EP3029706B1 - Dispositif de coupure et disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un tel dispositif de coupure - Google Patents
Dispositif de coupure et disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un tel dispositif de coupure Download PDFInfo
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- EP3029706B1 EP3029706B1 EP15306905.9A EP15306905A EP3029706B1 EP 3029706 B1 EP3029706 B1 EP 3029706B1 EP 15306905 A EP15306905 A EP 15306905A EP 3029706 B1 EP3029706 B1 EP 3029706B1
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- H01H2009/347—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate using lids for closing the arc chamber after assembly
Definitions
- the subject of the application is a breaking device and a modular differential circuit breaker comprising at least one such breaking device.
- Such switching devices generally have a mechanism for opening and closing at least one electrical contact between an upstream electrical line and a downstream electrical line.
- the opening and closing mechanism comprises an interrupting chamber comprising a yoke, an arc horn and a sub-assembly called a deion.
- breaking performance of such breaking devices and of modular differential circuit breaker comprising at least one such breaking device are the result of a compromise between various constituent elements of the breaking device.
- a deion comprising platelets which split the arc. Said plates are kept parallel and without contact with each other by a known non-electrically conductive mechanical device such as sheets of cardboard or plastic plates. The performance of such breaking devices is dependent on the number of deion platelets.
- the number of platelets is generally a number between 7 and 15 platelets, more particularly 7 or 11 or 12 or 13 platelets.
- the electric arc is created when the contact opens under load and is guided towards the deion sub-assembly by two elements: The arc horn and an arc sheet.
- the current trend is to develop ever more efficient switching devices at equivalent or reduced volume. This trend involves increasing the performance of the cut-off device either at constant volume or by reducing the volume of the product or at least to maintain acceptable performance while reducing the volume of the product.
- Another important parameter in the breaking performance of the breaking device is whether or not there is an arc jump between the arc horn and the yoke.
- the deion sub-assembly can extend to the cylinder head, which makes it possible to increase the number of deion plates, on the other hand the fact that an "arc jump" is present on the path of the cylinder head. electric arc, goes against the increase in performance generated by the fact that the number of deion wafers is increased.
- the arc jump is in fact a discontinuity of the conductor which allows the arc to go to the deion sub-assembly.
- the document DE10230094 a for object an arc extinguishing device for a switching device, to interrupt or extinguish an arc occurring when a pair of contacts carrying electric current is open. It discloses for this purpose a first guide rail comprising one of the contacts which forms a fixed contact, the other contact, which is movable, being disposed on a movable arm connected to a bimetal 20 and a second guide rail located at a distance from the first guide rail below the latter and an arc chamber.
- the second guide rail comprises a V-shaped part and a free end 11. It also comprises a branch conductor comprising a cutout in which the free end of the second guide rail is housed.
- the object of the request is to provide a breaking device and a modular differential circuit breaker comprising at least one such breaking device having sufficient breaking performance. important while keeping a sufficiently compact interrupting chamber.
- the application proposes a switching device having a mechanism for opening and closing at least one electrical contact between an upstream electrical line and a downstream electrical line.
- the opening and closing mechanism comprises an interrupting chamber comprising a yoke, an arc horn and a sub-assembly called a deion, the arc horn comprising a curved part.
- the cylinder head has a longitudinal opening.
- the arc horn ends with a flat portion accommodating in the longitudinal opening so as to be parallel and aligned therewith.
- the device is characterized in that the yoke comprises a flat portion extended at one of its ends by a first curved portion comprising a contact zone constituting a fixed contact of the breaking device and in that the arc horn is integrated directly into the cylinder head in one piece without arc jump.
- the arc horn is housed in the same plane as that of the breech.
- the longitudinal opening allows the arc horn to fit in the same plane as that of the breech.
- the longitudinal opening in the cylinder head opens out, which makes it possible to house the arc horn entirely in its thickness in the opening of the cylinder head, since this type of component generally has a constant thickness.
- the opening may also consist of a non-emerging arc horn housing cavity produced by stamping in the cylinder head for example.
- the first curved portion is itself extended by a second portion constituting an arc horn.
- the arc horn may consist of two portions, a curved portion extended by a flat terminal portion.
- the breech and the arc horn are formed in one piece.
- the yoke and the arc horn are formed by a piece of variable thickness.
- the yoke and the arc horn are formed by a piece of constant thickness.
- the breech and the arc horn are formed by a curved part.
- the yoke and the arc horn are formed of an electrically conductive material.
- the yoke and the arc horn are formed by a metal part.
- the figures 1 to 3 are schematic representations of a breaking device 450 known from the prior art with arc jump comprising a mechanism for opening and closing at least one electrical contact between an upstream electrical line and a downstream electrical line.
- the opening and closing mechanism comprises an interrupting chamber 470 comprising a yoke 462, an arc horn 461 and a sub-assembly called deion 490.
- the arc horn 461 is a component welded onto the yoke 462.
- the deion sub-assembly 490 extends to the yoke 462 which makes it possible to increase the number of deion plates 491.
- the fact that an "arc jump" is present on the course of the electric arc goes against the increase in performance generated by the fact that the number of 491 deion platelets is increased.
- the arc jump is also schematized in the figures 1 and 3 .
- the arc jump takes place from a first position 451 of the arc to a second position 452 of the arc above a discontinuity 463 of the conductor which allows the arc to go to the subset deion 490.
- FIGS. 4 and 5 are schematic representations of a breaking device 450 ′ known from the prior art without an arc jump comprising a mechanism for opening and closing at least one electrical contact between an upstream electrical line and a downstream electrical line.
- the opening and closing mechanism comprises an interrupting chamber 470 'comprising a yoke 462', an arc horn 461 'and a sub-assembly called deion 490'.
- the extension of the arc horn 461 ' extends under the breech 462'. This causes a loss of volume in the interrupting chamber and therefore a lower arc voltage and lower heat dissipation.
- the figure 6 is a schematic representation of a cylinder head 410 of a switching device 400 proposed by the application.
- the figure 7 is a schematic representation of the breaking device 400 comprising the cylinder head 402.
- the cut-off device 400 has a mechanism for opening and closing at least one electrical contact between an upstream electrical line and a downstream electrical line.
- the opening and closing mechanism comprises an interrupting chamber 420 comprising a yoke 402, an arc horn 401 and a sub-assembly called deion 440.
- the yoke 402 has a longitudinal opening 411.
- the arc horn 401 is housed in the same plane as that of the yoke 402.
- the longitudinal opening 411 allows the arc horn 401 to be housed. in the same plane as that of the cylinder head 402.
- the 401 arc horn is integrated directly into the 402 breech in one piece without arc jump.
- the arc horn 401 is arranged on the same plane as the yoke 402.
- the yoke 402 comprises a flat portion 404 extended at one of its ends by a first curved portion 405 comprising a contact area 406 constituting a fixed contact of the breaking device.
- the first curved portion 405 and the contact zone 406 are itself extended by a second curved portion 407 constituting the arc horn 401.
- the arc horn 401 can be made up of two portions, that is to say of the second curved portion 407 and of a flat terminal portion 408.
- the second curved portion 407 is extended by the terminal flat portion.
- the terminal flat portion 408 is housed in the longitudinal opening 401.
- the arc horn 401 ends in a flat portion and is preferably curved so that the flat portion fits in the opening 411 of the yoke 402 so as to be parallel and aligned with the latter. .
- the opening 401 opens out.
- the opening 401 can be produced by stamping, in this case it is non-through and the part covering the opening 401 extends beyond the thickness of the cylinder head 402 in the direction opposite to that of the chamber. cut off a distance d.
- this distance is equal to the thickness of the cylinder head 402.
- this distance is less than the thickness of the cylinder head 402.
Landscapes
- Breakers (AREA)
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
- La demande a pour objet un dispositif de coupure et un disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un tel dispositif de coupure.
- De tels dispositifs de coupure présentent de façon générale un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un contact électrique entre une ligne électrique amont et une ligne électrique aval. En général, le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprend une chambre de coupure comportant une culasse, une corne d'arc et un sous ensemble appelé déion.
- Les performances en coupure de tels dispositifs de coupure et de disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un tel dispositif de coupure sont le résultat d'un compromis entre différents éléments constitutifs de l'appareil de coupure.
- Généralement la coupure se finalise dans le déion, déion comportant des plaquettes qui fractionnent l'arc. Les dites plaquettes sont maintenues parallèles et sans contact entre elles par un dispositif mécanique non conducteur de l'électricité connu tel que des feuilles de carton ou des plaques de plastique. Les performances de tels dispositifs de coupure sont dépendantes du nombre de plaquettes du déion. Le nombre de plaquettes est généralement un nombre entre 7 et 15 plaquettes, plus particulièrement 7 ou 11 ou 12 ou 13 plaquettes.
- Il va de soit que plus le sous ensemble déion comporte de plaquettes, plus les performances en coupure sont élevées mais plus le volume du sous ensemble déion est important.
- L'arc électrique se crée au moment de l'ouverture du contact sous charge et est guidé vers le sous ensemble déion par deux éléments :
La corne d'arc et une tôle d'arc. - La tendance actuelle est de développer des dispositifs de coupure toujours plus performant à volume équivalent voir réduit. Cette tendance implique l'augmentation des performances du dispositif de coupure soit à volume constant soit en réduisant le volume du produit ou tout du moins à garder des performances acceptables tout en réduisant le volume du produit.
- Un autre paramètre important dans les performances en coupure du dispositif de coupure est le fait qu'il y ait ou non un saut d'arc entre la corne d'arc et la culasse.
- Actuellement il existe deux technologies de culasse pour les dispositifs de coupure connus de l'art antérieur:
- avec saut d'arc et
- sans saut d'arc.
- Avec saut d'arc, soit la corne est un composant soudé sur la culasse, soit la corne forme une partie intégrante de la culasse elle-même. Cela entraine une montée d'arc plus lente et donc des contraintes thermiques élevées.
- Dans cette configuration, le sous ensemble déion peut s'étendre jusqu'à la culasse ce qui permet d'augmenter le nombre de plaquettes déion, par contre le fait qu'un « saut d'arc » soit présent sur le parcours de l'arc électrique, va à l'encontre de l'augmentation de performance générée par le fait que le nombre de plaquette déion soit augmenté .
- Le saut d'arc est en fait une discontinuité du conducteur qui permet à l'arc d'aller jusqu'au sous ensemble déion.
- Sans saut d'arc, c'est toujours le prolongement de la corne qui s'étend sous la culasse. Cela entraine une perte de volume dans la chambre de coupure et donc une tension d'arc plus faible et une dissipation thermique moins élevée.
- Le document
DE10230094 a pour objet un dispositif d'extinction d'arc pour dispositif de commutation, pour interrompre ou éteindre un arc se produisant lorsqu'une paire de contacts porteur de courant électrique est ouverte. Il divulgue à cet effet un premier rail de guidage comprenant l'un des contacts qui forme un un contact fixe, l'autre contact, qui est mobile, étant disposé sur un bras mobile relié à un bilame 20 et un deuxième rail de guidage situé à distance du premier rail de guidage sous ce dernier et une chambre d'arc. Le deuxième rail de guidage comprend une partie en V et une extrémité libre 11. Il comprend également un conducteur de dérivation comprenant une découpe dans laquelle vient se loger l'extrémité libre du deuxième rail de guidage. - L'objet de la demande est de proposer un dispositif de coupure et un disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un tel dispositif de coupure présentant une performance en coupure suffisamment importante tout en gardant une chambre de coupure suffisamment compacte.
- A cet effet, la demande propose un dispositif de coupure présentant un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un contact électrique entre une ligne électrique amont et une ligne électrique aval. Le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprend une chambre de coupure comportant une culasse, une corne d'arc et un sous ensemble appelé déion,la corne d'arc comprenant une pièce recourbée. La culasse présente une ouverture longitudinale. La corne d'arc se termine par une portion plane se logeant dans l'ouverture longitudinale de sorte à être parallèle et alignée avec celle-ci. Le dispositif se caractérise en ce que caractérisé en ce que la culasse comporte une portion plane prolongée à une de ses extrémités par une première portion recourbée comportant une zone de contact constituant un contact fixe du dispositif de coupure et en ce que la corne d'arc est intégrée directement dans la culasse en une seule pièce sans saut d'arc.
- De préférence, la corne d'arc se loge dans le meme plan que celui de la culasse. L'ouverture longitudinale permet à la corne d'arc de se loger dans le même plan que celui de la culasse.
- De préférence, l'ouverture longitudinale dans la culasse est débouchante, ce qui permet de loger la corne d'arc intégralement dans son épaisseur dans l'ouverture de la culasse, car généralement ce type de composant dispose d'une épaisseur constante.
- De préférence, l'ouverture peut également être constituée d'une cavité de logement de la corne d'arc non débouchante réalisée par un emboutissage dans la culasse par exemple.
- Dans ce cas:
- soit la corne d'arc n'est pas totalement intégrée dans l'épaisseur de la culasse (cas de composant d'épaisseur constante) ;
- soit elle est totalement intégrée dans l'épaisseur de la culasse si par exemple le composant n'est pas d'épaisseur constante (culasse plus épaisse que la corne d'arc) ou que l'excroissance générée par l'emboutissage dans la culasse ne rentre en collision avec aucun composant du sous ensemble magnétique.
- Ces caractéristiques ont pour effet d'entrainer un gain de volume dans la chambre de coupure afin de maximiser les performances du deion (gain d'une plaquette sur le deion). Elles permettent également de mieux dissiper l'énergie de l'arc électrique.
- Selon une possibilité, la première portion recourbée est elle-meme prolongée par une deuxieme portion constituant une corne d'arc.
- De préférence, la corne d'arc peut être constituée de deux portions, une portion courbe prolongée d'une portion plane terminale.
- Ces caractéristiques présentent l'avantage qu'un saut d'arc peut être évité et le volume de la chambre de coupure peut être conservé (donc du nombre de plaquettes déion dans le sous ensemble déion).
- De préférence, la culasse et la corne d'arc sont formées par une seule pièce.
- De préférence, la culasse et la corne d'arc sont formées par une pièce d'épaisseur variable.
- De préférence, la culasse et la corne d'arc sont formées par une pièce d'épaisseur constante.
- De préférence, la culasse et la corne d'arc sont formées par une pièce cintrée.
- De préférence, la culasse et la corne d'arc sont formées en un matériau électriquement conducteur.
- De préférence, la culasse et la corne d'arc sont formées par une pièce métallique.
- Les caractéristiques et avantages d'un dispositif de coupure et d'un disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un tel dispositif de coupure proposé par la demande ressortirons d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels :
- la
figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de coupure connu de l'art antérieur avec saut d'arc; - la
figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de coupure connu de l'art antérieur; - la
figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de coupure connu de l'art antérieur avec saut d'arc; - la
figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de coupure connu de l'art antérieur sans saut d'arc; - la
figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif de coupure connu de l'art antérieur; - la
figure 6 est une représentation schématique d'une culasse d'un dispositif de coupure proposé par la demande ; - la
figure 7 est une représentation schématique d'un dispositif de coupure proposé par la demande comprenant une culasse représentée dans lafigure 6 . - Les
figures 1 à 3 sont des représentations schématiques d'un dispositif de coupure 450 connu de l'art antérieur avec saut d'arc comprenant un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un contact électrique entre une ligne électrique amont et une ligne électrique aval. Le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprend une chambre de coupure 470 comportant une culasse 462, une corne d'arc 461 et un sous ensemble appelé déion 490. La corne d'arc 461 est un composant soudé sur la culasse 462. Le sous ensemble déion 490 s'étend jusqu'à la culasse 462 ce qui permet d'augmenter le nombre de plaquettes déion 491. Par contre le fait qu'un « saut d'arc » soit présent sur le parcours de l'arc électrique, va à l'encontre de l'augmentation de performance générée par le fait que le nombre de plaquettes 491 déion soit augmenté. - Le saut d'arc est en outre schématisé dans les
figures 1 et3 . Le saut d'arc s'effectue depuis une première position 451 de l'arc vers une deuxième position 452 de l'arc au-dessus d'une discontinuité 463 du conducteur qui permet à l'arc d'aller jusqu'au sous ensemble déion 490. - Les
figures 4 et5 sont des représentations schématiques d'un dispositif de coupure 450' connu de l'art antérieur sans saut d'arc comprenant un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un contact électrique entre une ligne électrique amont et une ligne électrique aval. Le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprend une chambre de coupure 470' comportant une culasse 462', une corne d'arc 461' et un sous ensemble appelé déion 490'. - Comme schématisé dans les
figures 4 et5 , le prolongement de la corne d'arc 461' s'étend sous la culasse 462'. Cela entraine une perte de volume dans la chambre de coupure et donc une tension d'arc plus faible et une dissipation thermique moins élevée. - La
figure 6 est une représentation schématique d'une culasse 410 d'un dispositif de coupure 400 proposé par la demande. - La
figure 7 est une représentation schématique du dispositif de coupure 400 comprenant la culasse 402. - Le dispositif de coupure 400 présente un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un contact électrique entre une ligne électrique amont et une ligne électrique aval. Le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprend une chambre de coupure 420 comportant une culasse 402, une corne d'arc 401 et un sous ensemble appelé deion 440.
- De préférence, la culasse 402 présente une ouverture longitudinale 411. De préférence, la corne d'arc 401 se loge dans le meme plan que celui de la culasse 402. L'ouverture longitudinale 411 permet à la corne d'arc 401 de se loger dans le meme plan que celui de la culasse 402.
- La corne d'arc 401 est intégrée directement dans la culasse 402 en une seule pièce sans saut d'arc.
- De préférence, la corne d'arc 401 est agencée sur le même plan que la culasse 402.
- Ces caractéristiques ont pour effet d'entrainer un gain de volume dans la chambre de coupure 403 afin de maximiser les performances du deion 440 (gain d'une plaquette sur le deion). Elles permettent également de mieux dissiper l'énergie de l'arc électrique.
- La culasse 402 comporte une portion plane 404 prolongée à une de ses extrémités par une première portion recourbée 405 comportant une zone de contact 406 constituant un contact fixe du dispositif de coupure.
- Selon une possibilité, la première portion recourbée 405 et la zone de contact 406 sont elle-même prolongée par une deuxième portion recourbée 407 constituant la corne d'arc 401.
- De préférence, la corne d'arc 401 peut être constituée de deux portions, c'est-à-dire de la deuxième portion recourbée 407 et d'une portion plane terminale 408. De préférence, la deuxième portion recourbée 407 est prolongée par la portion plane terminale.
- De préférence, la portion plane terminale 408 est logée dans l'ouverture longitudinale 401.
- Selon une possibilité, la corne d'arc 401 se termine par une portion plane et est de préférence recourbée de telle sorte que la portion plane se loge dans l'ouverture 411 de la culasse 402 de manière à etre parallèle et alignée avec celle-ci. De préférence l'ouverture 401 est débouchante.
- Optionnellement l'ouverture 401 peut être réalisée par emboutissage, dans ce cas elle est non-débouchante et la partie couvrant l'ouverture 401 s'étend au delà de l'épaisseur de la culasse 402 dans la direction opposée à celle de la chambre de coupure d'une distance d. De préférence cette distance est égale à l'épaisseur de la culasse 402. Optionnellement cette distance est inférieure à l'épaisseur de la culasse 402.
- Ces caractéristiques présentent l'avantage qu'un saut d'arc peut être évité et le volume de la chambre de coupure peut être conservé (donc du nombre de plaquettes déion dans le sous ensemble déion).
Claims (9)
- Dispositif de coupure présentant un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un contact électrique entre une ligne électrique amont et une ligne électrique aval, le mécanisme d'ouverture et de fermeture comprenant une chambre de coupure (420) comportant une culasse (402), une corne d'arc (401) et un sous ensemble appelé déion (440), la corne d'arc (401) comprenant une pièce recourbée (407), la culasse (402) présentant une ouverture longitudinale (411) et la corne d'arc (401) se terminant en outre par une portion plane (408) se logeant dans l'ouverture longitudinale (411) de sorte à être parallèle et alignée avec celle-ci, caractérisé en ce que la culasse (402) comporte une portion plane (404) prolongée à une de ses extrémités par une première portion recourbée (405) comportant une zone de contact (406) constituant un contact fixe du dispositif de coupure et en ce que la corne d'arc (401) est intégrée directement dans la culasse (402) en une seule pièce sans saut d'arc.
- Dispositif de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture longitudinale (411) est débouchante, la corne d'arc (401) étant intégralement logée dans son épaisseur dans l'ouverture longitudinale (411).
- Dispositif de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture longitudinale (411) est constituée d'une cavité de logement de la corne d'arc (401) non débouchante, la cavité étant de préférence réalisée par un emboutissage dans la culasse (402).
- Dispositif de coupure selon la revendication 3, caractérisé en ce que la corne d'arc (401) est partiellement intégrée dans l'épaisseur de la culasse (402).
- Dispositif de coupure selon la revendication 3, caractérisé en ce que la corne d'arc (401) est totalement intégrée dans l'épaisseur de la culasse (402), une excroissance générée par l'emboutissage dans la culasse (402) étant distante de chaque composant du sous ensemble magnétique.
- Dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la culasse (402) et la corne d'arc (401) sont formés par une pièce d'épaisseur variable.
- Dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la culasse (402) et la corne d'arc (401) sont formés par une pièce d'épaisseur constante.
- Dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la culasse (402) et la corne d'arc (401) sont formés par une pièce cintrée.
- Disjoncteur différentiel modulaire comprenant au moins un dispositif de coupure (400) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Family Applications After (4)
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