembly also called prechamber, are located two conductive horns 25 and 26 which are opposite one another and which delimit the prechamber 27. Their function is to guide the electric arc towards the plurality of fractionation plates 3.
  • One of the conductive horns 25 carries the fixed contact 15.
  • the conductive horns 25, 26 are preferably made of mild steel coated with copper or nickel.
  • the conductive horns 25, 26 are divergent from the first sub-assembly to the third sub-assembly.
  • the prechamber 27 can also comprise two insulating cheeks 27 ′ facing one another and which are mounted on the side walls 23.
  • these insulating cheeks 27 ′ can be made of polymer, such as polyamide.
  • the insulating flanges 27 ’ have the function of forming exhaust channels C for the expulsion of the ionized gases created within the extinguishing chamber 22 of the electric arc.
  • the device 1 for extinguishing the electric arc is arranged the device 1 for extinguishing the electric arc according to the invention.
  • This third sub-assembly therefore comprises at least a plurality of fractionation plates 3 of the electric arc arranged substantially parallel with respect to each other and being held together by an interval of distance I between two adjacent fractionation plates 3 by two support elements 4 arranged on at least part of each lateral edge 5 that each of the fractionation plates includes 3.
  • One of the conductive horns 26 extends into this third sub-assembly.
  • the fractionation plates 3 can be of mild steel coated with copper or nickel.
  • the two support elements 4 can be made of insulating material, for example, in insulating cardboard.
  • the width 11 of the fractionation plates 3 occupies substantially the entire width lm of the electrical protection device 2, this width possibly being of a module, as explained below (FIGS. 2B and 3B).
  • the width 11 can be substantially between 13 and 15 millimeters, while the width lm of the electrical protection device 2 can be 18 millimeters.
  • the electrical protection device 2 is preferably of the modular type, and thus has a width lm multiple of a module, that is to say that the distance between the two side walls 23 of the envelope of the electrical protection device 2 corresponds to a multiple of a standardized value, called a module.
  • the width of a module is approximately 18 millimeters.
  • the electrical protection device 2 has a width lm of a single module ( Figures 2B and 3B).
  • the electrical protection device 2 may consist of a circuit breaker or a differential circuit breaker, preferably of the modular type.
  • the electrical protection device 2 can be provided to protect a single line (electrical protection device 2 monopolar) or several lines (electrical protection device 2 multipolar).
  • the first line may include a first connection terminal 28 and a second connection terminal 29 between which the fixed contact 15 and the movable contact are disposed 16.
  • the first connection terminal 28 is preferably designed to be electrically connected to the electrical network
  • the second connection terminal 29 is preferably designed to be electrically connected to a load, of an electrical installation.
  • the fixed contact 15 can be electrically connected to the first connection terminal 28 and the movable contact 16 can be electrically connected to the second connection terminal 29.
  • the magnetic actuator 21 is electrically connected, on the one hand, to the first connection terminal 28 and, on the other hand, to the fixed contact 15, between the latter.
  • the magnetic actuator 21 comprises a coil 30 surrounding a movable core 31 in translation capable of striking the trigger 19, so as to actuate the mechanical lock 18.
  • the movable core 31 is configured to move in the event of a short circuit.
  • the thermal actuator 2 G is electrically connected, on the one hand, to the second connection terminal 29 and on the other hand, to the movable contact 16, between the latter.
  • the thermal actuator 21 ′ may consist of a bimetallic strip, electrically or not connected to the movable contact 4 by a flexible conductor (not shown) such as a conductive braid, arranged to actuate the trigger 19 'under the effect of a deformation of the bimetallic strip so as to actuate the mechanical lock 18.
  • the bimetallic strip is deformed by direct or indirect heating of the flexible conductor, in the event of prolonged overcurrent.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif d'extinction (1) d'un arc électrique pour un appareil électrique de protection comprenant : - des plaques de fractionnement (3) parallèles les unes par rapport aux autres et maintenues entre elles par deux éléments de support (4), chaque plaque de fractionnement (3) comprenant, une encoche d'entrée (6) de l'arc électrique, chaque encoche d'entrée (6) de l'arc électrique délimitant deux branches (10) que comprend chacune des plaques de fractionnement (3), - un élément anti-réamorçage (11) de l'arc électrique en matériau isolant électrique le dispositif d'extinction (1) est caractérisé en ce que : la face principale (12) comprend une zone amont (AM) et une zone aval (AV), disjointes l'une de l'autre, la zone amont (AM) étant située au niveau de la surface des branches (10) et étant délimitée par le bord (6') de l'encoche (6), et la zone aval (AV) correspondant à la surface restante de la face principale (12), la face principale (12) comprend une zone de positionnement (P) dudit au moins un élément anti-réamorçage (11) en regard de laquelle est disposé ledit au moins un élément anti-réamorçage (11), la zone de positionnement (P) s 'étendant entre un premier axe médian (Ml) de la zone amont (AM) et un deuxième axe médian (M2) de la zone aval (AV), ledit au moins un élément anti-réamorçage (11) présente une longueur prédéterminée (L1) configurée pour empêcher le retour de l'arc électrique, après son fractionnement.

Description

Dispositif d’extinction d’un arc électrique pour un appareil électrique de protection et appareil électrique de protection intégrant ledit dispositif
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d’extinction d’un arc électrique pour un appareil électrique de protection, préférentiellement de type modulaire, ainsi que le domaine des appareils électriques de protection, préférentiellement de type modulaire, intégrant de tels dispositifs d’extinction d’un arc électrique.
De manière connue, un appareil électrique de protection comprend au moins une paire de contacts qui comporte un contact fixe et un contact mobile. Cette paire de contacts peut adopter deux positions stables à savoir, une position dite de fermeture, dans laquelle le contact fixe et le contact mobile sont en contact, et une position d’ouverture des contacts, dans laquelle le contact mobile est à distance du contact fixe. En cas d’apparition d’un défaut sur la ligne à protéger par l’appareil électrique de protection, une serrure mécanique permet de faire basculer la paire de contacts de leur position de fermeture vers leur position d’ouverture. Dans ces conditions un arc électrique est créé entre le contact fixe et le contact mobile et, plus particulièrement, au niveau de leurs électrodes respectives. Afin de maîtriser cet arc électrique, une chambre d’extinction ou chambre de coupure est généralement prévue dans l’appareil électrique de protection. Cette chambre d’extinction comprend un dispositif d’extinction d’un arc électrique qui a pour fonction de fractionner l’arc électrique formé au niveau de la paire de contacts en une pluralité de petits arcs électriques fractionnés. En effet, dans les appareils électriques de protection de type modulaire, une compacité maximale est recherchée. C’est pourquoi, afin d’augmenter la tension de l’arc électrique et ainsi limiter et faire baisser rapidement l’intensité pour qu’elle soit égale à zéro, de sorte à isoler le défaut, il est connu, plutôt que d’allonger la colonne de l’arc électrique et ainsi augmenter sa tension, de le fractionner en une pluralité de petits arcs électriques fractionnés pour obtenir un effet similaire voire amélioré. Ce fractionnement de l’arc électrique est habituellement réalisé au moyen d’une pluralité de plaques de fractionnement conductrices que comprend le dispositif d’extinction qui sont montées parallèles entre elles. Il a toutefois été constaté qu’ après fractionnement de l’arc électrique, cette pluralité de petits arcs électriques fractionnés peut devenir instable au sein de la pluralité de plaques de fractionnement. Plus particulièrement, il arrive qu’un des arcs électriques fractionnés s’échappe de la zone de fractionnement pour arriver à proximité de la zone d’entrée de la pluralité de plaques de fractionnement, ce qui provoque un réamorçage de l’arc électrique et une diminution de la valeur de la tension, et impacte alors la performance de l’appareil électrique de protection. Ce phénomène de réamorçage peut mener à la destruction de l’appareil électrique de protection, avant même que le courant n’est pu être coupé suite à la survenue du défaut, ce qui n’est pas souhaitable.
Les documents US 2009/0255904 Al, FR 2 873 511 Al et US 2003/0094439 Al, ont déjà fait état d’une telle problématique.
Dans le document US 2009/0255904 Al, il est question de revêtir au moins un côté d’une plaque de fractionnement d’un matériau isolant, à l’exception d’une partie située à l’arrière de l’encoche de la plaque de fractionnement, qui en est dépourvue. Cette solution présente l’inconvénient de créer une très forte surpression dans l’appareil pouvant mener à son explosion.
Dans le document FR 2 873 511 Al, il est proposé de rajouter des moyens isolants formant une barrière isolante entre les électrodes des contacts et l’extrémité amont de l’assemblage de plaques de fractionnement. Ces moyens isolants se présentent sous la forme de coiffes recouvrant cette extrémité amont. Toutefois, cette solution ne permet pas de fractionner l’arc électrique de manière satisfaisante du fait de la présence des coiffes et diminue la performance de l’appareil électrique. Par ailleurs, l’ajout de coiffes est intrusif et augmente l’encombrement.
Enfin, le document US 2003/0094439 Al enseigne de prévoir une plaque en matériau isolant au niveau de l’assemblage de plaques de fractionnement, soit à la place d’une plaque de fractionnement, soit en plus des plaques de fractionnement. Cette solution présente aussi l’inconvénient de diminuer la performance de l’appareil électrique de protection ou celui d’augmenter l’encombrement de la chambre de coupure.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une solution visant à éviter le réamorçage de l’arc électrique, présentant un encombrement limité et visant à améliorer la performance et la robustesse de l’appareil électrique de protection dans lequel le dispositif d’extinction est destiné à être intégré.
A cet effet, l’invention concerne un dispositif d’extinction d’un arc électrique pour un appareil électrique de protection comprenant : - une pluralité de plaques de fractionnement de l’arc électrique disposées sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres et étant maintenues entre elles d’un intervalle de distance I entre deux plaques de fractionnement adjacentes par deux éléments de support disposés sur au moins une partie de chaque bord latéral que comprend chacune des plaques de fractionnement,
chaque plaque de fractionnement comprenant, en outre, une encoche d’entrée de l’arc électrique, débutant au niveau d’un bord inférieur que comprend chacune des plaques de fractionnement, l’ensemble des encoches d’entrée formant une zone d’entrée de l’arc électrique agencée pour guider l’arc électrique vers une zone de fractionnement de l’arc électrique, située en aval de ladite zone d’entrée, selon un premier sens de fractionnement de l’arc électrique, de sorte à fractionner l’arc électrique en une pluralité d’arcs électriques fractionnés,
chaque encoche d’entrée de l’arc électrique délimitant deux branches que comprend chacune des plaques de fractionnement, chaque branche présentant une largeur lbl variable en fonction du profil du bord de l’encoche d’entrée ou constante,
- au moins un élément anti-réamorçage de l’arc électrique en matériau isolant électrique,
ledit au moins un élément anti-réamorçage étant disposé en regard d’une face principale d’au moins une plaque de fractionnement, le dispositif d’extinction est caractérisé en ce que : la face principale comprend une zone amont et une zone aval, disjointes l’une de l’autre, la zone amont étant située au niveau de la surface des branches et étant délimitée par le bord de l’encoche, et la zone aval correspondant à la surface restante de la face principale,
la face principale comprend, en outre, une zone de positionnement dudit au moins un élément anti-réamorçage en regard de laquelle est disposé ledit au moins un élément anti-réamorçage, la zone de positionnement s’étendant entre un premier axe médian de la zone amont et un deuxième axe médian de la zone aval,
ledit au moins un élément anti-réamorçage présente une longueur prédéterminée Ll configurée pour empêcher le retour de l’arc électrique, après son fractionnement en une pluralité d’arcs électriques fractionnés, selon un sens opposé au premier sens de fractionnement, dit deuxième sens de réamorçage. L’ invention concerne également un appareil électrique de protection comprenant :
- au moins une première ligne comprenant une paire de contacts respectivement un contact fixe et un contact mobile,
- un organe de commande de la position du contact mobile, relié au contact mobile par l'intermédiaire d'une serrure mécanique apte à basculer entre deux positions stables correspondant respectivement à l'ouverture et à la fermeture des contacts fixe et mobile suite à une action sur l’organe de commande, ou à basculer dans une position d'ouverture des contacts fixe et mobile suite à une action mécanique d'au moins un déclencheur répercutant un défaut électrique sur ladite au moins première ligne,
- des moyens de déclenchement comportant au moins un actionneur magnétique et/ou thermique et/ou électronique prévu pour actionner ledit au moins un déclencheur en vue du déclenchement de la serrure mécanique, et
- au moins une chambre d’extinction d’un arc électrique, appareil électrique de protection caractérisé en ce que la chambre d’extinction de l’arc électrique comprend le dispositif d’extinction de l’arc électrique selon la présente invention.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à plusieurs modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue d’élévation en plan d’un appareil électrique de protection de ligne modulaire, de type disjoncteur, selon l’invention, montrant une paire de contacts en position d’ouverture des contacts et comprenant une chambre d’extinction munie d’un dispositif d’extinction d’un arc électrique,
les figures 2A et 2B sont des vues schématiques en coupe de côté et de face de la chambre d’extinction munie d’un dispositif d’extinction de l’arc électrique connu de l’art antérieur,
les figures 3A et 3B sont des vues schématiques en coupe de côté et de face de la chambre d’extinction munie d’un dispositif d’extinction de l’arc électrique selon l’invention,
la figure 4 est une vue en perspective d’un élément de support, pour le maintien des plaques de fractionnement du dispositif d’extinction selon l’invention de l’arc électrique, qui est muni d’une pluralité d’éléments anti-réamorçage sous forme d’une pluralité de portions saillantes,
la figure 5 est une vue en perspective du dispositif d’extinction de l’arc électrique selon l’invention dans une première variante de réalisation comprenant deux éléments de support tels qu’illustrés à la figure 4,
la figure 6 A est une vue de face du dispositif d’extinction de l’arc électrique illustré à la figure 5,
la figure 6B est une vue de côté du dispositif d’extinction de l’arc électrique illustré à la figure 5, avec une portion de l’élément de support partiellement retirée pour montrer un élément anti-réamorçage sous forme d’une portion saillante,
la figure 7 est une vue en perspective de deux éléments de support, pour le maintien des plaques de fractionnement du dispositif d’extinction de l’arc électrique selon l’invention, qui sont munis d’une pluralité d’éléments anti-réamorçage sous forme d’une pluralité de portions saillantes reliées entre elles,
la figure 8 est une vue en perspective du dispositif d’extinction de l’arc électrique selon l’invention dans une deuxième variante de réalisation comprenant les deux éléments de support illustrés à la figure 7, la figure 9 est une vue de face d’un dispositif d’extinction de l’arc électrique selon l’invention dans une troisième variante de réalisation, montrant une plaque de fractionnement qui est revêtue sur sa face principale d’une couche de revêtement formant un élément anti-réamorçage,
la figure 10 est une vue en perspective d’une paroi latérale de l’appareil électrique de protection modulaire selon l’invention, dans un mode de réalisation dans lequel la paroi latérale comprend, au niveau de la chambre d’extinction, une pluralité d’éléments anti-réamorçage consistant en une pluralité de portions saillantes,
la figure 11 est une vue en perspective de la paroi latérale de la figure 10 sur laquelle est monté un dispositif d’extinction de l’arc électrique connu de l’art antérieur,
les figures 12 et 13 sont des vues schématiques d’une plaque de fractionnement montrant la face principale qui comprend une zone amont, une zone aval et une zone de positionnement,
la figure 14 montre des courbes A et B de l’évolution de la tension en fonction du temps d’un appareil électrique de protection intégrant le dispositif d’extinction selon l’invention, courbe A, et d’un appareil électrique de protection connu de l’art antérieur, courbe B.
Un dispositif d’extinction 1 d’un arc électrique pour un appareil électrique de protection 2 comprend :
- une pluralité de plaques de fractionnement 3 de l’arc électrique disposées sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres et étant maintenues entre elles d’un intervalle de distance I entre deux plaques de fractionnement 3 adjacentes par deux éléments de support 4 disposés sur au moins une partie de chaque bord latéral 5 que comprend chacune des plaques de fractionnement 3 (figures 1, 2A, 3A, 5, 6B, 8 et 11) chaque plaque de fractionnement 3 comprenant, en outre, une encoche d’entrée 6 de l’arc électrique, débutant au niveau d’un bord inférieur 7 que comprend chacune des plaques de fractionnement 3 (figures 2B, 3B, 5, 6A, 8, 9, 11, 12 et 13), l’ensemble des encoches d’entrée 6 formant une zone d’entrée 8 de l’arc électrique agencée pour guider l’arc électrique vers une zone de fractionnement 9 de l’arc électrique, située en aval de ladite zone d’entrée 8, selon un premier sens de fractionnement Dl de l’arc électrique, de sorte à fractionner l’arc électrique en une pluralité d’arcs électriques fractionnés EF (figures 2A, 2B, 3A, 3B, 5, 8 et 11)
chaque encoche d’entrée 6 de l’arc électrique délimitant deux branches 10 que comprend chacune des plaques de fractionnement 3 (figures 2B, 3B, 5, 6A, 8, 9, 12 et 13), chaque branche 10 présentant une largeur lbl variable en fonction du profil du bord 6’ de l’encoche d’entrée 6 (figure 13) ou constante (figure 12),
- au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” de l’arc électrique en matériau isolant électrique,
ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” étant disposé en regard d’une face principale 12 d’au moins une plaque de fractionnement 3 (figures 3A, 3B, 5, 6A, 6B, 8, 9 et 11).
Conformément à l’invention, le dispositif d’extinction 1 est caractérisé en ce que :
la face principale 12 comprend une zone amont AM et une zone aval AV, disjointes l’une de l’autre, la zone amont AM étant située au niveau de la surface des branches 10 et étant délimitée par le bord 6’ de l’encoche 6, et la zone aval AV correspondant à la surface restante de la face principale 12 (figures 3A, 3B, 5, 8, 9, 12 et 13) la face principale 12 comprend, en outre, une zone de positionnement P dudit au moins un élément anti-réamorçage 11, 1 , 11” en regard de laquelle est disposé ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 1 G, 11” la zone de positionnement P s’étendant entre un premier axe médian Ml de la zone amont AM et un deuxième axe médian M2 de la zone aval AV (figures 5, 8, 9, 12 et 13),
ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 1 G, 11” présente une longueur prédéterminée L1 configurée pour empêcher le retour de l’arc électrique, après son fractionnement en une pluralité d’arcs électriques fractionnés EF, selon un sens opposé au premier sens de fractionnement Dl, dit deuxième sens de réamorçage D2 (figures 3 A, 4, 5, 6A, 7, 8 et 9).
Avantageusement, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” est prévu pour être disposé uniquement en regard de la zone de positionnement P, ce qui permet de proposer un dispositif d’extinction 1 de forme compacte, puisque ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” reste confiné au niveau de la zone de positionnement P, ce qui présente l’avantage de ne pas augmenter son encombrement. Conformément à l’invention, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” ne peut en aucun cas être disposé en dehors de cette zone de positionnement P. Il est donc particulièrement adapté à être intégré dans un appareil électrique de protection 2 compact et notamment de type modulaire. En outre, cette sélection particulière permet de ne pas dégrader les performances de l’appareil électrique de protection 2 dans lequel il est destiné à être intégré. En effet, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” forme, une barrière au déplacement selon le deuxième sens de réamorçage D2 d’un arc électrique fractionné EF, qui est située au niveau soit de la colonne de l’arc électrique fractionné EF, soit au niveau des pieds de l’arc électrique fractionné EF (figures 3A et 3B). Cette barrière au déplacement oppose avantageusement une faible résistance à l’entrée de l’arc électrique, qui a été créé entre le contact mobile 16 et le contact fixe 15 du fait de la configuration particulière dudit au moins un élément anti réamorçage 11, 11’, 11”, lorsque celui-ci se déplace selon le premier sens de fractionnement Dl. Enfin, du fait que ledit au moins un élément anti réamorçage 11, 11’, 11” est en matériau isolant électrique, celui-ci apporte un gain important et optimal de tension d’arc par effet gazogène et par augmentation de la pression au sein de la chambre d’extinction de l’arc électrique. Par conséquent grâce à cette configuration avantageuse, dans un premier temps l’arc électrique, qui a été créé entre le contact mobile 16 et le contact fixe 15, lors de l’ouverture de ces derniers, se déplace au niveau de la zone d’entrée 8, puis dans un second temps l’arc électrique est fractionné au niveau du fond de l’encoche 6. Une pluralité d’arcs électriques fractionnés EF est ensuite créée dans la zone de fractionnement (figures 3A et 3B). Du fait de l’instabilité du phénomène, un arc électrique fractionné EF qui se dirigerait selon le deuxième sens de réamorçage D2 en direction de la zone d’entrée, serait empêché, grâce audit au moins un élément anti réamorçage 11, 11’, 11” de retourner dans la zone d’entrée 8. Le réamorçage de l’arc électrique est ainsi évité et la tension de l’arc électrique n’est pas diminuée par l’instabilité due au réamorçage. Par ailleurs, lors du fractionnement se produit un effet gazogène qui augmente la tension de l’arc électrique (voir bosse directement après le temps tl’ sur la courbe A à la figure 14). Le fractionnement de l’arc électrique se poursuit (voir plateau après la bosse et jusqu’au temps t2’ sur la courbe A à la figure 14). Puis, la tension électrique diminue (voir variation à partir du temps t2’ sur la courbe A à la figure 14), signe que l’arc électrique a été éteint. Avantageusement, du fait que le réamorçage de l’arc électrique est évité et de l’effet gazogène, l’arc électrique est éteint plus rapidement que dans l’art antérieur. La comparaison des courbes A et B à la figure 14 montre que la diminution de la tension électrique aux temps t2, t2’ intervient plus rapidement pour la courbe A que pour la courbe B. Enfin, La comparaison des courbes A et B à la figure 14 montre que le plateau entre les temps tl’ et t2’ de la courbe A est plus lisse que celui de la courbe B pour l’intervalle de temps entre tl et t2 qui présente une pluralité de pics dus aux réamorçages successifs. Il en résulte que grâce à la solution proposée par la présente invention, la configuration dudit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” n’impacte pas la performance de l’appareil électrique de protection 2, et au contraire améliore la performance de l’appareil électrique de protection 2. Par conséquent, en disposant ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” uniquement et sélectivement en regard de la zone de positionnement P et de sorte à ce qu’il s’étende selon la longueur prédéterminée Ll, la compacité, l’effet gazogène et la performance du dispositif d’extinction selon l’invention sont améliorés. Les premier et deuxième axes médians Ml, M2 s’étendent chacun selon une direction transversale qui est dans le sens de la largeur 11 de la plaque de fractionnement 3.
Chaque plaque de fractionnement 3 comprend deux faces principales 12.
De préférence, la plus grande dimension d’extension dudit au moins un élément anti-réamorçage 11, 1 G, 11” s’étend dans une direction longitudinale sensiblement perpendiculaire au bord latéral 5 de ladite au moins une plaque de fractionnement 3, en regard de laquelle l’élément anti réamorçage 11, 1 G, 11” est disposé (figures 3B, 5, 6A, 8, 9 et 11).
Préférentiellement, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 1 G, 11” est disposé en amont de la zone de fractionnement 9 de l’arc électrique (figures 3A et 3B).
Cette disposition forme un obstacle empêchant le retour d’un arc électrique fractionné EF qui serait situé dans la zone de fractionnement 9 dans le deuxième sens de réamorçage D2 vers la zone d’entrée 8, sans gêner ni le passage de l’arc électrique, ni le fractionnement de l’arc électrique et sans créer un encombrement supplémentaire.
De préférence, la longueur prédéterminée L1 est inférieure (figures 3B, 5, 6A, 9 et 11) ou égale (figure 8) à une largeur 11 de la plaque de fractionnement 3.
Dans ce cas, la longueur prédéterminée L1 est, préférentiellement, au moins supérieure ou égale aux trois quart de la largeur lbl de la branche 10.
Dans une première possibilité selon l’invention, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11” consiste en une portion saillante de longueur prédéterminée L1 qui est saillante d’au moins un des deux éléments de support 4 (figures 3B, 4, 5, 6 A 6B, 7, 8) ou d’au moins une pièce de support disjointe (figures 10 et 11).
La pièce de support disjointe peut consister en une partie d’une enveloppe de l’appareil électrique de protection 2, par exemple, une paroi latérale 23 de l’enveloppe, dont une portion est située au niveau de la chambre d’extinction 22 de l’arc électrique.
La portion saillante peut consister en un élément allongé, préférentiellement rectiligne.
Cette disposition particulièrement avantageuse selon la première possibilité, permet de tirer parti de l’existence des deux éléments de support 4, qui ont pour fonction première de supporter les plaques de fractionnement 3, ou d’une pièce de support disjointe, pour y disposer ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11”. Il en résulte également une facilité de mise en œuvre de la présente invention au moment de l’assemblage de l’appareil électrique de protection 2, puisqu’ aucune autre pièce additionnelle ne doit être rajoutée ou rapportée.
Conformément à une spécificité de cette première possibilité selon l’invention, ledit au moins un des éléments de support 4 comprend une plaque 13 comprenant deux grands bords latéraux 14 et ladite portion saillante dudit au moins un élément anti-réamorçage 11 est saillante d’un des grands bords latéraux 14 (figures 3B, 4, 5, 6A, 6B, 7, 8). La plaque 13 est préférentiellement perforée.
Selon une première variante de réalisation de cette première possibilité, chaque élément de support 4 comprend une plaque 13 comprenant une pluralité de portions saillantes formant une pluralité d’éléments anti-réamorçage 11 et les portions saillantes d’une des plaques 13 étant situées en regard des portions saillantes de l’autre des plaques 13 (figures 5, 6 A et 6B).
Dans ce cas, il suffit de modifier les deux éléments de support 4 connus de l’art antérieur, d’y ajouter lesdites portions saillantes et de les substituer. Aucune autre pièce additionnelle ne doit être rajoutée. Cette disposition est particulièrement adaptée à l’industrialisation de la solution. En effet, préférentiellement, la paire de plaque 13, optionnellement perforée, chacune munie de portions saillantes constitue deux pièces. Chaque pièce présente alors une forme de peigne ayant une section en L dont les dents correspondent aux portions saillantes (figure 4). Ces pièces peuvent être venues de moulage. Par exemple, ces plaques 13 munies des portions saillantes peuvent être dans un matériau polymère, par exemple en polyamide.
Dans l’exemple non limitatif illustré aux figures 4, 5, 6 A et 6B, chaque plaque perforée 13 présente deux rangées RI, R2 sensiblement parallèles entres elles de perforations 13’ alignées. Une des rangées R2 se situe à proximité immédiate du bord latéral 14 duquel s’étendent les portions saillantes. Les portions saillantes de longueur L1 et d’épaisseur e sont sensiblement parallèles entre elles et sont espacées les unes des autres d’un intervalle régulier par une perforation 13’. Les portions saillantes consistent en des éléments allongés rectilignes. Les portions saillantes d’une plaque perforée 13 sont au nombre de quatorze. Les perforations 13’ de chaque rangée Rl, R2 sont au nombre de treize. Les plaques de fractionnement 3 sont au nombre de treize. Une perforation 13’ est prévue pour former une fixation avec une languette 3’ saillante du bord latéral 5 de la plaque de fractionnement 3. Les languettes 3’ sont agencées pour être emboîtées dans les perforations 13’.
Selon une deuxième variante de réalisation de cette première possibilité, chaque élément de support 4 comprend une plaque 13 comprenant une pluralité de portions saillantes et les portions saillantes d’une des plaques 13 sont reliées aux portions saillantes de l’autre des plaques 13, de sorte à former une pluralité d’éléments anti-réamorçage 11 de longueur prédéterminée Ll sensiblement égale à la largeur 11 de la plaque de fractionnement 3 (figures 7 et 8). La plaque 13 est préférentiellement perforée.
Dans ce cas, il suffit de modifier les deux éléments de support 4 connus de l’art antérieur, d’y ajouter lesdites portions saillantes de chaque élément de support 4 qui se rejoignent à leurs extrémités libres et de les substituer. Aucune autre pièce additionnelle ne doit être rajoutée. Cette disposition est particulièrement adaptée à l’industrialisation de la solution. En effet, préférentiellement, les deux plaques 13, optionnellement perforées, et les portions saillantes constituent une seule pièce. La manipulation est donc facilitée ainsi que l’assemblage du dispositif d’extinction 1.
Dans l’exemple non limitatif illustré aux figures 7 et 8, chaque plaque perforée 13 présente deux rangées Rl, R2 sensiblement parallèles entres elles de perforations 13’ alignées. Une des rangées R2 se situe à proximité immédiate du bord latéral 14 duquel s’étendent les portions saillantes qui dans cet exemple sont sous la forme d’éléments allongés rectilignes. Plus particulièrement, la pluralité d’éléments allongés rectilignes forme un entraxe entre les deux plaques perforées 13 qui sont maintenues parallèles entre elles et à distance. Chaque élément allongé rectiligne présente une longueur Ll et une d’épaisseur e. La pluralité d’éléments allongés rectilignes sont sensiblement parallèles entre eux et sont espacés les uns des autres d’un intervalle régulier par une perforation 13’. Ces éléments allongés rectilignes sont au nombre de quatorze. Les perforations 13’ de chaque rangée Rl, R2 sont au nombre de treize. Les plaques de fractionnement 3 sont au nombre de treize. Une perforation 13’ est prévue pour former une fixation avec une languette 3’ saillante du bord latéral 5 de la plaque de fractionnement 3. Les languettes 3’ sont agencées pour être emboîtées dans les perforations 13’.
Préférentiellement selon l’invention, la première possibilité et ses variantes de réalisation, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11 est disposé en regard et à distance de la face principale 12 d’au moins une plaque de fractionnement 3 (figure 6B).
Dans ce cas, il n’y a pas de contact entre ledit élément anti réamorçage 11 et la face principale 12.
Selon une deuxième possibilité selon l’invention, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11’ consiste en au moins une couche de revêtement s’étendant uniquement sur tout ou partie de la zone de positionnement P (figure 9).
Dans ce cas, il suffit de déposer une couche de revêtement sur la ou sur chaque face principale 12 d’une ou de plusieurs plaques de fractionnement 3. Aucune autre pièce additionnelle ne doit être rajoutée.
Préférentiellement selon l’invention, la première possibilité et ses variantes de réalisation, ainsi que la deuxième possibilité, ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” est disposé en regard et en contact de la face principale 12 d’au moins une plaque de fractionnement 3.
De préférence, le dispositif d’extinction 1 de l’arc électrique comprend une pluralité d’éléments anti-réamorçage 11, 11’, 11” centraux qui s’étendent chacun entre deux plaques de fractionnement 3 adjacentes (figures 3A, 6B, 8 et 11).
Dans ce cas, l’épaisseur e de l’élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” est, de préférence, strictement inférieure à l’intervalle de distance I entre deux plaques de fractionnement 3 adjacentes et supérieure à la moitié de la distance I entre deux plaques de fractionnement 3.
Cette disposition avantageuse permet de faciliter l’insertion/r intégration dudit au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” entre deux plaques de fractionnement 3 adjacentes. Par ailleurs, la résistance au fractionnement de l’arc électrique, que pourrait apporter ledit au moins un élément anti-réamorçage 11, est ainsi limitée.
De préférence, le dispositif d’extinction 1 de l’arc électrique comprend au moins un élément anti-réamorçage 11, 11’, 11” extrémal disposé en regard d’une plaque de fractionnement 3 extrémale (figures 3 A, 3B, 5, 6A, 8 et 11). Comme l’illustrent les figures 3A à 8, le dispositif d’extinction 1 compte treize plaques de fractionnement 3, dont deux plaques de fractionnement 3 extrémales, douze d’éléments anti-réamorçage 11 centraux et deux d’éléments anti-réamorçage 11 extrémaux. Ainsi, le dispositif d’extinction 1 peut être configuré de sorte qu’entre chaque plaque de fractionnement 3 adjacentes soit disposé un élément anti-réamorçage 11 central, soit pour un nombre n de plaques de fractionnement 3, n-l nombre d’élément anti-réamorçage 11 centraux. En outre, le dispositif d’extinction
1 peut être configuré de sorte qu’en face des deux plaques de fractionnement 3 extrémales soit disposé un élément anti-réamorçage 11 extrémal, soit deux éléments anti-réamorçage 11 extrémaux au total.
Comme l’illustre la figure 1, un appareil électrique de protection 2 comprend :
- au moins une première ligne comprenant une paire de contacts respectivement un contact fixe 15 et un contact mobile 16,
- un organe de commande 17 de la position du contact mobile 16, relié au contact mobile 16 par l'intermédiaire d'une serrure mécanique 18 apte à basculer entre deux positions stables correspondant respectivement à l'ouverture (figure 1) et à la fermeture des contacts fixe 15 et mobile 16 suite à une action sur l’organe de commande 17, ou à basculer dans une position d'ouverture des contacts fixe 15 et mobile 16 suite à une action mécanique d'au moins un déclencheur 19, 19’ répercutant un défaut électrique sur ladite au moins première ligne,
- des moyens de déclenchement 20 comportant au moins un actionneur magnétique 21 et/ou thermique 21’ et/ou électronique prévu pour actionner ledit au moins un déclencheur 19, 19’ en vue du déclenchement de la serrure mécanique 18, et
- au moins une chambre d’extinction 22 d’un arc électrique.
Conformément à l’invention, l’appareil électrique de protection
2 est caractérisé en ce que la chambre d’extinction 22 de l’arc électrique comprend le dispositif d’extinction 1 de l’arc électrique selon l’invention.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, l’appareil électrique de protection 2 comprend une enveloppe qui comporte deux parois latérales 23, la chambre d’extinction 22 de l’arc électrique étant délimitée au moins par les deux parois latérales 23 sur au moins une desquelles est disposé ledit au moins élément anti-réamorçage 11” (figures 10 et 11). Cette disposition particulièrement avantageuse, permet de tirer parti de l’existence d’au moins une paroi latérale 23, qui a pour fonction principale de maintenir mécaniquement les différents composants de l’appareil électrique de protection 2, pour y disposer ledit au moins un élément anti-réamorçage 11”. Il en résulte également une facilité de mise en œuvre de la présente invention au moment de l’assemblage de l’appareil électrique de protection 2, puisqu’ aucune autre pièce additionnelle ne doit être rajoutée. Il est possible dans ce cas de ne pas modifier les éléments de support 4 qui se présentent alors, préférentiellement sous la forme de deux plaques perforées 13 comprenant deux rangées Rl, R2 sensiblement parallèles entres elles de perforations 13’ alignées. De plus, lorsque les parois latérales 23 sont fabriquées par moulage, ledit au moins élément anti réamorçage 11” est préférentiellement moulé ou surmoulé lors de la fabrication de ces dernières. Par exemple, les parois latérales 23 et ledit au moins élément anti-réamorçage 11” peuvent être dans un matériau polymère, par exemple en polyamide.
Selon une spécificité de ce premier mode de réalisation de l’invention, au moins une des parois latérales 23 comprend une pluralité d’éléments anti-réamorçage 11” consistant en une pluralité de portions saillantes de longueur prédéterminée L1 (figures 10 et 11).
Dans l’exemple non limitatif illustré aux figures 10 et 11, les portions saillantes de longueur L1 et d’épaisseur e sont sensiblement parallèles entre elles et sont espacées les unes des autres d’un intervalle régulier. Les portions saillantes consistent en des éléments allongés rectilignes.
Dans ce cas, soit une seule des parois latérales 23 peut comprendre la pluralité d’éléments anti-réamorçage 11”, soit chacune des parois latérales 23 peut comprendre la pluralité d’éléments anti-réamorçage 11”.
Dans la chambre d’extinction 22 de l’arc électrique, la tension de l’arc électrique Uarc vérifie la relation connue suivante : Uarc=Ue+E0d, avec Ue une composante liée aux contacts fixe et mobile 15, 16 et EOd une composante liée à la colonne de l’arc électrique et dont la valeur est proportionnelle à la longueur de la colonne de l’arc électrique.
À titre d’exemple, la composante Ue peut être de l’ordre de 18 Volts, tandis que la seconde composante E0 peut être de quelques Volts par millimètres. Il découle donc de cette relation, que pour augmenter la tension de l’arc électrique Uarc, il convient plutôt de fractionner l’arc électrique en une multitude d’arcs électriques fractionnés EF, afin de maximiser le terme prépondérant Ue, plutôt qu’allonger l’arc électrique, c’est le choix qui est fait dans la présente invention qui cherche à privilégier la compacité.
Plus particulièrement, la chambre d’extinction 22 de l’arc électrique peut être découpée en trois sous-ensembles.
Dans le premier sous-ensemble est situé le contact fixe 15 et le contact mobile 16. Préférentiellement, le contact fixe 15 comporte une électrode ou pastille de contact 24, qui peut être en alliage argent graphite (AgC). Le contact mobile 16 peut quant à lui être en cuivre argenté (Cu/Ag). L’arc électrique est formé dans ce premier sous-ensemble au moment de l’ouverture des contacts fixe/mobile 15, 16.
Dans le deuxième sous-ensemble, également appelé préchambre, sont situées deux cornes conductrices 25 et 26 qui sont en regard l’une de l’autre et qui délimitent la préchambre 27. Leur fonction est de guider l’arc électrique vers la pluralité de plaques de fractionnement 3. Une des cornes conductrices 25 porte le contact fixe 15. Les cornes conductrices 25, 26 sont préférentiellement en acier doux revêtu de cuivre ou de nickel. Les cornes conductrices 25, 26 sont divergentes du premier sous-ensemble vers le troisième sous-ensemble. La préchambre 27 peut également comprendre deux joues 27’ isolantes en regard l’une de l’autre et qui sont montées sur les parois latérales 23. Par exemple, ces joues isolantes 27’ peuvent être en polymère, tel que le polyamide. Les joues isolantes 27’ ont pour fonction de former des canaux d’échappement C pour l’expulsion des gaz ionisés créés au sein de la chambre d’extinction 22 de l’arc électrique.
Dans le troisième sous-ensemble est disposé le dispositif d’extinction 1 de l’arc électrique selon l’invention. Ce troisième sous- ensemble comprend donc au moins une pluralité de plaques de fractionnement 3 de l’arc électrique disposées sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres et étant maintenues entre elles d’un intervalle de distance I entre deux plaques de fractionnement 3 adjacentes par deux éléments de support 4 disposés sur au moins une partie de chaque bord latéral 5 que comprend chacune des plaques de fractionnement 3. Une des cornes conductrices 26 se prolonge dans ce troisième sous-ensemble. Les plaques de fractionnement 3 peuvent être en acier doux revêtu de cuivre ou de nickel. Les deux éléments de support 4 peuvent être en matériau isolant, par exemple, en carton isolant. La largeur 11 des plaques de fractionnement 3 occupe sensiblement toute la largeur lm de l’appareil électrique de protection 2, cette largeur pouvant être d’un module, comme expliqué ci- après (figures 2B et 3B). La largeur 11 peut être sensiblement comprise entre 13 et 15 millimètres, tandis que la largeur lm de l’appareil électrique de protection 2 peut être de 18 millimètres.
L’appareil électrique de protection 2 selon l’invention est de préférence du type modulaire, et ainsi présente une largeur lm multiple d’un module, c’est-à-dire que la distance entre les deux parois latérales 23 de l’enveloppe de l’appareil électrique de protection 2 correspond à un multiple d’une valeur normalisée, appelée module. La largeur d’un module est sensiblement de l’ordre de 18 millimètres. De préférence, l’appareil électrique de protection 2 a une largeur lm d’un seul module (figures 2B et 3B).
L’appareil électrique de protection 2, peut consister en un disjoncteur ou un disjoncteur différentiel, de préférence de type modulaire.
L’appareil électrique de protection 2 peut être prévu pour protéger une seule ligne (appareil électrique de protection 2 monopolaire) ou plusieurs lignes (appareil électrique de protection 2 multipolaire).
La première ligne peut comprendre une première borne de raccordement 28 et une deuxième borne de raccordement 29 entre lesquelles sont disposés le contact fixe 15 et le contact mobile 16. La première borne de raccordement 28 est de manière préférée prévue pour être reliée électriquement au réseau électrique, tandis que la deuxième borne de raccordement 29 est de manière préférée prévue pour être reliée électriquement à une charge, d’une installation électrique.
Par exemple, comme l’illustre la figure 1, le contact fixe 15 peut être relié électriquement à la première borne de raccordement 28 et le contact mobile 16 peut être relié électriquement à la deuxième borne de raccordement 29.
Préférentiellement, l’actionneur magnétique 21 est relié électriquement, d’une part, à la première borne de raccordement 28 et d’autre part, au contact fixe 15, entre ces derniers.
De préférence, l’actionneur magnétique 21 comprend une bobine 30 entourant un noyau mobile 31 en translation pouvant percuter le déclencheur 19, de sorte à actionner la serrure mécanique 18. Le noyau mobile 31 est configuré pour se déplacer en cas de court-circuit. Préférentiellement, l’actionneur thermique 2 G est relié électriquement, d’une part, à la deuxième borne de raccordement 29 et d’autre part, au contact mobile 16, entre ces derniers.
L’actionneur thermique 21’ peut être constitué d’un bilame, relié électriquement ou non au contact mobile 4 par un conducteur souple (non représenté) tel qu’une tresse conductrice, agencé pour actionner le déclencheur 19’ sous l’effet d’une déformation du bilame de sorte à actionner la serrure de mécanique 18. Avantageusement, le bilame est déformé par chauffage direct ou indirect du conducteur souple, en cas de surintensité prolongée.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

RE VENDIC ATIONS
[Revendication 1] Dispositif d’extinction (1) d’un arc électrique pour un appareil électrique de protection (2) comprenant :
- une pluralité de plaques de fractionnement (3) de l’arc électrique disposées sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres et étant maintenues entre elles d’un intervalle de distance (I) entre deux plaques de fractionnement (3) adjacentes par deux éléments de support (4) disposés sur au moins une partie de chaque bord latéral (5) que comprend chacune des plaques de fractionnement (3),
chaque plaque de fractionnement (3) comprenant, en outre, une encoche d’entrée (6) de l’arc électrique, débutant au niveau d’un bord inférieur (7) que comprend chacune des plaques de fractionnement (3), l’ensemble des encoches d’entrée (6) formant une zone d’entrée (8) de l’arc électrique agencée pour guider l’arc électrique vers une zone de fractionnement (9) de l’arc électrique, située en aval de ladite zone d’entrée (8), selon un premier sens de fractionnement (Dl) de l’arc électrique, de sorte à fractionner l’arc électrique en une pluralité d’arcs électriques fractionnés (EF),
chaque encoche d’entrée (6) de l’arc électrique délimitant deux branches (10) que comprend chacune des plaques de fractionnement (3), chaque branche (10) présentant une largeur (lbl) variable en fonction du profil du bord (6’) de l’encoche d’entrée (6) ou constante,
- au moins un élément anti-réamorçage (11, 11’, 11”) de l’arc électrique en matériau isolant électrique,
ledit au moins un élément anti-réamorçage (11, 11’, 11”) étant disposé en regard d’une face principale (12) d’au moins une plaque de fractionnement (3),
le dispositif d’extinction (1) est caractérisé en ce que :
la face principale (12) comprend une zone amont (AM) et une zone aval (AV), disjointes l’une de l’autre, la zone amont (AM) étant située au niveau de la surface des branches (10) et étant délimitée par le bord (6’) de l’encoche (6), et la zone aval (AV) correspondant à la surface restante de la face principale (12),
la face principale (12) comprend, en outre, une zone de positionnement (P) dudit au moins un élément anti-réamorçage (11, 11’, 11”) en regard de laquelle est disposé ledit au moins un élément anti réamorçage (11, 1 G, 11”), la zone de positionnement (P) s’étendant entre un premier axe médian (Ml) de la zone amont (AM) et un deuxième axe médian (M2) de la zone aval (AV),
ledit au moins un élément anti-réamorçage (11, 1 G, 11”) présente une longueur prédéterminée (Ll) configurée pour empêcher le retour de l’arc électrique, après son fractionnement en une pluralité d’arcs électriques fractionnés (EF), selon un sens opposé au premier sens de fractionnement (Dl), dit deuxième sens de réamorçage (D2).
[Revendication 2] Dispositif d’extinction de l’arc selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plus grande dimension d’extension dudit au moins un élément anti-réamorçage (11, 11’, 11”) s’étend dans une direction longitudinale sensiblement perpendiculaire au bord latéral (5) de ladite au moins une plaque de fractionnement (3), en regard de laquelle l’élément anti-réamorçage (11, 11’, 11”) est disposé.
[Revendication 3] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit au moins un élément anti-réamorçage (11, 11’, 11”) est disposé en amont de la zone de fractionnement (9) de l’arc électrique.
[Revendication 4] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur prédéterminée (Ll) est inférieure ou égale à une largeur (11) de la plaque de fractionnement (3).
[Revendication 5] Dispositif d’extinction de l’arc selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur prédéterminée (Ll) est au moins supérieure ou égale aux trois quart de la largeur (lbl) de la branche (10).
[Revendication 6] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit au moins un élément anti-réamorçage (11, 11”) consiste en une portion saillante de longueur prédéterminée (Ll) qui est saillante d’au moins un des deux éléments de support (4) ou d’au moins une pièce de support disjointe.
[Revendication 7] Dispositif d’extinction de l’arc selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit au moins un des éléments de support (4) comprend une plaque (13) comprenant deux grands bords latéraux (14) et en ce que ladite portion saillante dudit au moins un élément anti-réamorçage (11) est saillante d’un des grands bords latéraux (14).
[Revendication 8] Dispositif d’extinction de l’arc selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque élément de support (4) comprend une plaque (13) comprenant une pluralité de portions saillantes formant une pluralité d’éléments anti-réamorçage (11) et en ce que les portions saillantes d’une des plaques (13) étant situées en regard des portions saillantes de l’autre des plaques (13).
[Revendication 9] Dispositif d’extinction de l’arc selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque élément de support (4) comprend une plaque (13) comprenant une pluralité de portions saillantes et en ce que les portions saillantes d’une des plaques (13) sont reliées aux portions saillantes de l’autre des plaques (13) de sorte à former une pluralité d’éléments anti-réamorçage (11) de longueur prédéterminée (Ll) sensiblement égale à la largeur (11) de la plaque de fractionnement (3).
[Revendication 10] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit au moins un élément anti-réamorçage (11’) consiste en au moins une couche de revêtement s’étendant uniquement sur tout ou partie de la zone de positionnement (P).
[Revendication 11] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un élément anti-réamorçage (11, 11”) est disposé en regard et à distance de la face principale (12) d’au moins une plaque de fractionnement (3).
[Revendication 12] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit au moins un élément anti-réamorçage (11, 1 G, 11”) est disposé en regard et en contact de la face principale (12) d’au moins une plaque de fractionnement (3).
[Revendication 13] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il comprend une pluralité d’éléments anti-réamorçage (11, 1 G, 11”) centraux qui s’étendent chacun entre deux plaques de fractionnement (3) adjacentes.
[Revendication 14] Dispositif d’extinction de l’arc selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’épaisseur (e) de l’élément anti réamorçage (11, 1 G, 11”) est strictement inférieure à l’intervalle de distance (I) entre deux plaques de fractionnement (3) adjacentes et supérieure à la moitié de la distance (I) entre deux plaques de fractionnement (3).
[Revendication 15] Dispositif d’extinction de l’arc selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un élément anti-réamorçage (11, 1 G, 11”) extrémal disposé en regard d’une plaque de fractionnement (3) extrémale.
[Revendication 16] Appareil électrique de protection (2) comprenant :
- au moins une première ligne comprenant une paire de contacts respectivement un contact fixe (15) et un contact mobile (16),
- un organe de commande (17) de la position du contact mobile (16), relié au contact mobile (16) par l'intermédiaire d'une serrure mécanique (18) apte à basculer entre deux positions stables correspondant respectivement à l'ouverture et à la fermeture des contacts fixe (15) et mobile (16) suite à une action sur l’organe de commande (17), ou à basculer dans une position d'ouverture des contacts fixe (15) et mobile (16) suite à une action mécanique d'au moins un déclencheur (19, 19’) répercutant un défaut électrique sur ladite au moins première ligne,
- des moyens de déclenchement (20) comportant au moins un actionneur magnétique (21) et/ou thermique (2G) et/ou électronique prévu pour actionner ledit au moins un déclencheur (19, 19’) en vue du déclenchement de la serrure mécanique (18), et
- au moins une chambre d’extinction (22) d’un arc électrique, appareil électrique de protection (2) caractérisé en ce que la chambre d’extinction (22) de l’arc électrique comprend le dispositif d’extinction (1) de l’arc électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
[Revendication 17] Appareil électrique de protection selon la revendication 16, caractérisé en ce que l’appareil électrique de protection (2) comprend une enveloppe qui comporte deux parois latérales (23), la chambre d’extinction (22) de l’arc électrique étant délimitée au moins par les deux parois latérales (23) sur au moins une desquelles est disposé ledit au moins élément anti-réamorçage (11”).
[Revendication 18] Appareil électrique de protection selon la revendication 17, caractérisé en ce qu’au moins une des parois latérales (23) comprend une pluralité d’éléments anti-réamorçage (11”) consistant en une pluralité de portions saillantes de longueur prédéterminée (Ll).
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