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Patent 1256919 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 1256919
(21) Application Number: 496138
(54) English Title: SPARK SCREENING ELECTRICAL SWITCH
(54) French Title: INTERRUPTEUR ELECTRIQUE A ECRAN
Status: Expired
Bibliographic Data
(52) Canadian Patent Classification (CPC):
  • 306/214
(51) International Patent Classification (IPC):
  • H01H 9/32 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BELBEL, ELIE (France)
  • BLANCHARD, CHRISTIAN (France)
  • HAURY, ANDRE (France)
  • LAURAIRE, MICHEL (France)
(73) Owners :
  • TELEMECANIQUE ELECTRIQUE (LA) (Not Available)
(71) Applicants :
(74) Agent: RIDOUT & MAYBEE LLP
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1989-07-04
(22) Filed Date: 1985-11-25
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
84 17963 France 1984-11-26

Abstracts

French Abstract


PRECIS DE DIVULGATION
Interrupteur électrique dans lequel un écran est interposé très
rapidement entre deux contacts au moment de leur séparation.
L'énergie de l'arc apparaissant entre les contacts dans un
espace entouré par un étui mobile isolant, est utilisée pour
échauffer des gaz, dont la pression déplace rapidement cet
étui, de façon que l'arc passant par une ouverture de celui-ci
soit cisaillé entre l'étui et le boîtier. De tels interrupteurs
sont avantageusement utilisés dans les appareils de protection
réagissant à une augmentation anormale du courant circulant
dans un circuit où ils sont placés en série, et dans les inter-
rupteurs où le courant nominal est élevé.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



Revendications de brevet

1. Interrupteur électrique dans lequel l'arc apparais-
sant entre deux contacts mobiles l'un par rapport à l'autre au
moment de l'ouverture est cisaillé entre une paroi isolante et
un écran isolant mobile mince qui s'intercale rapidement entre
ces contacts et qui isole l'une de l'autre deux chambres d'arc
du boîtier dans chacune desquelles se trouve un contact,
caractérisé en ce que l'écran mobile (7, 125, 215) comporte
dans sa paroi une ouverture (10, 138, 213) à travers laquelle
passe l'un des contacts (30, 139, 214) en position de fermetu-
re, et se trouve mécaniquement relié à une pièce isolante (9,
125', 210) délimitant, avec le boîtier (2, 31, 212), un espace
(16, 134, 219) de volume variable, de façon que la pression des
gaz provoquée par l'énergie de l'arc au moment de la séparation
des contacts exerce sur la pièce isolante une force qui provo-
que le déplacement de l'écran vers une position où l'arc est
cisaillé dans cette ouverture et contre une surface isolante
placée en regard lorsqu'aucun contact ne traverse plus l'ouver-
ture.


2. Interrupteur électrique selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'écran mobile (7, 125) est solidaire de
cette pièce isolante et comporte, dans une paroi (9, 125'), une
ouverture (10, 138) à travers laquelle passe le contact mobile
(30, 139) en position de fermeture, et délimite, avec des
parois de boîtier fixe (2, 31), un espace (16, 134) de volume

24


variable dans lequel est placé le contact fixe (22, 137), de
façon que la pression des gaz échauffés par l'arc au moment de
la séparation des contacts exerce sur l'écran une force qui
provoque son déplacement vers une position où l'arc est cisail-
lé dans cette ouverture et contre une surface isolante placée
en regard lorsque le contact mobile ne traverse plus l'ouvertu-
re.

3. Interrupteur selon la revendication 2,
caractérisé en ce que l'espace de volume variable (16) est
contenu à l'intérieur d'un étui (7) ayant un fond (8) prolongé
par une jupe continue (9), qui est parallèle au sens du dépla-
cement (F) et qui glisse le long de surfaces de guidage (3, 6')
solidaires du boîtier (2).

4. Interrupteur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que les surfaces (6') solidaires du boîtier
y sont disposées sur une portion isolante (6) pénétrant à
l'intérieur de l'étui (7) et dont une extrémité (17) porte le
contact fixe (22).

5. Interrupteur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que les surfaces (3') solidaires du boîtier
sont disposées à l'intérieur d'un logement (3) dans lequel
glisse l'étui (7), le contact fixe (22) étant porté par une
extrémité (17) d'une portion isolante (6) solidaire du boîtier
qui pénètre à l'intérieur de l'étui.


6. Interrupteur selon la revendication 2,
caractérisé en ce que l'espace de volume variable (134) est
contenu à l'intérieur d'un étui (125) ayant un fond (127)
prolongé par une jupe discontinue (125') qui est parallèle au
sens du déplacement (F) et qui glisse le long de surfaces (130,
133) d'un logement (130') solidaire du boîtier (131).


7. Interrupteur selon la revendication 6,
caractérisé en ce que le contact fixe (137) est porté par une
extrémité d'une portion isolante (136) qui est solidaire du
boîtier (131) et qui pénètre à l'intérieur de l'étui.


8. Interrupteur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que la jupe continue (9) comporte une seconde
ouverture (11) qui vient en regard d'un orifice d'échappement
(43) du boîtier (2) de façon que les gaz contenus dans l'espace
(16) s'écoulent vers l'atmosphère pour une position particuliè-
re de l'étui.



9. Interrupteur selon la revendication 6,
caractérisé en ce que la jupe discontinue (125) comporte une
échancrure longitudinale (126) qui vient en regard d'un orifice
d'échappement (135) du boîtier (131) pour une position particu-
lière de l'étui.
26


10. Interrupteur selon la revendication 4,
caractérisé en ce qu'un conducteur (18) relié au contact fixe
(22) circule parallèlement au sens de déplacement (F) de l'étui
à l'intérieur de la portion isolante, le contact mobile (30)
étant porté par un support (25) qui forme avec ce conducteur
une boucle de courant.

11. Interrupteur selon la revendication 10,
caractérisé en ce que des moyens limiteurs de pression (47, 46
respectivement) sont disposés sur l'étui (6) et, respective-
ment, sur le boîtier, afin que la pression dans l'espace (16)
et, respectivement, dans le logement (3) ne dépasse pas une
valeur déterminée.

12. Interrupteur selon la revendication 11,
caractérisé en ce que le contact mobile (30) est porté par un
levier pivotant (25, 25') qui est sollicité en position de
fermeture par un ressort de rappel (31) et qui reçoit lors de
l'apparition d'une surcharge dans son circuit, des forces
antagonistes développées par un dispositif (33, respectivement
40 et, respectivement, 116) sensible à cette surcharge.

13. Interrupteur selon la revendication 12,
caractérisé en ce que ledit dispositif sensible (33 et, respec-
tivement 71), comprend une bobine (33' et, respectivement, 71')
traversée par le courant de l'interrupteur et un noyau (75) ou
palette magnétique.
27

14. Interrupteur selon la revendication 12,
caractérisé en ce que ledit dispositif sensible (40) comprend
une pièce magnétisable en forme de U dont les branches entou-
rent le levier de contact (25').



15. Interrupteur selon la revendication 13,
caractérisé en ce qu'un dispositif accumulateur d'énergie
mécanique (98, 116) est libéré par un dispositif sensible à
bobine et noyau (113, 114 et, respectivement 90, 93) pour
appliquer au levier (25, 25', 99, 111) des forces antagonistes
à celles développées par un ressort de pression de contact
(31).


16. Interrupteur selon la revendication 13,
caractérisé en ce que le dispositif sensible comprend une
bobine (71) et un noyau magnétique (75) qui est accouplé à
l'étui (76) de façon à déplacer ce dernier sur une première
portion de course (g1) au cours de laquelle le contact mobile
(82) est séparé du contact fixe (84) par une surface de l'étui,
ce dernier continuant sa course (g2) sans être accouplé au
noyau.



17. Interrupteur selon la revendication 13,
caractérisé en ce que le noyau (113) de la bobine (114) est
relié à un contact fixe (110) qui peut s'éclipser parallèlement
à l'axe de l'étui (191') de façon à interrompre le contact avec
le contact mobile (111), ce dernier étant indifféremment soumis

28

à l'action d'une structure magnétique en U (119) qui entoure
son support ou à un dispositif accumulateur d'énergie (116) qui
est libéré par le mouvement du noyau ou de la palette.


18. Interrupteur,
caractérisé en ce que deux interrupteurs (62, 63) selon la
revendication 2, sont placés en série dans un même circuit.


19. Interrupteur selon la revendication 18,
caractérisé en ce que ces deux interrupteurs ont un même
contact fixe (110) placé dans un même étui (191') et deux
contacts mobiles distincts (111, 117).



20. Interrupteur selon la revendication 18,
caractérisé en ce que ces deux interrupteurs (154-155, 154-156)
sont placés parallèlement et présentent deux contacts mobiles
électriquement et mécaniquement reliés en un pont de contact
(165).



21. Interrupteur selon la revendication 20,
caractérisé en ce que ces deux interrupteurs (171, 172) sont
placés coaxialement de façon que les deux étuis (173, 174) se
déplacent en sens inverse lors de l'ouverture.
29

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


~ 25~

L'invention concerne un interrupteur électrique dans lequel
llarc apparaissant entre deux contacts mobiles l'un par rapport
à l'autre dans une chambre, est cisaillé entre deux parois
isolantes dont l'un~ appartient à un écran isolant qui s'inter-
cale rapidement entre ces deux contacts en établissant entre
eux un isolement total.

De tels interrupteurs, qui peuvent être avantageusement utili-
sés dans les appareils de protection à ouverture automatique ou
10 déclenchée, sont décrits par exemple dans la demande de brevet
Canadien No 446,~97 qui a été déposée le 31 Janvierl984 par la
Demanderesse. Ces interrupteurs peuvent egalement être utili-
sés dans les appareils de coupure qui sont traversés par un
courant nominal important.



Dans certains de ces interrupteurs connus où le mouvement de
l'écran est provoqué par la libération de l'énergie accumulée
dans un ressort au moment de l'ouverture des contacts, on peut
être amené à souhalter que la vitesse de déplacement de l'écran
20 soit une fonction croissante de l'intensité du courant pour
éviter une croissance rapide de celui-ci. Par ailleurs, il est
fréquemment souhaité d'utiliser une énergie de déplacement ne
nécessitant pas un armement ou un réarmement mécaniques après
une ouverture automatique.



Dans d'autres interrupteurs à écran, où le mouvement de ce
dernier est provoqué par un percuteur électromagnétique alimen-



-- 1 --

5L;~5~

té par le courant traversant l'interrupte-tr, la vltesse commu-
niquee à l'écran, bien qu'étant dans une certaine mesure une
Eonction croissante du courant qui traverse la bobine magnéti-
que, ne peut dépasser un certain seuil en raison de l'appari-
tion de phénomènes de saturation magnétique.



On pourraitr dans ces deux types d'appareils connus, augmenter
la vitesse de l'écran en augmentant l'énergie potentielle d'un
ressort propulseur préalablement armé qui serait libéré, soit
10 par le déplacement des contacts, soit par un dispositif déclen-
cheur à bobine magnétique ; une telle mesure nécessiterait
toutefois la mise en oeuvre d'un système de réarmement plus
onéreux et plus délicat, en raison de l'amplitude des forces
qui devraient être mises en jeu et de l'usure des organes
mécaniques qui les contrôlent.



Dans tous les cas, il est souhaitable de maintenir pendant un
certain temps, dans une chambre d'arc d'interrupteur, une pres-
sion aussi élevée que possible pour bénéficier des effets favo-

20 rables de celle-ci sur la tension d'arc.



L'invention se propose d'améliorer le fonctionnement et
l'isolement final d'un interrupteur à écran en maintenant dans
la chambre d'arc, après l'ouverture des contacts et pendant un

certain temps, une pression aussi élevée que possible, sans
provoquer un risque de détérioration des pièces de cette cham~
bre et en utilisant pour propulser l'écran une énergie qui,
-- 2 --

~25~

d'une part, ne soit pas limitée lorsque le courant dépasse un
certain seuil et qui, d'autre part, augmente constamment si cet
arc n'est pas rapidement éteint.



Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que
l'écran mobile comporte dans sa paroi une ouverture, à travers
laquelle passe le contact mobile en position de fermeture, et
se trouve mécaniquement relie à une pièce isolante délimitant,
avec le boïtier, un espa~e de volume variable dans lequel est
10 placé le contact fixe, de façon que la pression des ga2 provo-
quée par l'énergie de l'arc au moment de la séparation des
contacts exerce sur la pièce isolallte une force qui provoque le
déplacement de l'écran vers une position où l'arc est cisaillé
dans cette ouverture et contre une surface isolante placée en
regard lorsque le contact mobile ne traverse plus l'ouverture.



On connaît déjà, par exemple par le brevet US~ No 2 116 673, un
interrupteur dans lequel une enveloppe isolante mobile coullsse
autour d'une portion isolante fixe contenant deux pièces de
20 contact fixes qui peuvent être reliées entre elles par une
troisième pièce de contact mobile solidaire de l'étui, de façon
que l'augmentation de pression due à l'arc et apparaissant lors
de l'ouverture tende à chasser l'enveloppe en accélerant le
mouvement de cette troisième pièce. Dans cet interrupteur, qui
n'est pas destiné à être utilisé comme appareil de sécurité et
où aucune précaution n'est prise pour établir un isolement de
qualité entre les bornes de l'interruplceur après son ouverture,

-- 3 --


~s~

aucun écran ne vient diviser la chambre d'arc en deux volumes
étanches l'un par rapport à l'autre, tandis que le mouvement
initial de l'enveloppe isolante, donc la vitesse d'ouverture
initiale, ne résultent pas de l'apparition de l'arc, mais de
l'application d'une force sur cette enveloppe.



L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description
ci-dessous.



10 Au dessin annexé -




La figure 1 représente un premier mode de réalisation del'interrupteur, dans une vue en élévation coupée par un
plan PP' parallèle à la direction de déplacement de
l'écran.



La figure 2 est une vue de côté de la figure 1, coupée
par un plan QQ'.



La figure 4 représente un second mode de réalisation de
l'interrupteur, dans une vue en élévation coupée par un

plan PP' parallèle à la direction de déplacement de
l'écran.



La figure 3 est une vue de côté de la figure 4 coupée par
un plan RR'.

~256~

La figure 5 représente, en coupe et de façon schémati-
~ue, un interrupteur tel que celui de la figure l ou 4,
dans lequel sont utilisés des organes annexes.



La figure 6 illustre de façon schématique un appareil de
coupure utilisant plusieurs interrupteurs.



La figure 7 représente en coupe un détail de la ~one de
contact de l'interrupteur.

Les figures 8 et 9 représentent en coupe des interrup-
teurs où sont mis en oeuvre des moyens magnétiques aptes
à communiquer une vitesse initiale à des écrans en forme
d'étuis.



Les figures lO et ll illustrent, respectivement en coupe
longitudinale et en perspective partiellement arrachée,
un mode de réalisation particulier de l'étui.



La figure 12 représente un appareil interrupteur où à
chacun de deux contacts mobiles peut être assignée une
fonction d'ouverture particulière avec un seul et même
étui.




Les figures 13 et 14 représentent, en coupe transversale
par l~ plan TT' et re~pectivement en coupe longitudinale


-- 5 --

~5~

par le plan brisé QQI, un appareil interrupteur à double
coupure avec deux étuis parallèles.



La Eigure 15 représente en coupe longitudinale un appa-
reil interrupteur à double coupure utilisant deux étuis
coaxiaux.



Les figures 16 et 17 représentent en coupe longitudinale
deux appareils interrupteurs dans lesquels un écran
isolant apte à cisailler l'arc est actionné à l'aide
d'un piston déplace par la dilatation des gaz consécuti-
ve à une ouverture.



Llappareil interrupteur 1, visible à la figure 1, comporte un
boîtier isolant 2 dans la partie supérieure duquel est placé un
logement cylindrique 3 d'axe XX' qui est terminé dlun premier
côté par une cloison 4 et du second côté opposé par un fond 5
portant un prolongement ou portion cylindrique 6 de moindre
diamètre qui est coaxial à XX' et qui slétend axialement sur
20 une fraction de la longueur du logement.



Un étui en matière isolante 7 comportant un fond 8 et une jupe
cylindrique 9, possède une surface interne 12 qui coulisse avec

un faible jeu sur la surface 6' de la portion 6 ; la longueur de
cet étui est telle que, lorsque llextrémité 13 de la jupe
slappuie sur le fond 5, par exemple sous l'action d'un faible
ressort de rappel 14 disposé entre lui et la paroi 4, une
-- 6 --

~2S~9~5~


certaine distance "d" subsiste entre la face frorltale 15 et
cette paroi.



Dans la position de repos I de l'appareil illustrée sur la
figure 1, une ouverture 10 placée dans la jupe 9 debouche dans
un espace 16 qui se trouve entre le fond 8 et une face frontale
17 de la portion 6. Un orifice 11 percé dans la jupe 9, par
exemple dans une zone diamétralement opposée, se trouve placé,
en position de repos, en regard de la surface cylindri~ue
10 externe 6' de la portion 6.



Une pièce conductrice 18 qui traverse longitudinalement la
portion 6, présente à une première extrémité 19 une borne de
raccordement 20 pour un circuit éle~trique et, à une seconde
extrémité opposée 21, une pièce de contact ~ixe 22 qui se trou-
ve placée dans l'espace 16 en regard de l'ouverture 10.



Dans une cavité 23 du boltier, placée au voisinage du logement
3 et communiquant avec celui-ci par un passage 24 qui est situé
20 en regard de l'ouverture 10, pour la position de repos, est
disposée une pièce de contact mobile 25.




Cette pièce a, par exemple, la orme d'un levier 26 qui oscille
à une première extrémité 27 sur un pivot 28 fixé dans le
bo}tier et qui présente à une secvnde extrémité opposée 29 un
contact mobile 30 qui traverse le passage et l'ouverture pour



s'appuyer, sous l'effet d'un ressort 31, contre le contact :Eixe
22 : voir aussi figure 2.



Dans le mode de réalisation illustre sur la figure 1, où
l~appareil interrupteur est utilisé comme disjoncteur, une
tresse souple et conductrice 32 relie la pièce mobile 25 à un
dispositif magnétique 33, sensible à une surintensité cle valeur
déterminée, qui est lui-meme relié à une première extrémité 34
de conducteur 35, dont une seconde extrémité opposée 36 consti-
10 tue une seconde borne 37 de l'appareil : voir aussi Eigure 2.



Ce dispositif magnétique 33 comporte par exemple une hobine 33'
représentée schématiquement et un poussoir 38, qui est placé en
regard d'un talon 39 du levier 26 de fa~on à appliquer à celui-
ci un couple de sens anti-horaire supérieur à celui du ressort
31 lorsqu'apparaît une surintensité du courant passant de la
borne 20 à la borne 37. Le poussoir 38 peut lui-même être lié à
une armature, palette ou noyau associé à la bobine, ou bien
etre une pièce d'un mécanisme élastique dont l'énergie est
20 libérée par llaction de la bobine sur un verrou.



Un évent 43 reliant le logement 3 à l'atmosphère se trouve
placé en regard de l'orifice 11 lorsque l'étui arrive dans une
position intermédiaire entre la position de repos et la posi
tion active ~, de sorte que l'espace interne 16, dont le volume
a alors augmenté, se trouve alors relié à cette atmosphère.




-- 8 ~


Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, où l'appa-
reil interrupteur est utilisé comme limiteur de courant de
court-circuit et où les pieces ayant meme fonction portent les
memes numeros de référence, une pièce maynétisable fixe en
forme de U, 40, présente deux branches 41r 42 qui entourent
latéralement le levier 26 : voir aussi figure 4 ; cette pièce
exerce sur le levier, lorsque celui-ci est parcouru par un
courant très intense, des forces F qui, en coopération avec des
forces électrodynamiques qui slexercent entre le conducteur 18
10 et le levier 26, font basculer celui-ci dans le sens anti-
horaire.



Le mode de fonctionnement des interrupteurs des deux types
d'appareils est identique et comporte deux phases successives :
lors de l'apparition dlune surintensité, consécutive à la
présence d'un défaut sur la ligne qui comprend l'appareil en
série, le contact mobile 30 est d'abord séparé du contact fixe
22 sur lequel il s'appuie, soit par les orces F, soit par le
poussoir 38.

Au cours de ce mouvement qui est très rapide, le contact 30
quitte l'ouverture 10 et l'arc, apparaissant entre les contacts
des que ceux-ci se séparent, provoque notamment une augmenta-
tion très rapide de la pression dans l'espace 16 qui déplace
très rapidement l'étui vers la gauche de la figure 1 ou 4.


~5~9

En raison de l'existence d'un jeu très faible entre le logement
3 et la surface externe de l'étui, l'arc qui traverse l'ouver-
ture 10 et est légèrement allongé par le mouvement de celle~ci,
subit ensuite un cisaillement par le passage de cette ouverture
sur la surface 3' de la région isolante 44 voisine du passage
24 du logement 3.



L'étui continuant son trajet vers la gauche, l'orifice 11, qui
à ce moment là, a quitté la portion 6, vient s'aligner avec
10 l'évent 43, de sorte que les gaz sous pression s'échappent à
l'atmosphère. Un évent 46' peut également relier la chambre ou
cavité 23 à l'atmosphère.



Lorsqu'un levier de contact tel que 51 appartenant à un appa-
reil tel que décri~ précédemment atteint, après ouverture, une
position illustrée sur la figure 5, un verrou 52 vient coopérer
élastiquement avec un prolongement 51' de ce dernier, grâce à
un ressort 53, pour le maintenir dans une position de déclen-
chement éloignée de l'étui, figurée en pointillés. Cette posi-

20 tion pourra être modifiée ultérieurement par une action, parexemple manuelle, sur un poussoir 54 de ce verrou, de fa~on à
remettre l'interrupteur dans son état de fermeture.



Dans les modes de réalisation présentés, en raison du recou-
vrement que la jupe 9 effectue sur la surface externe de la

portion 6 et du fait que le conducteur 18 circule à l'intérieur
de celle-ci, l'arc ne peut trouver un chemin pour établir un

- 10 -

$~56~

réarmorçage entre les deux contacts et un isolement total est,
non seulement immédiatement établi, mais encore maintenu entre
eu~ après l'ouverture.



Après interruption, un rétablissement du circuit peut être
obtenu, soit en écartant le contact 30 d'un bec 45 de la jupe 9
avec lequel il coopérait pour la position A (à l'aide de pre-
miers moyens non représentés) et, dans ce cas, l'étui est
repoussé vers la droite par le ressort 14 pour permettre un
10 nouveau passage du contact mobile 30 à travers l'ouverture 10,
soit encore en exerçant vers la droite (à l'aide de seconds
moyens non représentés) une force sur l'étui pour faire échap-
per le contact 30 au bec 45.



La vitesse élevée de déplacement de l'étui, qui est nécessaire
pour obtenir une bonne qualité de la coupure, peut provoquer
une détérioration du boltier par percussion de celui-ci sur la
paroi 4. Il sera donc éventuellement nécessaire de prendre des
mesures, soit pour amortir son mouvement en fin de course sans
20 rebondissement, soit pour diminuer la pression moyenne efficace
des gaz. Une combinaison des deux mesures peut également être
envisagée.



Un amortissement du mouvement peut etre obtenu, soit grace à un
frottement mesuré de l'étui dans son logement, éventuellement

associé à un ressort 14 ayant une élasticité appropriée, soit
grace à la présence d'un orifice calibré, tel que 46, dans la

-- 11 --

paroi 4, pour conférer au volume d'air placé devant l'étui une
propriété correspondante, soit encore par la présence d'un
coussin amortisseur en élastomère, tel que 50, qui est disposé
entre l'etui et la paroi : voir figure 5.



Une diminution de la pression moyenne efficace des gaz dans
l'espace 16 peut etre obtenue, soit par la mise en place d'un
orifice calibré 47 dans la paroi frontale 8 de l'etui, soit en
donnant une position et une largeur particulières à l'orifice
10 11 et à l'évent 43.



Les orifices 46 et 47 pourraient également comporter des
clapets, connus en soi, s'ouvrant automatiquement lorsqu'une
certaine différence de pression existe entre leurs entrées et
leurs sorties.



Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4, l'étui
est cylindrique, ce qui nécessite l'utilisation de moyens
d'orientation angulaire (non illustrés), pour que les ouvertu-

20 res, orifices et passages conservent leur position de coopéra-
tion.



Si l'étui a une forme prismatique qui peut aisément être donné
par moulage, ces moyens d'orientation ne sont plus nécessaires.




On peut enfin assurer le guidage et l'étanchéité relative de
l'étui et du boltier, soit par un ajustement de la surface
- 12 -

interne 1~ de la jupe 9 sur la surface externe 6' de la portion
6, soit par un ajustement de la surface externe de la ~upe 9 ]e
long de la surface 3' du logement 3 ; des fuites calibrées
entre ces deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre ne
sont envisageables que si elles ne compromet-tent pas la qualité
de l'isolement entre les contacts après une ouverture.



Bien que les modes de réalisation illustrés concernent des
interrupteurs de protection où l'ouverture automatique est
10 déclenchée par des dispositifs réagissant à une élévation
excessive du courant dans un circuit, il est clair qulun tel
interrupteur pourrait également être utilisé pour opérer
l'ouverture en charge de circuits provoquant l'apparition d'un
arc relativement important entre les contacts. Des moyens
d'ouverture brusque des contacts, appliqués de préférence sur
le contact mobile, tels que ceux faisant appel à une énergie
emmagasinée dans un ressort, pourraient alors etre déclenchés
et réarmés par voie manuelle.



20 L'interrupteur qui vient d'être décrit présente, sur ceux qui
sont connus dans l'art anterieur, l'avantage que l'énergie qui
provoque le déplacement de l'écran augmente, soit si celui-ci
ralentit, par exemple lors~u'un frottement anormal se présente,
soit si l'énergie de l'arc augmente elle-même.



Les résultats exceptionnellement bons que l'on peut obtenir
avec un dispositif interrupteur tel que décrit peuvent être

- 13 -

;6~

illustrés par les données suivantes : l'ouverture sur un
courant de court-circuit de valeur présumee 10 KA sous une
tension de valeur monophasée efficace 60() v, limite ce courant
à 3,5 KA crête en 1 milliseconde avec une tension d'arc attei-
gnant 980 v.



Il est clair que le disposi-tif interrupteur qui vient dlêtre
décrit peut faire l'objet de modifi.cations sans pou:r autant
sortir du cadre de l'invention ; c'est ainsi que la pièce
10 isolante mobile pourrait (voir figure 16) prendre la forme d'un
piston 210 enfermant entre lui et le boitier 212 un espace 219
de volume variable et se déplaçant dans un cylindre 211 de
boïtier 212 muni d'une ouverture 213 pour le passage du contact
mobile 214 et la rencontre de ce dernier avec un contact fixe
220 et qu'un écran isolant 215 présentant une ouverture 216 et
entraîné par ce piston dans un logement parallèle ajusté 217
pourrait opérer un cisaillement de l'arc en venant masquer
cette ouverture de fa~on étanche ; un levier 218 pivoté dans le
boltier 212' peut être utilisé pour relier le piston et l'écran
20 afin de procurer un certain équilibrage dynamique ~voir figure
17).



Enfin, si l'on souhaite appliquer l'interrupteur qui vient
d'être décrit à la coupure dlun circuit à moyenne tension, on
peut, dans un boltier d'appareil 190, monter électriquement, en
série entre deux bornes 60, 61, plusieurs interrupteurs 62, 63,
64 qui sont déclenchés automatiquement et simultanément, par

- 14 -

~2~

exemple à l'aide d'une bobine 65 placée en série et agissant
sur un mécanisme élastique approprié 66 qui les sollicite en
parallèle : voir la Eigure 6. Un organe de réarmement manuel 67
permet par exemple de remettre les étuis 68, 69, 70 et le
mécanisme dans leur état d'origine, après l'apparition d'un
défaut.



Dans le mode de réalisation représenté à la Eigure l, le bobi-
nage 33' peut provoquer le déplacement d'un percuteur 38 qui
lO provoque d'abord et directement une ouverture du contact.



Dans le mode de réalisation selon la figure 8, un bobinage 71,
associé par exemple à une culasse magnétisable 78, est placé en
série avec un interrupteur 72 comparable aux précédents et
compris entre deux bornes 73, 74 ; ce bobinage coopère avec un
noyau plongeur 75 placé coaxialement à un étui 76. Le noyau
plongeur, dont la position de repos est assurée par un ressort
77, est solidaire d'une tige 79 qui traverse une ouverture 80
du fond de l'étui et présente à llintérieur de l'étui une tete
20 81 plus large que celle-ci.



L'état de repos de l'interrupteur représenté sur cette figure 8
permet de constater que le percuteur peut effectuer, lorsqu'une
surintensité importante de courant apparalt entre les bornes,
une course f qui provoque l'entrainement de l'étui en sens L.

Après une course initiale gl de l~étui, le contact mobile 82
qui traverse l'ouverture 83 de l'étui est alors séparé du
~ 15 -

~25Ei~

contact fixe 84 à grande vitesse par le bord inférieur 83' de
cette ouverture. L'arc électrique qui apparalt à ce moment là
provoque, avant d'être cisaillé, une augmentation de la pres-
sion dans le volume in~erne 85, qui propulse l'étui dans le
sens L le long d'un trajet complémentaire de longueur g2 avant
que le noyau n'ait parcouru la totalité de sa course.



En raison de la liberté qui est donnée à l'étui le long de la
tige, celui-ci peut donc se déplacer plus rapidement que celle-
10 ci.



Cette disposition permet de conjuguer les avantages d'un dépla-
cement très rapide de l'écran sur une faible course et ceux
d'une vitesse qui est maintenue par l'action de la pression sur
une course plus importante.



Comme dans les exemples précédents, l'étui comporte au moins
une ouverture de décompression 86 disposée en regard d'une
fenêtre 87 pour une certaine position.
2~
Une structure magnétisable 88 en forme de U peut avantageuse-
ment être associée au levier 89 qui porte le contact mobile
lorsque l'interrupteur est utilisé dans un appareil de protec-
tion contre les courts circuits de toute nature.




Ce mode de réalisation permet en effet de conférer à un même
système interrupteur, d'une part, des propriétés d'ouverture
- 16 -

~5~


très rapides avec limitation, qui sont nécessaires aux ouvertu-
res automatiques lors de l'apparition de courts-circuits francs
(grâce ~ux effets de la structure ~8, ou à ceux de la répulsion
électrodynamique qui sépare dans ce cas le contact mobile 82 et
le contact fixe 84 par effet de boucle) et, d'autre part, des
propriétés d'ouverture suffisamment rapides pour établir une
coupure efficace des courants de courts-circuit de moindre
intensité sur charge impédante, qui permettent d'uti:Liser un
bobinage 71, un noyau 75 et une culasse à leur limite de satu-

10 ration.



Dans une variante de ce mode de réalisation visible à la figure9, une bobine 90, placée en série avec les contacts 91, 92 de
l'interrupteur, coopère avec un noyau plongeur 93, dont un
prolongement 94 vient percuter par un déplacement a un épaule-
ment 95 d'un étui 96 dispose parallèlement ; ce meme percuteur
déclenche, par le mouqement d, d', une transmission 97 à un
accumulateur d'énergie élastique 9~ associé au levier de
contact mobile 99, de façon à lui communi~uer un déplacement
20 rapide _ ; une structure magnétisable 100 en forme de U dont
les branches entourent le levier exerce sur celui-ci une
attraction c dans le sens de l'ouverture. Le déplacement e de
l'étui est provoqué par l'apparition de l'arc électrique.



Selon les intensités des courants de surcharge, l'ordre de ces
actions n'est pas le même.


~2~3L9


Pour des intensités comprises entre trois et quarante fois le
courant nominal, d et b précèdent e, tandis que pour deq inten-
sités superieures, a peut précéder b et e ; enfin, pour des
intensltés ma~imales, c précède e, a et k!.



Un perfectionnement applicable à l'ensemble des modes de réali-
sation tmais qui est plus particulièrement justifié lorsque
l'on souhaite utiliser direckement les propriétés de rapidité
d'un noyau magnétique) est représenté à la figure 12. Dans un
10 boltier 191, le contact fixe 110 coopérant avec au moins un
contact mobile 111 d'un interrupteur 112 peut, pour opérer une
ouverture, s'éclipser axialement grâce à l'action d'un noyau
plongeur 113 auquel il est accouplé. L'action de ce noyau
plongeur, ~ui est entouré par une bobine 114 placée en série
avec les contacts, peut être complétée par celle d'une palette
magnétisable 115, associée à une culasse 197, dont le mouvement
déclenche, par une transmission 120, un accumulateur de ~orce
116 apte à déplacer le contact mobile 111. Lorsqu'un second
contact mobile 117 est associé au contact fi~e 110 (que celui-

20 ci soit éclipsable ou non) une structure magnétisable en U,118, peut être disposée autour de celui-ci pour en provoquer
l'ouverture à un niveau d'intensité distinct de celui qui atti-
re le noyau. Pour permettre le déplacement de l'étui 191'
commun lorsque le mécanisme 116 est seul actif, une liaison
mécanique 117' est établie, soit entre les contacts mobiles
111, 117, soit entre le levier 117 et ce mécanisme 116 : voir
traits interrompus. Une seconde pièce en U, 119, pourrait
- 18 -



~5~

également être placée autour du levier de contact 121 enl'absence du second contact 117. Le circui-t électrique, qui est
fermé dans le premier cas par les conducteurs 196, 192 et 193
aboutissant aux bornes 194, l9S, serait, dans le cas dlutilisa-
tion d'un seul contact mobile, fermé par le conducteur 198
représenté en pointillés.



Dans l'ensemble des modes de réalisation représentés, on cons-
tate que les surfaces d'application 200, 201 des contacts fixes
10 203 et mobiles 204 sont placées au voisinage de l'ouverture 205
traversée par le levier de contact mobile 206 et sont de plus
orientées parallèlement à l'axe XX' de l'étui : voir figure 7.
Ces mesures, qui facilitent le passage du contact mobile à
travers l'ouverture au moment où la pression des gaz chassera
l'étui et qui confèrent au contact mobile, donc à l'arc, un
trajet sensiblement perpendiculaire à l'axe XX', peuvent rece-
voir certains aménagements selon les vitesses de déplacement
respectives de ces deux contacts mobiles et selon des modes de
réalisation particuliers ; on combinera avantageusement ces
20 mesures avec la position de l'axe de pivotement du levier de
contact mobile pour former une boucle de courant avec le
contact fixe.



Les exemples de réalisation montrés jusqu'ici, ainsi que le
terme etui qui a été donné à la pièce isolante mobile utilisée
pour opérer le cisaillement de l'arc pourraient laisser suppo-




-- lg --

~L2~

ser que celle-ci doit présenter nécessairement une conEigura-
tion creuse ou tubulaire ayant une jupe continue.



L'exemple de réalisation représenté aux figures 10 et 11 montre
que les configurations précédentes, si elles sont préférées en
raison de la facilité d'obtention d'un coulissement étanche, ne
sont pas exclusives. En effet, un étui ouvert tel que 125 ayant
une jupe discontinue en raison de la présence d'une échancrure
126 et mobile dans un logement 130' d'un boltier 131 peut
10 parfaitement exécuter les mêmes fonctions que ci-dessus, si son
fond 127 et ses parois latérales 128, 129 sont suffisamment
étanches le long de la surface de fermeture 130 appartenant au
boltier 131. Cette disposition présente même llavantage
d'établir, entre la surface externe de l'étui 132 et une surfa-
ce opposée 133 du boitier, au moment où la pression interne
s'élève, une application sans jeu qui est bénéfique pour opérer
le cisaillement de l'arc e~ établir l'isolement total qui doit
lui succéder. La décompression de la chambre interne 134 inter-
vient lorsque le fond 127 vient en regard de l'ouverture 135 du
20 boitier. Ici encore, une portion 136 du bo;tier 131 porte le
contact fixe 137, tandis qu'une ouverture 138 de la paroi 125'
de l'étui parallèle à la direction du déplacement autorise le
passage du contact mobile 139.



Le montage en série de plusieurs interrupteurs dans un boîtier
est effectué à la figure 6 à l'aide d'une succession dlinter-
rupteurs individuels de meme type ; ces interrupteu~-s peuvent

- 20 -

;i6~ C~

appartenir à l'un quelconque des modes de réalisation illus-
trés.



On peut également mettre en série les tensions d'arc en combi-
nant, dans un interrupteur particulier, deux zones de coupure,
comme cela est représenté à la figure 12~



Il est enfin possible de combiner deux interrupteurs de façon
à les monter en séria tout en réduisant l'encombrement
10 qu'auraient pris deux interrupteurs, ainsi que cela est visible
aux figures 13, 14 et 15.



Aux figures 13 et 14, deux étuis cylindriques 151, 152 coulis-
sant dans deux logements 160, 161 d'un meme corps 150 sont
placés cate a côte de façon que leurs axes soient parallèles.
Un levier mobile uni~ue 153, sollicité par un ressort 159 dans
le sens de la fermeture, porte, à son extrémité libre, un
contact mobile 154 qui es~ susceptible de rencontrer simultané-
ment les deux contacts fixes 155, 156 ; ce contact mobile
20 comporte de préférence des moyens connus qui lui confèrent un
degré de liberté permettant son orientation à la manière d'un
pont de contact 155. Ce contact mobile n'a plus besoin d'être
relié à une tresse conductrice, car le courant circule à
travers un premier conducteur 157 aboutissant au premier
contact fixe 155 à travers le contact mobile 154 et, ensuite, à

travers le conducteur 158 aboutissant au contact fixe 156.



- 21 -


~.25~

Une chambre 164 où se trouve le levier de contact mobile 153ainsi que le logement 160 où circule l'étui, comporte, comme
précédemment, des ouvertures d'échappem,ent 163-162 pour que
s'opère la décompression des gaæ degac~és par l'arc et/ou
échauffés par lui. Des organes nécessaires à l'ouverture du
contact mobile et pouvant être puisés dans les exemples précé-
dents, n'ont pas été représentés à ces figures. Compte tenu de
l'absence de courant circulant dans le levier 153 on ne pourra
toutefois pas lui associer de structure magnétisable en forme
10 de U ; une telle structure devrait coopérer ici avec la branche
horizontale 165 du pont de contact mobile.



A la figure 15 est illustrée, dans un boltier 170, une combi-
naison de deux interrupteurs distincts 171, 172 ayant chacun
leur étui coulissantl 173 et 174 respectivement, placés dans
des logements coaxiaux 175, 176, et leur levier de contact
mobile, 177~ 178 respectivement. Ces étuis se déplacent en sens
inverses, ce qui améliore l'équilibre dynamique du boltier. Des
conducteurs isolés 179, 180, reliés aux contacts fixes 181,
20 182, s'écartent de l'axe parallèlement après avoir suivi deux
directions coaxiales ; une tresse conductrice 183, qui relie en
permanence les deux leviers 177, 178 de contact mobile, ferme
un circuit de courant en forme de boucle qui est particulière-
ment bien adap~é à la génération de forces électrodynamiques
aptes à écarter les leviers de contact lorsqu'apparaissent des
courants très élevés dans le circuit. Ici encore, des organes
annexes provoquant, comme précédemment, une ouverture des
~ 22 -



~5Ç;~

leviers de contact pour des surintensités de courant de diE-Fé-
rents niveaux, n'ont pas été représentés pour plus de simplici-
t~.



Dans un certain nombre des modes de réalisation qui ont été
présentés, des références de même rang numéral, éventuellement
accompagnées d'indices alphabétiques, ont été utilisées pour
signaler la présence de dispositions matérielles ayant des
mêmes buts ; ceci est notamment le cas pour les ouvertures et
10 évents qui permettent d'évacuer des gaz présents en avant, ou à
l'intérieur, des étuis ainsi que cela apparait en 46, 46', 43
et 11 à la figure 1.




- 23 -

' : ~

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Forecasted Issue Date 1989-07-04
(22) Filed 1985-11-25
(45) Issued 1989-07-04
Expired 2006-07-04

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Date
(yyyy-mm-dd) 
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Drawings 1993-12-13 6 379
Claims 1993-12-13 6 204
Abstract 1993-12-13 1 22
Cover Page 1993-12-13 1 20
Description 1993-12-13 23 845