FR2982995A1

FR2982995A1 - Dispositif de coupure a ecran pour contacteur

Info

Publication number: FR2982995A1
Application number: FR1103545A
Authority: FR
Inventors: Didier Vigouroux; Michel Lauraire
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2013-05-24
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: FR2982995B1

Abstract

Dispositif électrique de coupure (30) comprenant : - deux contacts fixes (32) respectivement reliés à une borne électrique de raccordement (45) ; - un pont mobile de contact (33) comportant un corps allongé suivant un axe longitudinal (X) et ayant deux extrémités pouvant chacune collaborer avec un contact fixe (32) ; - un dispositif d'actionnement (34) commandant l'ouverture des contacts (32, 33) en déplaçant en translation le pont mobile de contact (33). Le dispositif d'actionnement (34) comporte un dispositif de commande apte à entrainer en rotation deux écrans rotatifs (13), chaque écran étant commandé en déplacement autour d'un axe de rotation (Y1) pour occuper : - une position de repos lorsque les contacts (32, 33) sont dans la position de fermeture ; - une position de laminage et d'allongement de l'arc électrique lorsque les contacts (32, 33) sont dans la position d'ouverture

Description

DISPOSITIF DE COUPURE A ECRAN POUR CONTACTEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un dispositif électrique de coupure comprenant deux contacts fixes respectivement reliés à une borne électrique de raccordement. Un pont mobile de contact comporte un corps allongé suivant un axe longitudinal et comporte deux extrémités pouvant chacune collaborer avec un contact fixe. Un dispositif d'actionnement commande l'ouverture des contacts en déplaçant en translation le pont mobile de contact selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La présence de défauts électriques à l'intérieur de dispositifs de coupure tel que des disjoncteurs, des interrupteurs ou contacteurs électriques provoque une brusque ouverture de leurs contacts électriques. Cette séparation rapide des contacts est généralement accompagnée de la naissance d'arc électrique.

L'énergie de l'arc et les décharges de gaz accompagnant la naissance dudit arc donnent naissance à des contraintes importantes au niveau des mécanismes et risquent d'endommager le dispositif. Comme décrit dans le brevet FR2577712, l'utilisation d'un écran mobile de coupure d'arc dans un appareil électrique interrupteur de protection unipolaire ou multipolaire est connue. Ce type d'appareil permet de manière traditionnelle une coupure du courant suite à un déclenchement automatique en cas de surintensité de court-circuit ou à une ouverture par commande manuelle. L'utilisation d'un tel écran permet ainsi d'allonger et de laminer l'arc électrique entre les contacts et d'interrompre ainsi le courant électrique de court-circuit. En effet, la coupure par écran permet de générer des tensions d'arc importantes quelque soit l'amplitude du courant à couper. A titre d'exemple, la tension d'arc générée peut être supérieure à 500V par pôle.

Ce dispositif de coupure est particulièrement destiné à la coupure de courant continu notamment dans les installations de production électrique de type photovoltaïques. L'appareil interrupteur décrit dans la demande EP0310468 permet de solliciter le même écran de coupure d'arc aussi bien lors d'un déclenchement automatique aux fortes surintensités, c'est-à-dire pour des courants de court-circuit, que lors d'une ouverture par commande manuelle aux basses intensités, c'est-à-dire pour des courants de surcharge, voire même à des intensités inférieures ou égales aux intensités nominales. 10 Cependant, bien que présentant une certaine efficacité en terme de coupure, les solutions utilisant un écran de coupure telles que décrites ci-dessus ne peuvent pas toujours être intégrées dans les dispositifs de coupure. En effet, le mécanisme entrainant l'écran et l'écran lui-même nécessitent un volume de fonctionnement non négligeable. Ainsi, ces solutions ne peuvent pas toujours être 15 adaptées à des appareils de coupure étroits tels que les appareils à double coupure présentant un pont de contact mobile se déplaçant en translation. En outre, l'interruption des courants continus par un contacteur est assez délicat à réaliser et cela d'autant plus que la tension d'alimentation est élevée. Le problème est actuellement résolu en mettant plusieurs phases (trois et plus) d'un 20 contacteur classique (destiné au départ aux courants AC) en série afin d'obtenir une tension d'arc suffisante pour interrompre le courant continu DC. Ceci conduit d'une part à des dispositifs très volumineux et entraîne d'autre part des résistances de lignes (somme de toutes les résistances de contacts) élevées entraînant alors une consommation électrique et un échauffement importants. 25 Certaines solutions tentent de résoudre le problème en introduisant des aimants permanents pour allonger l'arc. L'allongement doit être suffisant pour interrompre le courant continu mais la solution doit pouvoir éviter tout problème de reclaquage de l'arc. La présence des aimants pour un allongement important nécessite des volumes importants. De plus, cette solution nécessite une prise en 30 compte de la polarisation du courant interdisant son application dans des applications dans lesquelles le courant peut s'inverser.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un dispositif comportant des moyens de coupure efficaces notamment dans le cas de la commutation de courant continu par un contacteur et s'intégrant dans des architectures de faible volume interne. Le dispositif d'actionnement du dispositif électrique de coupure selon l'invention comporte un dispositif de commande apte à entrainer en rotation deux écrans rotatifs de coupure. Chaque écran est commandé en déplacement autour d'un axe de rotation pour occuper une position de repos lorsque les contacts sont dans la position de fermeture et une position de laminage et d'allongement de l'arc électrique lorsque les contacts sont dans la position d'ouverture. Selon un mode de développement, ledit dispositif de commande comporte une crémaillère à double denture d'entraînement s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal, ladite crémaillère étant solidaire du dispositif d'actionnement de manière à ce que le déplacement dudit dispositif entraine simultanément le pont mobile de contact et la crémaillère. Des surfaces d'entrainement crantées positionnées sur chaque écran de coupure sont destinées respectivement à collaborer avec une des dentures d'entrainement de la crémaillère.

De préférence, les écrans rotatifs de coupure comportent respectivement un corps dont une partie a une forme cylindrique, l'axe de rotation de l'écran rotatif de coupure étant confondu avec un axe longitudinal dudit cylindrique. Selon un mode particulier de réalisation, les surfaces d'entrainement crantées sont respectivement disposées sur au moins une première roue solidaire d'un premier écran et au moins une seconde roue solidaire du deuxième écran, chaque écran de coupure comportant au moins une roue au moins partiellement crantée et ayant un axe de rotation sensiblement confondu avec l'axe de rotation de l'écran. De préférence, ladite au moins une première roue solidaire du premier écran est agencée par rapport à une première denture d'entraînement de la crémaillère de manière à ce qu'un premier rapport de transmission entre le nombre de dents de première roue et le nombre de dents de la première denture soit supérieur à 1. Ladite au moins une seconde roue solidaire du second écran est agencée par rapport à une seconde denture d'entraînement de la crémaillère de manière à ce qu'un second rapport de transmission entre le nombre de dents de seconde roue et le nombre de dents de la seconde denture soit supérieur à 1. Avantageusement, les premier et second rapports de transmission sont égaux de manière à ce que les deux écrans se déplacent de manière concomitante et que leurs déplacements angulaires soient identiques. Selon un mode particulier, chaque écran de coupure comporte deux roues partiellement crantées et ayant un axe de rotation sensiblement confondu avec l'axe de rotation de l'écran les surfaces d'entrainement, chaque roue crantée étant destinée à collaborer avec une des dentures d'entrainement de la crémaillère.

Avantageusement, les deux roues d'un écran rotatif de coupure sont disposées de part et d'autre du corps en forme cylindrique de l'écran rotatif de coupure. De préférence, la crémaillère est agencée vis à vis du pont mobile de contact de manière à collaborer avec les surfaces d'entraînement crantées deux roues dentées dès le début du mouvement en translation dudit pont.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente une vue en perspective dans une position fermée d'un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention ; La figure 2 représente une vue en perspective dans une position ouverte d'un dispositif de coupure selon la figure 1 ; 2 982 995 Les figures 3, 4 et 5 représentent des vues de détail du dispositif de commande des écrans de coupures du dispositif de coupure selon la figure 1 dans différentes positions de fonctionnement. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif électrique de coupure 30 comprend un boîtier 31 en matériau plastique moulé dans lequel sont disposés des contacts électriques. Le boîtier 31, de part sa forme, définit un plan géométrique longitudinal de référence XZ. Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 1 10 et 2, le dispositif électrique de coupure comprend deux contacts fixes 32 en U reliés respectivement à une borne électrique de raccordement 45. Le dispositif électrique de coupure comprend alors de préférence un pont mobile de contact 33 ayant de préférence une forme allongée se développant suivant un axe longitudinal X. Le pont mobile de contact 33 comprend deux extrémités sur 15 lesquelles sont positionnées deux zones de contact 36 pouvant chacune collaborer respectivement avec une zone de contact 37 d'un contact fixe 32. Le pont mobile de contact 33, pouvant se déplacer en translation sous l'action du dispositif d'actionnement 34, permet de relier électriquement les deux contacts fixes 32 dans une position de fermeture desdits contacts. En effet, le dispositif 20 d'actionnement 34 commande l'ouverture des contacts électriques en déplaçant en translation le pont mobile de contact 33 selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal X. Comme représenté sur la figure 2, dans la position de fermeture des contacts, le pont mobile de contact 33 est maintenu en pression sur les deux contacts fixes 32 sous l'action d'un moyen élastique 25, tel que 25 notamment un ressort hélicoïdal. On définit ainsi deux volumes d'ouverture 35 correspondant à l'espace dans lequel sont disposés une zone de contact 37 d'un contact fixe 32 et une zone de contact 36 associée au pont de contact mobile 33. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 1 à 4, le dispositif d'actionnement 34 permet de commander deux écrans rotatifs 13 de coupure d'arc. Lesdits écrans sont respectivement commandés en déplacement autour d'un axe de rotation Y1. Les écrans 13 rotatifs sont agencés pour occuper deux positions extrêmes de fonctionnement. Les écrans 13 occupent une position de repos lorsque les contacts sont dans la position de fermeture. Les écrans 13 occupent une position de laminage lorsque les contacts 32, 33 sont dans la position d'ouverture. Dans cette position de laminage, les écrans permettent ainsi d'allonger et de laminer l'arc électrique entre les contacts et permet d'interrompre ainsi le courant 10 électrique. Selon un mode préférentiel de développement de l'invention, le dispositif d'actionnement 34 comporte un dispositif de commande apte à déplacer les écrans de coupure 13 entre la position de repos et la position de laminage. Ledit dispositif de commande comporte une crémaillère 50 à double denture 50A, 50B 15 d'entraînement s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal X. Comme représentée sur les figures 1 et 2, ladite crémaillère est solidaire du dispositif d'actionnement 34 de manière à ce que le déplacement du dispositif d'actionnement 34 entraine simultanément le pont mobile de contact 33 et la crémaillère 50. Le dispositif de commande est apte à déplacer les écrans de 20 coupure 13 entre la position de repos et la position de laminage et inversement. Le dispositif de commande comprend des surfaces d'entraînement crantées 60A, 60B positionnées sur chaque écran de coupure 13. Une première surface crantée 60A d'un premier écran 13 est destinée à collaborer avec une des deux dentures d'entraînement 50A de la crémaillère 50 et une seconde surface crantée 25 60B d'un second écran 13 est destinée à collaborer avec une des dentures d'entraînement 50B de la crémaillère 50. Selon un mode particulier de réalisation, les écrans rotatifs 13 de coupure comportent respectivement un corps dont une partie a une forme cylindrique, l'axe de rotation Y1 de l'écran rotatif de coupure 13 étant confondu avec un axe 30 longitudinal dudit cylindrique. Les surfaces d'entraînement crantées 60A, 60B sont respectivement disposées sur au moins une première roue 61 solidaire d'un premier écran et au moins une seconde roue solidaire du deuxième écran. Comme représenté sur les figures 1 à 4, chaque écran de coupure 13 comportant au moins une roue au moins partiellement crantée et ayant un axe de rotation sensiblement confondu avec l'axe de rotation Y1 de l'écran. Selon un mode de réalisation non représenté, chaque écran de coupure 13 comporte deux roues 61 au moins partiellement crantées et ayant un axe de rotation sensiblement confondu avec l'axe de rotation Y1 de l'écran. Chaque roue crantée est alors destinée à collaborer avec une des dentures d'entrainement de la crémaillère, chaque denture de ladite crémaillère est alors doublée. En outre, 10 les deux roues 61 d'un écran rotatif 13 de coupure sont disposées de part et d'autre du corps en forme cylindrique de l'écran rotatif de coupure 13. Ladite au moins une première roue solidaire du premier écran est agencée par rapport à une première denture d'entraînement de la crémaillère de manière à ce qu'un premier rapport de transmission R1 entre le nombre de dents de la 15 première roue 61 et le nombre de dents de la première denture soit supérieur à 1. Ladite au moins une seconde roue solidaire du second écran est agencée par rapport à une seconde denture d'entraînement de la crémaillère de manière à ce qu'un second rapport de transmission R2 entre le nombre de dents de seconde roue et le nombre de dents de la seconde denture soit supérieur à 1. Selon un 20 mode de développement de l'invention, les premier et second rapports de transmission R1, R2 sont égaux de manière à ce que les deux écrans 13 se déplacent de manière concomitante entre la position de repos et la position de laminage. En outre, les déplacements angulaires des deux écrans sont identiques.

25 Selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention, la crémaillère 50 à double denture 50A, 50B est agencée vis à vis du pont mobile de contact 33 de manière à collaborer avec les surfaces d'entraînement crantées 60 des deux roues dentées 61 dès le début du mouvement en translation dudit pont. Selon un mode de réalisation, le dispositif de coupure peut être destiné à un 30 contacteur multipolaire. Ledit contacteur comporte alors plusieurs dispositifs de coupure identiques et tous les dispositifs d'actionnement 34 desdits dispositifs

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif électrique de coupure (30) comprenant : deux contacts fixes (32) respectivement reliés à une borne électrique de raccordement (45) un pont mobile de contact (33) comportant un corps allongé suivant un axe longitudinal (X) et ayant deux extrémités pouvant chacune collaborer avec un contact fixe (32) ; un dispositif d'actionnement (34) commandant l'ouverture des contacts (32, 33) en déplaçant en translation le pont mobile de contact (33) selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal (X), caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (34) comporte un dispositif de commande apte à entrainer en rotation deux écrans rotatifs (13) de coupure, chaque écran étant commandé en déplacement autour d'un axe de rotation (Y1) pour occuper une position de repos lorsque les contacts (32, 33) sont dans la position de fermeture ; une position de laminage et d'allongement de l'arc électrique lorsque les contacts (32, 33) sont dans la position d'ouverture.
2. Dispositif électrique de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande comporte : une crémaillère (50) à double denture (50A, 50B) d'entraînement s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal (X), ladite crémaillère étant solidaire du dispositif d'actionnement (34) de manière à ce que le déplacement dudit dispositif entraine simultanément le pont mobile de contact (33) et la crémaillère (50) ; des surfaces d'entrainement crantées (60A, 60B) positionnées sur chaque écran de coupure (13) et étant destinées respectivement à collaborer avec une des dentures d'entrainement (50A, 50B) de la crémaillère (50).
3. Dispositif électrique de coupure selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les écrans rotatifs (13) de coupure comportent respectivement un corps dont une partie a une forme cylindrique, l'axe de rotation (Y1) de l'écran rotatif de coupure (13) étant confondu avec un axe longitudinal de ladite partie de forme cylindrique.
4. Dispositif électrique de coupure selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les surfaces d'entrainement crantées (60A, 60B) sont respectivement disposées sur au moins une première roue (61) solidaire d'un premier écran et au moins une seconde roue (61) solidaire du deuxième écran (13), chaque écran de coupure (13) comportant au moins une roue au moins partiellement crantée et ayant un axe de rotation sensiblement confondu avec l'axe de rotation (Y1) de l'écran.
5. Dispositif électrique de coupure selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite au moins une première roue solidaire du premier écran est agencée par rapport à une première denture d'entraînement (50A) de la crémaillère (50) de manière à ce qu'un premier rapport de transmission (R1) entre le nombre de dents de première roue (61) et le nombre de dents de la première denture (50A) soit supérieur à 1, et en ce que ladite au moins une seconde roue (61)solidaire du second écran est agencée par rapport à une seconde denture d'entraînement (50B) de la crémaillère de manière à ce qu'un second rapport de transmission (R2) entre le nombre de dents de seconde roue et le nombre de dents de la seconde denture soit supérieur à 1.
6. Dispositif électrique de coupure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premier et second rapports de transmission (R1, R2) sont égaux de manière à ce que les deux écrans (13) se déplacent de manière concomitante et que leurs déplacements angulaires soient identiques.
7. Dispositif électrique de coupure selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que chaque écran de coupure (13) comporte deux roues (61) partiellement crantées et ayant un axe de rotation sensiblement confondu avec l'axe de rotation (Y1) de l'écran les surfaces d'entrainement, chaque roue crantée étantdestinée à collaborer avec une des dentures d'entrainement (50A, 50B) de la crémaillère (50).
8. Dispositif électrique de coupure selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux roues (61) d'un écran rotatif (13) de coupure sont disposées de part et d'autre du corps en forme cylindrique de l'écran rotatif de coupure (13).
9. Dispositif électrique de coupure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la crémaillère (50) est agencée vis à vis du pont mobile de contact (33) de manière à collaborer avec les surfaces d'entraînement crantées (60A, 60B) des deux roues dentées (61) dès le début du mouvement en translation dudit pont.