FR2802701A1

FR2802701A1 - Low voltage circuit breaker construction having single isolating section holding conductor socket and fixed contact and extending arm arc extinction circuit.

Info

Publication number: FR2802701A1
Application number: FR9916309A
Authority: FR
Inventors: Jean Pierre Duchemin; Vincent Druelle
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-22
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: DE10063255A1; DE10063255B4; FR2802701B1

Abstract

The circuit breaker mechanism has two fixed contacts (24) with associated moving contacts mounted on a conductor socket (20). There is an extinction arm block (30) held in the assembly section. The extinction arms and conductor socket form a single monopole section in moulded plastic (10).

Description

La présente invention concerne un dispositif de coupure comprenant une chambre de coupure d'arc électrique munie d'ailettes d'extinction d'arc, ce dispositif étant destinéà être utilisé dans chaque pôle d'un appareil interrupteur, tel qu'un disjoncteur ou un contacteur-disjoncteur basse tension. De façon connue, les appareils interrupteurs de type disjoncteurs ou contacteur-disjoncteurs possèdent, pour chaque pôle de contact, une chambre de coupure avec au moins un bloc ailettes contenant une pluralité d'ailettes dont le rôle est d'accélérer l'extinction d'un arc électrique survenant entre les contacts fixes et les contacts mobiles du pôle lors d'un déclenchement, en particulier suiteà un court- circuit. Ces ailettes sont notamment chargées de désioniser et de refroidir l'arc électrique et sont donc soumisesà des élévations de température. Habituellement pour former un bloc ailettes, les ailettes sont maintenues entre elles au moyen d'une pièce d'assemblage réalisée dans un matériau isolant électriquement et thermiquement tel de la fibre de cellulose vulcanisée ou de la fibre de verre. Néanmoins, avec genre de matériau, outre un coût élevé, l'industrialisation d'un bloc ailettes s'avère relativement difficile notamment pour maintenir durablement un écart constant entre chaque ailette. Une autre solution, comme celle décrit dans le brevet EP0263293 préconise, pour un meilleur maintien des ailettes, d'utiliser plusieurs pièces d'assemblage dont la forme s'adapteà des échancrures ou des saillies ménagées dans chaque ailette. Grâceà cela, les ailettes sont maintenues plus efficacement mais bloc ailettes reste cependant complexeà assembler. Le brevet DE29905214 décrit dispositif de coupure dans lequel les ailettes d'extinction d'arc sont enfichées dans une pièce d'assemblage réalisée en matière plastique et comprenant des rainures ou des cannelures pour assurer le maintien des ailettes entre elles, permettant ainsi une réalisation plus facile du bloc ailettes. Le but de l'invention est de simplifier encore plus l'industrialisation et la fabrication de tels appareils interrupteurs, en n'utilisant qu'un seul support isolant pour maintenirà la fois ailettes d'extinction d'arc et le socle conducteur d'un contact fixe. De même, pour appareil multipolaire, l'invention prévoit de nutiliser qu'un seul support isolant pour les parties fixes adjacentes de plusieurs chambres de coupure. Selon l'invention, le dispositif de coupure d'un appareil interrupteur comprend, pour chaque pôle, chambre de coupureà l'intérieur de laquelle se trouvent deux contacts fixes associésà deux contacts mobiles, chaque contact fixe étant monté sur un socle conducteur indépendant. Pour chacun des contacts fixes d'un pôle, le dispositif de coupure comporte bloc ailettes composé d'une pièce d'assemblage en matière plastique, dans laquelle sont maintenues une pluralité d'ailettes d'extinction d'arc, et comporte une enveloppe en matière isolante pour maintenir le socle conducteur du contact fixe. dispositif se caractérise par le fait que la pièce d'assemblage des ailettes et l'enveloppe du socle conducteur associéesà un même contact fixe forment un support monopolaire unique. The present invention relates to a cut-off device comprising an arc-breaking chamber provided with arc extinguishing blades, this device being intended to be used in each pole of a switch device. such as a circuit breaker or a low voltage switch-breaker. In a known manner, circuit breaker or contactor-circuit breaker type switchgear devices have, for each contact pole, an interrupting chamber with at least one fins unit containing a plurality of fins whose role is to accelerate the extinction of an electric arc occurring between the fixed contacts and the movable contacts of the pole during a trip, in particular following a short circuit. These fins are in particular responsible for deionizing and cooling the electric arc and are therefore subject to temperature rises at . Usually to form a fin block, the fins are held together by means of an assembly part made of an electrically and thermally insulating material such as vulcanized cellulose fiber or fiberglass. However, with a kind of material, besides a high cost, the industrialization of a fin block proves relatively difficult, in particular to maintain a constant gap between each fin permanently. Another solution, such as that described in patent EP0263293 recommends, for better maintenance of the fins, to use a plurality of assembly parts whose shape fits to indentations or protrusions in each fin. Thanks to this, the fins are held more efficiently but the fin block remains complex to assemble. Patent DE29905214 discloses a cut-off device in which the arc extinguishing vanes are plugged into an assembly part made of plastic and comprising grooves or grooves to ensure the holding of the fins together, thus allowing a more complete embodiment. easy block fins. The object of the invention is to further simplify the industrialization and manufacture of such switchgear, using only one insulating support to maintain at both extinguishing fins. arc and the conductive base of a fixed contact. Similarly, for multipolar apparatus, the invention provides for using only one insulating support for the adjacent fixed parts of several breaking chambers. According to the invention, the switching device of a switch device comprises, for each pole, breaking chamber to inside which there are two fixed contacts associated to two movable contacts, each fixed contact being mounted on an independent conductive base. For each of the fixed contacts of a pole, the cut-off device comprises a fin block composed of a plastic assembly part, in which a plurality of arc-extinguishing vanes are held, and comprises a casing made of insulating material for holding the conductive base of the fixed contact. The device is characterized by the fact that the assembly part of the fins and the casing of the conductive base associated with the same fixed contact form a single monopolar support.

Selon une autre caracteristique de l'invention, dans le cas d'un appareil interrupteur possédant au moins deux pôles et dont les chambres de coupure de chaque pôle sont assemblées côteà côte, les support monopolaires des contacts fixes adjacents des différents pôles sont regroupés pour former un support multipolaire unique. L'invention a également pour objet un appareil interrupteur équipé d'un dispositif possédant l'une quelconque des caractéristiques revendiquées dans l'invention. La description ci-après être faiteà partir d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en regard dessins annexés suivants: - La figure1 représente support monopolaire suivant l'invention, - la figure 2 montre un support monopolaire sur lequel sont assemblés les ailettes d'extinction d'arc et le socle conducteur d'un contact fixe, - la figure3 représente un support multipolaire suivant l'invention, - la figure 4 montre un support multipolaire sur lequel sont assemblés les ailettes d'extinction d'arc et les socles conducteurs des contacts fixes, - la figure5 est une en coupe longitudinale de la figure 2, - la figure6 détaille l'assemblage des ailettes dans un support monopolaire ou multipolaire suivant une coupe longitudinale de la figure1. According to another characteristic of the invention, in the case of a switch device having at least two poles and whose breaking chambers of each pole are assembled side by side, the monopolar supports of the fixed contacts adjacent poles are grouped together to form a single multipole support. The invention also relates to a switch device equipped with a device having any of the features claimed in the invention. The description below be made from from a non-limiting embodiment of the invention, with reference to the following appended drawings : - FIG. 1 represents monopolar support according to the invention, FIG. 2 shows a monopolar support on which are assembled the arc extinguishing vanes and the conductive base of FIG. 'a fixed contact, - the figure 3 represents a multipolar support according to the invention, - Figure 4 shows a multipolar support on which are assembled the arc extinguishing vanes and the conductive bases of the fixed contacts, - Figure 5 is a longitudinal section of Figure 2, - figure 6 details the assembly of the fins in a monopolar or multipolar support in a longitudinal section of the figure 1.

La chambre de coupure de chaque pôle d'un appareil interrupteur, de type disjoncteur ou contacteur/disjoncteur, comprend une cage qui abrite un pont de deux contacts mobiles associésà deux contacts fixes, chaque contact fixe 24 étant monté sur un socle conducteur 20 independant maintenu dans une enveloppe isolante. Pour chaque contact fixe, la chambre de coupure comprend également un bloc ailettes composé d'une pièce d'assemblage en matière plastique, dans laquelle sont maintenues une pluralité d'ailettes d'extinction d'arc30 métalliques. Celles-ci ont une forme sensiblement enU avec deux extrémités latérales31 et une base32. L'enveloppe isolante du socle conducteur 20 et la pièce d'assemblage des ailettes d'extinction d'arc30, correspondantà un même contact fixe 24, ne forment qu'une seule pièce unique appelée support monopolaire 10 moulé dans un matériau thermoplastique réticulé de façonà pouvoir supporter d'importantes hausses de température suiteà l'apparition d'un arc électrique. Comme représenté sur les figures 1 et 2, la partie inférieure de ce support monopolaire 10 sert de pièce d'assemblage des ailettes30. Cette partie comprend deux parois verticales13 placées en vis, vis,à l'intérieur desquelles sont ménagés une pluralité d'épaulements15 d'épaisseur fixe, parallèlementà un axe longitudinal A-A. Entre deux épaulements15, se crée donc une cavité16 dans laquelle il est possible de loger une ailette d'extinction d'arc par sa base32, grâceà un simple mouvement d'insertion suivant une direction parallèleà l'axe A-A. L'écartement entre les deux parois verticales13 est suffisant pour insérer une ailette30 dans deux cavités16 en vis-à-vis sur les parois verticales13. Par ailleurs, l'écartement des parois verticales13 doit aussi permettre d'introduire avec un minimum de jeu l'ensemble du support monopolaire 10 dans la chambre de coupure d'un pôle disjoncteur. Pour être maintenues efficacement en place, les ailettes30 ont leur base32 qui appuie contre le fond18 des cavités16 comme indiqué en figure6. De plus, les ailettes possèdent des moyens de coincement aptesà coopérer avec un renfoncement17 ménagé sur une face de chaque épaulement15. Ces moyens de coincement sont par exemple obtenus par un cisaillement réalisé de chaque côté de la base32 des ailettes30 et entraînant l'apparition d'un décroché33. Une fois que l'ailette30 est insérée dans le support10, ces deux décrochés33 vient respectivement buter contre le renfoncement17 des deux épaulements15, empêchant l'extraction intempestive de l'ailette30. Dans le mode de réalisation présenté, les ailettes sont toutes de longueur égale mais on peut envisager de façon identique dans un autre mode de réalisation, que certaines ailettes d'extinction d'arc30 soient de longueur différente, notammentà proximité du contact fixe 24 afin d'éviter un amorçage entre une des ailettes et le contact fixe. Dans la partie supérieure du support monopolaire 10, chaque paroi verticale se prolonge, suivant un même plan vertical, par une face latérale 12, donnant ainsi support monopolaire 10 une forme approximative de T en vue latérale. Ces deux faces latérales 12 encadrent une plaque médiane11, située dans un plan longitudinal sensiblement parallèleà l'axe A-A, l'ensemble constituant ainsi l'enveloppe isolante du socle conducteur 20. Selon la figure5, le socle conducteur 20 est réalisé dans un matériau conducteur rigide, par exemple de section rectangulaire, et comprend une bande supérieure plane 22 dont une extrémité 21 est destinéeà être raccordéeà des bornes externes non représentées sur les figures. L'autre extrémité de la bande supérieure 22 forme une boucle élastique25 faisant un angle de180' et se prolonge ensuite par une bande inférieure arquée23 située sous la bande supérieure 22 et sur laquelle est monté le contact fixe 24. La bande inférieure23 est d'une longueur suffisante pour faire office de déflecteur en vue de canaliser l'arc électrique émanant du contact fixe Pour monter le socle conducteur 20 dans le support monopolaire 10, il suffit d'insérer les bandes inférieure23 et supérieure 22 de chaque côté de la plaque médiane11 jusqu'à ce que l'intérieur de la boucle élastique25 vienne en butée contre l'extrémité19 de la plaque médiane11. Lorsque le socle 20 est ainsi monté, les bandes inférieure23 et supérieure 22 sont séparées l'une de l'autre par la plaque médiane11, celle-ci étant donc nécessairement d'une longueur supérieureà la plus petite des deux bandes. Par ailleurs, le maintien en position du socle conducteur 20 dans le support monopolaire 10 est assuré d'une part par les faces latérales 12 et d'autre part par des moyens de coincement sur le socle conducteur 20. Ces moyens de coincement sont par exemple constitués par la boucle élastique25 dont les propriétés élastiques permettent aux bandes inférieure23 et supérieure de presser la plaque médiane11 du support10, empêchant ainsi l'extraction intempestive du socle conducteur 20. On voit donc que les ailettes30 ainsi que le socle conducteur se montent rapidement dans le support monopolaire 10, grâce uniquementà mouvement d'insertion suivant une même direction, parallèleà l'axe A-A, ce qui facilite les opérations de fabrication de l'appareil interrupteur.' La figure 4 décrit un appareil interrupteur multipolaire comprenant trois chambres de coupure 2,3, 4, correspondantà trois pôles. Ces chambres de coupure sont assemblées côteà côte et sont séparées entre elles des cloisons verticales internes5. plus, l'appareil multipolaire possède deux cloisons verticales externes6 parallèles cloisons5, l'une d'entre elles étant masquée la figure 4, pour une meilleure clarté du dessin. Les chambres de coupure de chaque pôle sont identiquesà celle décrite précédemment et comportent donc un support monopolaire 10 pour chaque contact fixe. Néanmoins, pour faciliter l'industrialisation d'un tel appareil interrupteur, les supports monopolaires adjacents sont regroupés pour former une pièce unique, appelée support multipolaire 40, moulee dans un matériau thermoplastique réticulé de façonà pouvoir supporter d'importantes hausses de température suiteà l'apparition d'un arc électrique. The breaking chamber of each pole of a switch-type device, of circuit-breaker or contactor / circuit-breaker type, comprises a cage which houses a bridge of two moving contacts associated with two fixed contacts, each fixed contact 24 being mounted on an independent conductive base 20 held in an insulating envelope. For each fixed contact, the interrupting chamber also comprises a fin assembly consisting of a plastic assembly part, in which a plurality of metal arc extinguishing blades 30 are held. . These have a substantially U shape with two 31 lateral ends and a 32 base. The insulating jacket of the conductive base 20 and the assembly piece arc extinguishing fins 30, corresponding to a same fixed contact 24, form a single single piece called monopolar support 10 molded in a thermoplastic material crosslinked so to able to withstand significant temperature increases following at the occurrence of an electric arc. As shown in Figures 1 and 2, the lower part of this monopolar support 10 serves as an assembly part of the fins 30. This part comprises two vertical walls 13 placed in screws , screws, to within which are formed a plurality of shoulders 15 of fixed thickness, parallel to a longitudinal axis AA. Between two shoulders 15, is thus created a cavity 16 in which it is possible to accommodate an arc extinction vane by its base 32, thanks to a simple insertion movement in a direction parallel to to the AA axis. The distance between the two vertical walls 13 is sufficient to insert a fin 30 in two cavities 16 facing the walls vertical 13. Moreover, the spacing of the vertical walls 13 must also allow to introduce with a minimum of play all the monopolar support 10 in the breaking chamber of a circuit breaker pole. To be effectively held in place, the 30 fins have their base 32 that presses against the bottom 18 of the 16 cavities > as shown in figure 6. In addition, the fins have wedging means able to to interact with a recess 17 arranged on a face of each shoulder 15. These wedging means are for example obtained by a shear formed on each side of the base 32 fins 30 and causing the appearance of an off-hook 33. Once the 30 fin is inserted into the 10 bracket, these two off-hooks 33 abuts against the recess 17 of the two shoulders 15, preventing the unintentional extraction of the fin 30. embodiment shown, the fins are all of equal length but it is possible to envisage identically in another embodiment, that some fins arc extinction 30 are of different length, in particular to proximity of the fixed contact 24 to prevent a priming between one of the fins and the fixed contact. In the upper part of the monopolar support 10, each vertical wall extends, in the same vertical plane, by a lateral face 12, thus giving monopolar support 10 an approximate form of T in side view. These two lateral faces 12 frame a central plate 11, located in a substantially parallel longitudinal plane to the axis AA, the assembly thus constituting the insulating envelope of the conductive base 20. According to the figure 5, the conductive base 20 is made of a rigid conductive material, for example of rectangular section, and comprises a flat upper band 22, one end 21 is intended to be connected to external terminals not shown in the figures. The other end of the upper band 22 forms an elastic loop 25 at an angle of 180 ' and is then extended by an arcuate lower band 23 23 is of sufficient length to act as a deflector for channeling the electric arc emanating from the contact fixed To mount the conductor base 20 in the monopolar carrier 10, it is sufficient to insert the lower and top strips 22 on each side of the center plate. until the inside of the elastic loop 25 comes into abutment against the end 19 of the middle plate 11. When the base 20 is thus mounted, the lower 23 and upper 22 strips are separated from each other by the central plate 11, 11, the latter being therefore necessarily longer than to the smaller of the two bands. Moreover, the holding in position of the conductive base 20 in the monopolar support 10 is ensured on the one hand by the lateral faces 12 and on the other hand by means of jamming on the conductive base 20. These wedging means are for example constituted by the elastic loop 25 whose elastic properties allow the lower 23 and upper bands to press the middle plate 11 of the support 10, thus preventing the unintentional extraction of the conductive base 20. It can thus be seen that the fins 30 as well as the conductive base are mounted quickly in the monopolar support 10, thanks to to insertion movement in the same direction, parallel to axis AA, which facilitates the manufacturing operations of the 'switch device.' FIG. 4 describes a multipolar switch device comprising three breaking chambers 2, 3, 4, corresponding to with three poles. These break chambers are assembled side by side and are separated from each other by internal vertical partitions. Moreover, the multipolar apparatus has two external vertical partitions 6 parallel partitions 5, one of them being hidden in Figure 4, for a better clarity of the drawing. The breaking chambers of each pole are identical to the one described above and therefore have a monopolar support for each fixed contact. Nevertheless, to facilitate the industrialization of such a switch device, the adjacent monopolar supports are grouped together to form a single piece, called multipole support 40, molded in a thermoplastic material crosslinked so as to be able to support significant increases in temperature following the appearance of an electric arc.

Entre deux supports monopolaires 10 adjacents, support multipolaire 40 comprend un élément de jonction 41, en forme approximative deU, constitué par deux faces latérales 12 adjacentes de ces supports monopolaires 10 et par une partie centrale 42 reliant ces faces 12 entre elles. La partie centrale 42 assure la liaison mécanique entre deux supports monopolaires 10. Lors du montage du support multipolaire 40 dans l'appareil interrupteur, les deux faces latérales 12 d'un élément de jonction 41 viennent se positionner de part et d'autre d'une cloison verticale interne5, de façonà ce que cette cloison interne5 occupe l'espace 43 situé entre les deux faces latérales 12. Cette disposition permet de renforcer l'isolation électrique entre les socles conducteurs 20 de deux contacts fixes 24 adjacents, en créant des chicanes pour les lignes de fuite.Between two adjacent monopolar supports, multipole support 40 comprises a junction element 41, in the approximate form of U, consisting of two adjacent lateral faces of these monopolar supports 10 and a central portion 42 connecting these faces 12 between them. The central portion 42 provides the mechanical connection between two monopolar supports 10. When mounting the multipolar support 40 in the switch device, the two lateral faces 12 of a connecting element 41 are positioned either side of an internal vertical partition 5, to what this internal partition 5 occupies the space 43 located between the two lateral faces 12. This arrangement reinforces the electrical insulation between the conductive bases 20 of two adjacent fixed contacts 24, creating baffles for creepage.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessusà titre d'exemple et l'on peut imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention. The invention is not limited to the embodiment described above to as an example and one can imagine variations and refinements of detail and even consider the use of means equivalent without departing from the scope of the invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif de coupure d'un appareil interrupteur constitué, pour chaque pôle, d'une chambre de coupureà l'intérieur de laquelle se trouvent: - deux contacts fixes (24) associésà deux contacts mobiles chaque contact fixe étant monté sur un socle conducteur (20) indépendant, - un bloc ailettes pour chaque contact fixe composé d'une pièce d'assemblage en matière isolante et d'une pluralité d'ailettes d'extinction d'arc(30) maintenues dans ladite pièce d'assemblage, une enveloppe en matière isolante pour maintenir le socle conducteur (20) de chaque contact fixe (24), caractérisé par le fait que la pièce d'assemblage des ailettes et l'enveloppe du socle conducteur associéesà un même contact fixe (24) forment un support monopolaire unique(10) réalisé en matière plastique moulée. Dispositif de coupure selon la revendication1, caractérisé le fait que la forme du support monopolaire (10) est adaptée pour permettre la mise en place de chaque ailette d'extinction d'arc (20) ainsi que du socle conducteur (20) grâceà un mouvement d'insertion suivant une même direction. Dispositif de coupure selon la revendication 2, caractérise par le fait que les ailettes d'extinction d'arc(30) et le socle conducteur (20) possèdent des moyens de coincement leur permettant une fixation rapide dans le support monopolaire (10). Dispositif de coupure selon la revendication 2, caractérise par le fait que dans un appareil interrupteur possédant au moins deux pôles, dont les chambres de coupure (2,3, 4) de chaque pâle sont assemblées côteà côte et sont séparées par une cloison verticale interne(5), les supports monopolaires (10) adjacents des différents pôles sont regroupés pour former un support multipolaire unique (40). 5. Dispositif de coupure selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le support multipolaire (40) comprend au moins un élément de jonction (41), en forme de U, constitué d'une partie centrale (42) qui se rt de liaison mécanique entre deux supports monopolaires adjacents(Il 0) et de deux faces latérales(12) qui, en venant se positionner de part et d'autre la cloison verticale interne(5), renforcent l'isolation électrique entre les socles conducteurs (20) de deux contacts fixes adjacents. 6. Dispositif de coupure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support monopolaire (10) ou le support multipolaire (40) sont réalisésà partir d'une matiere thermoplastique réticulée. 7. Appareil interrupteur équipé d'un dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes. CLAIMS 1. Cutting device of a switch device constituted, for each pole, of a breaking chamber to inside which there are : - two fixed contacts (24) associated with two movable contacts each fixed contact being mounted on an independent conductive base (20), - a fin block for each fixed contact consisting of a connecting piece of insulating material and a plurality of arc extinguishing vanes (30) held in said assembly part, an envelope of insulating material for holding the conductive base (20) of each fixed contact (24), characterized in that the connecting piece of the fins and the conductive base shell associated to the same fixed contact (24) form a single monopolar carrier (10) made of molded plastic material. Cutoff device according to claim 1, characterized in that the shape of the monopolar carrier (B) (10) is adapted to allow the introduction of each extinguishing fin. arc (20) and the conductive base (20) by to an insertion movement in the same direction. Cut-off device according to Claim 2, characterized in that the arc extinguishing blades (30) and the conductive base (20) have clamping means enabling them to be quickly fixed in the Monopolar support (10). Cut-off device according to Claim 2, characterized in that in a switch device having at least two poles, whose breaking chambers (2, 3, 4) of each pale are assembled coast to coast and are separated by an internal vertical septum (5), the monopolar supports (10) adjacent poles are grouped together to form a single multipole carrier (40). 5. Cut-off device according to claim 4, characterized in that the multipolar carrier (40) comprises at least one junction element (41), in the form of U, consisting of a central part (42) which is mechanically connected between two adjacent monopolar supports (Il 0) and two lateral faces (1 2) which, by being positioned on both sides of the vertical vertical partition (5), reinforce the electrical insulation between the conductive bases (20) of two adjacent fixed contacts. 6. Cut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the monopolar carrier (10) or the multipole carrier (40) are made to from a cross-linked thermoplastic material. 7. Switching apparatus equipped with a breaking device according to any one of the preceding claims.