WO2025253065A1 - Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure - Google Patents

Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure

Info

Publication number
WO2025253065A1
WO2025253065A1 PCT/FR2025/050483 FR2025050483W WO2025253065A1 WO 2025253065 A1 WO2025253065 A1 WO 2025253065A1 FR 2025050483 W FR2025050483 W FR 2025050483W WO 2025253065 A1 WO2025253065 A1 WO 2025253065A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrical contact
contact
base
electrical
electrical contacts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/FR2025/050483
Other languages
English (en)
Inventor
Jérôme Hertzog
Guillaume OSTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Socomec SA
Original Assignee
Socomec SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Socomec SA filed Critical Socomec SA
Publication of WO2025253065A1 publication Critical patent/WO2025253065A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/22—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact
    • H01H1/221—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact and a contact pressure spring acting between the pivoted member and a supporting member
    • H01H1/226—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact and a contact pressure spring acting between the pivoted member and a supporting member having a plurality of parallel contact bars
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/222—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/101—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening with increasing of contact pressure by electrodynamic forces before opening

Definitions

  • the invention relates generally to electrical pressure contact switching devices, and more particularly to an electrical pressure contact switching device comprising a current loop.
  • a pressure-activated electrical contact switching device with a current loop is known from document EP 3 979 279. This patent exploits the magnetostatic properties of the forces generated by the passage of current in a conductor to generate compensating forces that maintain the moving contact in the closed position.
  • the device described in this document does not allow for a breaking device that provides an arc starting point suitable for managing the electric arc. Furthermore, the designs proposed in this document do not generate driving forces along the opening axis of the moving contacts when they open under overcurrent conditions.
  • a pressure-activated electrical contact interruption device with a current loop is also known from US patent 4,467,301.
  • the arrangement of the current lines in the device described in that patent does not allow for the generation of driving forces along the opening axis of the moving contacts when they open under overcurrent conditions.
  • the conductor located above the moving contacts tends to resist their opening. moving contacts.
  • This design also does not offer an arc starting point favorable to electric arc management.
  • the invention aims to provide a pressure-contact electrical switching device comprising a current loop enabling a combination of strong electrodynamic short-circuit withstand and favorable arc management during load and overcurrent switching.
  • the proposed solution implements a pressure-activated electrical contact switching principle with a current loop that generates significant electrodynamic forces to compensate for the repulsive forces present at the electrical contacts in the closed position, while also generating electrodynamic forces that tend to open the moving contact when opening under load or overcurrent.
  • a switching device comprising two first fixed electrical contacts separated from each other in a first direction and at least one second movable electrical contact in at least a second direction perpendicular to the first direction between a first position in which it is in contact with the first two fixed electrical contacts and a second position in which it is out of contact with at least one of the first two fixed electrical contacts.
  • At least one of the first fixed electrical contacts is a current-return contact comprising a base and a return loop, the return loop comprising a connection support and at least one arm electrically and mechanically connected between the base and the connection support, said at least one arm conducting the current along the first direction and in a direction opposite to the current flowing in the base and to the current flowing in said at least one second movable electrical contact when it is in the first position.
  • said at least one second electrical contact, mobile extends parallel to the base in the first direction and above the base in the second direction, and is in direct electrical contact only with the return loop connection support when in the first position.
  • the aforementioned at least one second movable electrical contact is thus placed above the base of the first fixed electrical contact, the first fixed electrical contact being a current-return contact.
  • This configuration allows for parallel current lines in the base and in the aforementioned at least one second movable electrical contact, all flowing in the same direction. Consequently, according to the laws of electromagnetism, the aforementioned at least one second movable electrical contact is attracted to the base of each of the first contacts configured as a current-return contact.
  • the Laplace forces at play compensate for the repulsive forces generated on the contact surfaces during a short circuit.
  • the current lines passing through at least one arm are parallel to the current lines passing through at least one other moving electrical contact, but in the opposite direction. This results in the generation of repulsive electromagnetic forces each time between an arm of the return loop and a second moving electrical contact.
  • the configuration of at least one arm of the return loop, along with the configuration of the base and at least one second moving electrical contact, ensures that electrical contact between a first fixed return loop contact and a second moving electrical contact occurs only at the return loop. Therefore, given the configuration of the current lines in the base, the arms, and at least one second electrical contact, electrical contact is only made to the outside of the first, fixed electrical contacts—in other words, only to the outside of the breaking device. Consequently, any electrical arcs that might form when the breaking device opens under load, i.e., when at least one second moving electrical contact moves from the first to the second position, will primarily form on the outer portions of the breaking device. This favorable arc initiation, due to the current loop effect, thus facilitates the dissipation and interruption of the electrical arc.
  • the base in said first direction, can extend between a first end and a second end, and said at least one arm can extend between a third end connected to the second end of the base, and a fourth end connected to the connection support, said at least one arm being in electrical contact with the base only by its third end.
  • the breaking device may further comprise, for each current return contact, a breaking chamber formed around the protrusion of the connection support and the connection terminal of said at least a second movable electrical contact cooperating with the connection support.
  • the switching device may include several second electrical contacts arranged in parallel with each other between the two arms of the return loop, each second movable electrical contact being spatially separated from the adjacent second electrical contact(s) along the third direction.
  • the return loop may comprise two arms, the two arms being arranged, in the third direction, on either side of said at least one second movable electrical contact, and on either side of said base.
  • the channels of the electrically insulating carriage thus allow each of the second moving electrical contacts (or the second contact when there is only one) to be guided along the second direction between the first position and the second position, that is to say between the closed position of the breaking device and the open position of the breaking device.
  • the carriage may further include at least one pressure spring inside said at least one channel.
  • the first two fixed electrical contacts can be placed, in the second direction, on either side of said at least one second movable electrical contact, and said at least one second electrical contact describes a rotational movement in a plane comprising said first direction and said second direction between the first position and the second position.
  • only one of the first fixed electrical contacts is a current return contact, the other first fixed electrical contact comprising a fixed electrically conductive support electrically and mechanically connected to said at least one second movable electrical contact, via a mechanically flexible linkage enabling said at least one second movable electrical contact to move from the first position to the second position.
  • FIG. 2 presents a schematic perspective view of the switching device 1 of Figure 1 in the closed position without the external housing and switching chambers.
  • FIG. 5 presents a schematic perspective view of the switching device 1 in the open position without the external housing and switching chambers.
  • Figure 6 presents a schematic cross-sectional view of the cutting device 1 of Figure 5.
  • Figure 9 presents a schematic cross-sectional view of the cutting device 1 of the first embodiment in the open position.
  • Figure 10 schematically represents a perspective view of a cutting device 10 in the closed position according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 11 schematically represents a perspective view of a cutting device 10 in the open position according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 12 schematically represents a perspective view of a 100 cutting device in the closed position according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 13 schematically represents a perspective view of a 100 cutting device in the open position according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 1 schematically illustrates a cross-sectional view of a cutting device in the closed position according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 schematically illustrates a perspective view of the cutting device of Figure 1 without the external housing and the cutting chambers for greater readability.
  • the switching device 1 comprises two fixed first electrical contacts 2, three second electrical contacts 3, and a carriage 4 made of electrically insulating material.
  • the first two electrical contacts 2 are fixed and separated from each other in a first direction x.
  • the three second electrical contacts 3 are housed within the carriage 4, and the carriage and the three second electrical contacts 3 are movable together in a second direction z perpendicular to the inside of the carriage 4. The translational movement of the assembly formed by the carriage 4 and the three second electrical contacts 3 is initiated by acting directly on the carriage 4.
  • the three secondary electrical contacts 3 are movable between a first position in which they are in contact with the first two fixed electrical contacts 2 and a second position in which they are separated from and out of contact with the first two fixed electrical contacts 2.
  • the switching device 1 When the movable secondary electrical contacts 3 are in the first position, the switching device 1 is in a closed position, and when the movable secondary electrical contacts 3 are in the second position, the switching device 1 is in an open position.
  • Figure 3 shows a perspective view of the first two fixed electrical contacts 2 of the switching device 1 of the first embodiment. And on Figure 4 shows a side view of the first two electrical contacts 2 of Figure 3.
  • the first two fixed electrical contacts 2 are so-called current-return contacts.
  • Each first fixed electrical contact 2 comprises a base 20 and a return loop 22.
  • the base 20 and the return loop 22 are electrically and mechanically connected together.
  • the connecting foot 24 comprises a connecting portion 240 and a joining portion 242 attached to the connecting portion 240 on one side and to the base 20 on the other.
  • the connecting portion 240 extends in a plane parallel to that of the base 20, that is, a plane parallel to the first x direction and the third y direction, and at a height distinct from that of the base 20 along the second x direction.
  • the joining portion 242 extends between the base 20 and the connecting portion 240 of the connecting foot 24, with at least a portion extending along the second z direction.
  • the second ends 204 of the bases 20 of the first two fixed electrical contacts 2 of the switching device 1 according to the first embodiment are opposite each other in the first direction x without being in contact.
  • the return loop 22 extends along the first direction x between a first end 222 and a second end 224.
  • the return loop 22 further comprises two arms 221, each extending parallel to the first direction x between a first end 2212 coinciding with the first end 222 of the return loop 22 and a second end 2214 coinciding with the second end 224 of the return loop 22.
  • the first end 2212 of each arm 221 is fixed to the second end 204 of the base 20.
  • Each arm 221 is arranged, along the third direction y, on either side of the base 20.
  • the return loop 22 further includes a connection support 223 extending along the third direction y between the two arms 221 of the return loop 22 at the second end 224 of the return loop 22.
  • the second end 2214 of each arm 221 is mechanically and electrically connected to the connection support 223.
  • the connection support 223 includes an axial protrusion 225 extending projecting from the second end 224 of the return loop 22 along the first direction x, so that the contact area with the second movable electrical contacts 3 is outside the area covered by the arms 221 in the first direction x.
  • Each of the three second movable electrical contacts 3 extends along the first direction x between a first end 302 and a second end 304, forming a bar or rod of equal length to the distance between the connection support 223 and one of the first fixed electrical contacts 2, and the connection support 223 and the other first fixed electrical contact 2.
  • Each of the two ends 302 and 304 has a downward-facing vertical projection 32, i.e., towards the axial protrusion 225 of the connection support 223 along the second direction z.
  • Each projection 32 forms a connection terminal 32.
  • connection terminals 32 For each second movable electrical contact 3, having the connection terminals 32 extending outward from the bar in the second direction z allows the bar to be kept at a distance in the second direction z from the bases 20 of the first fixed electrical contacts 2, even when the second movable electrical contacts 3 are in the first position, i.e. when the breaking device 1 is in the closed position, with the connection terminals 32 in contact with the connection supports 223.
  • connection terminal 32 and an axial protrusion 225 of the connection support 223 is outside, along the first direction x, the area over which the arms 221 of the return loop 22 extend.
  • Figure 7 schematically shows a switching device 1 of Figure 1 in the closed position, but without the carriage 4 to simplify reading.
  • the configuration of the first fixed electrical contacts 2 with their base 20 and their return loop 22 and of the second mobile electrical contacts 3 allows, when the breaking device 1 is in the closed position, a current flowing in the arms 221 of the return loops 22 flowing, along the first direction x, in a direction opposite to the direction of the current flowing in the base 20 and to the direction of the current flowing in each of the three second mobile electrical contacts 3.
  • connection terminal 32 and a connection support 223 are outside, in the first direction x, the area over which the arms 221 of the return loop 22 extend, the currents flowing at the level of the arms 221 all flow purely in the first direction x.
  • the second mobile electrical contacts 3 are never in direct electrical contact with the base 20 of a first fixed electrical contact 2, regardless of the position in which the breaking device 1 is located.
  • Figures 5 and 6 respectively illustrate a schematic perspective view and a schematic cross-sectional view of the cutting device 1 according to the first embodiment of the invention, but in the open position.
  • Figures 5 and 6 illustrate the same cutting device 1 as in Figures 1 and 2, but instead of being in its closed position, it is in the open position.
  • the difference between the closed position of the cutting device 1 illustrated in figures 1 and 2 and the open position of the cutting device 1 illustrated in figures 5 and 6 lies only in the position of the carriage 4 and the three second electrical contacts 3 movable along the second direction z.
  • each bar forming a second movable electrical contact 3 is at the same level, along the second direction z, as the arms 221 of the return loops 22.
  • the bases 20 of the return loops 22 are lower than the second movable electrical contacts 3 and therefore than the arms 221 of the return loops 22.
  • the connection supports 223 are at the same level as the bases 20 along the second direction z.
  • each bar forming a second movable electrical contact 3 is located above, according to the second direction z, the arms 221 of the return loops 22. According to the second direction z, the arms 221 of the return loops 22 are located between the second mobile electrical contacts 3 and the bases 20, the connection supports 23 remaining at the same height as the bases 20.
  • the carriage 4 illustrated in Figures 1, 2, 5, and 6 includes a channel 40 for each movable second electrical contact 3.
  • the carriage 4 thus comprises three channels 40 extending along the first direction x and passing completely through the carriage 4.
  • Each movable second electrical contact 3 therefore passes through the carriage 4 along the first direction x.
  • Each channel 40 is separated from an adjacent channel by an electrically insulating partition 42.
  • Each movable second electrical contact 3 is thus electrically isolated from the other movable second electrical contacts 3.
  • Each channel extends over a height along the second direction z sufficient to insert a second movable electrical contact 3 and to obtain a wear stroke necessary for the operation of the product.
  • the switching device 1 To move the switching device 1 from its closed position to the open position, the switching device 1 includes an actuator 50 coupled to an actuation column 45 of the carriage 4, the actuator 50 being located under the bases 20 of the first fixed electrical contacts 2 and the actuation column 45 extending vertically, i.e. in the second direction z, of the carriage 4, between the carriage 4 and the actuator 50.
  • the actuator 2212 pushes the actuating column 45 upwards, which drives the carriage 4 and the second movable electrical contacts 3 housed in the channels 40, thus breaking any contact between the connection terminals 32 and the axial protrusions 225 of the connection support 223.
  • the carriage 4 may include at least one pressure spring inside each channel 40 to apply contact pressure between the second movable electrical contact 3 and the first fixed electrical contact 2.
  • the cutting device 1 also includes cutting chambers 5 and an external housing 6.
  • Each breaking chamber 5 is arranged on the second end 224 of the return loops 22.
  • Each breaking chamber 5 forms an enclosure around a connection support 223 and the end of the second movable electrical contacts 3 carrying the connection terminal 32.
  • Each breaking chamber 5 is configured to absorb an electric arc and dissipate it when it forms between a connection terminal 32 and the axial protrusion 225 of a connection support 223 at the opening of the breaking device 1.
  • the breaking device 1 is thus designed so that the connections between the second mobile electrical contacts 3 and the first fixed electrical contacts 2 are on the outside of the breaking device 1 along the first direction x. These connections are conducive to the generation of an electric arc when the breaking device 1 is opened. Their positioning on the outside provides a favorable starting point for the arc when it appears, since it is already on the outside of the breaking device 1 and will be attracted outwards into the breaking chamber 5, which can then quickly absorb it.
  • the external housing 6 forms an enclosure inside which all the elements of the switching device 1 are mounted, only the connection portions 240 of the connection feet 24 of the first fixed electrical contacts 2 extending outside the external housing 6.
  • Figures 1 and 6 are cross-sectional views along a plane comprising the first direction x and the second direction z.
  • Figures 8 and 9 show cross-sectional views of a first fixed electrical contact 2 and a second movable electrical contact 3, respectively in a closed and an open position.
  • the cross-sections are made in a plane orthogonal to the first direction x, in other words, in a plane including the second direction z and the third direction y.
  • the direction of the current flowing within the second set of movable electrical contacts 3, the arms 221, and the base 20 is represented by a point inside a circle when the current flows out of the figure, and by a cross inside a circle when it flows into the figure.
  • a current represented by a point inside a circle and a current represented by a cross inside a circle therefore flow in opposite directions.
  • the currents flowing in the base 20 and in the second moving electrical contacts 3 go in the same first direction, out of the figures, while the currents flowing in the arms 221 of the return loop 22 go in the same second direction, in the figure, opposite to the first direction.
  • This direction of current flow between the arms 221 and the second mobile electrical contacts 3 generates repulsive forces between the arms 221 and the second mobile electrical contacts 3 represented by arrows R oriented according to the direction and sense of the force exerted.
  • the repulsive forces F include a component along the second direction z which tends to push the second mobile electrical contacts 3 away from the base 20 of the first fixed electrical contact 2, thus favoring the opening of the breaking device 1.
  • the second mobile electrical contacts 3 are attracted towards the base 20 of each of the first contacts 2 when the switching device 1 is in the closed position, the Laplace forces implemented compensating the repulsive forces generated on the contact surfaces; whereas the second mobile electrical contacts 3 are repelled from the base 20 of each of the first fixed electrical contacts 2 as soon as the switching device 1 leaves its closed position to pass into an open position.
  • Figures 10 and 11 schematically represent perspective views of a cutting device 10 according to a second embodiment of the invention, figure 10 representing the cutting device 10 in the closed position and figure 11 representing the cutting device 10 in the open position.
  • the second embodiment of the invention differs from the first embodiment illustrated in figures 1, 2, 5 and 6 in that it comprises only one second movable electrical contact 2 and in that there is only one first fixed electrical contact 2 which is a current return contact.
  • the other first fixed electrical contact 2 is a fixed support 200 comprising a connecting foot 24 and a flexible connector 26, but no base 20.
  • the connecting foot 24 comprises a connecting portion 240 and a junction portion 242, the junction portion 242 being located between the connecting portion 240 of the connecting foot 24 and the second movable electrical contact 2.
  • the junction portion 242 and the connecting portion 240 are made in one piece.
  • the junction portion 242 of the connecting foot 24 of the fixed support 200 is mechanically and electrically connected to the second movable electrical contact 3 via the flexible connector 26.
  • the flexible connector 26 may be an electrically conductive braid to allow sufficient play for the second movable electrical contact 3 to move from the first position to the second position.
  • the second movable electrical contact 3 comprises a first end 302 carrying a connection terminal 32 and capable of contacting the connection support 223 of the first fixed electrical contact 2, forming a current return contact, and a non-free end 306 attached to the fixed support 200 via the flexible connector 26.
  • the second movable electrical contact 3 no longer performs a simple translation in the second direction z, but it tilts in a plane comprising the second direction z and the first direction x, around a tilting point located between the non-free end 306 of the second movable electrical contact 3 and the fixed support 200.
  • the switching device could comprise a plurality of second, movable electrical contacts 3.
  • Figures 12 and 13 schematically represent perspective views of a cutting device 100 according to a third embodiment of the invention, Figure 12 representing the cutting device 100 in the closed position and Figure 13 representing the cutting device 100 in the open position.
  • the third embodiment of the invention differs from the first embodiment illustrated in figures 1, 2, 5 and 6 in that it comprises a single second movable electrical contact 3 and in that the first two fixed electrical contacts 2 are placed, along the second direction z, on either side of the second movable electrical contact 3.
  • the first two fixed electrical contacts 2 are both current return contacts according to the invention, but are reversed relative to each other along the second direction z while being separated along the first direction x.
  • the second movable electrical contact 3 comprises, along the second direction z, a connection terminal 32 oriented in a first direction and a connection terminal 32 oriented in a second direction opposite to the first.
  • the second movable electrical contact 3 moves from a first position to a second position to open the breaking device 100 by pivoting around the center of symmetry of the second movable electrical contact 3, the center of symmetry being an axis extending along the second direction.
  • the switching device could include a plurality of second, movable electrical contacts 3.
  • the invention thus provides a pressure-activated electrical contact switching device comprising a current loop enabling the generation of significant electrodynamic forces to compensate for the repulsive forces present at the electrical contacts in the closed position, while also enabling the generation of electrodynamic forces which tend to open the moving contact when opening under load or overcurrent.
  • the switching device guarantees a switching arc management physics that allows for high switching power, in particular by electrodynamic forces at the arc feet which tend to drive the arc away from the electrical contacts.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Un dispositif de coupure comprenant deux contacts (2) fixes et séparés l'un de l'autre dans une première direction (x) et un contact (3) mobile dans une deuxième direction (z) perpendiculaire à la première (x) entre une première position en contact avec les deux contacts fixes (2) et une seconde position hors de contact des deux contacts fixes (2), au moins un des contacts fixes (2) comporte une boucle de retour (22) solidaire d'une base (20) à une seule extrémité. La boucle de retour (22) comprend au moins un bras (221) disposé à distance de la base (20) et dudit au moins un second contact électrique (3) dans une troisième direction (y) orthogonale aux deux autres directions (x et z).

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure
Domaine Technique
L'invention concerne de manière générale les dispositifs de coupure par contacts électriques à pression, et plus particulièrement un dispositif de coupure par contacts électriques à pression comportant une boucle de courant.
Technique antérieure
Il est bien connu pour l’homme du métier que, pour un dispositif de coupure par contacts électriques à pression, le principe dit de forte tenue électrodynamique en court-circuit » et le principe dit de bonne gestion d’arc en coupure sont très souvent contradictoires sur le plan de la physique en jeu. Si bien qu’il faut faire des compromis dans les caractéristiques de coupure ou de court-circuit.
Il est connu du document EP 3 979 279 un dispositif de coupure par contacts électriques à pression avec une boucle de courant. Ce brevet exploite les propriétés magnétostatiques des forces générées par le passage d’un courant dans un conducteur pour générer des forces de compensation permettant le maintien en position fermée du contact mobile.
Cependant, l’objet décrit dans ce document ne permet pas d’avoir un dispositif de coupure offrant un départ d’arc favorable à la gestion de l’arc électrique. De plus, les conceptions proposées dans ce document ne permettent pas de générer des forces motrices dans l’axe d’ouverture des contacts mobiles lors de l’ouverture de ces derniers sur des courants de surintensité.
Il est également connu du document US 4 467 301 un dispositif de coupure par contacts électriques à pression avec une boucle de courant. Cependant, la disposition des lignes de courant dans l’objet décrit dans ce document ne permet pas de générer des forces motrices dans l’axe d’ouverture des contacts mobiles lors de l’ouverture de ces derniers sur des courants de surintensité. Au contraire, le conducteur situé au-dessus des contacts mobiles tend à contrer l’ouverture des contacts mobiles. Cette conception n’offre pas non plus un départ d’arc favorable à la gestion de l’arc électrique.
Exposé de l’invention
L'invention vise à fournir un dispositif de coupure par contacts électriques à pression comportant une boucle de courant permettant de combiner une forte tenue électrodynamique en court-circuit et une gestion d’arc favorable lors de coupures en charge et surintensité.
Plus explicitement, la solution proposée met en œuvre un principe de coupure à contact électrique à pression ayant une boucle de courant permettant de générer des forces électrodynamiques importantes de compensation aux forces de répulsion présentes aux niveaux des contacts électriques en position fermée, tout en permettant de générer des forces électrodynamiques qui tendent à ouvrir le contact mobile lors de l’ouverture en charge ou surintensité.
De plus, le dispositif de coupure selon l’invention vise à garantir une physique de gestion d’arc de coupure qui permette d’adresser un haut pouvoir de coupure, notamment par des forces électrodynamiques au niveau des pieds d’arc qui tendent à chasser l’arc des contacts électriques dans une direction favorable, notamment vers une chambre de coupure.
Dans un premier aspect de l’invention, il est proposé un dispositif de coupure comprenant deux premiers contacts électriques fixes et séparés l’un de l’autre dans une première direction et au moins un second contact électrique mobile dans au moins une deuxième direction perpendiculaire à la première direction entre une première position dans laquelle il est en contact avec les deux premiers contacts électriques fixes et une seconde position dans laquelle il est hors de contact d’au moins un des deux premiers contacts électriques fixes. Au moins un des premiers contacts électriques fixes est un contact à retour de courant comportant une base et une boucle de retour, la boucle de retour comprenant un support de connexion et au moins un bras raccordé électriquement et mécaniquement entre la base et le support de connexion, ledit au moins un bras conduisant le courant le long de la première direction et dans un sens opposé au courant circulant dans la base et au courant circulant dans ledit au moins un second contact électrique, mobile, lorsqu’il est dans la première position. Et, ledit au moins un second contact électrique, mobile, s’étend parallèlement à la base selon la première direction et au-dessus de la base selon la deuxième direction, et est en contact électrique direct uniquement avec le support de connexion de la boucle de retour lorsqu’il est dans la première position.
Selon une caractéristique générale de l’invention, ledit au moins un bras de la boucle de retour est disposé, selon la troisième direction, à distance dudit au moins un second contact électrique, mobile.
Ledit au moins un second contact électrique mobile est ainsi placé au-dessus de la base du premier contact électrique fixe, le premier contact électrique fixe étant un contact à retour de courant. Cette configuration permet d’avoir des lignes de courant, dans la base et dans ledit au moins un second contact électrique, mobile, qui sont parallèles et qui vont dans le même sens. De ce fait, de par les règles de physiques d’électromagnétisme, ledit au moins un second contact électrique mobile est attiré vers la base de chacun des premiers contacts configuré sous la forme d’un contact à boucle de retour. Les forces de Laplace mises en œuvre permettent de compenser les forces de répulsion générées sur les surfaces de contact lors d’un court-circuit.
Dans le même temps, la disposition des deux bras de la boucle de retour de part et d’autre dudit au moins un second contact électrique, mobile selon la troisième direction, et à la même hauteur que ledit au moins un second contact électrique, mobile, permet d’avoir une influence électromagnétique négligeable voire nulle sur le maintien en position dudit au moins un second contact électrique mobile lorsqu’il est dans la première position.
Les lignes de courant traversant ledit au moins un bras sont parallèles aux lignes de courant traversant ledit au moins un second contact électrique mobile, mais dans un sens opposé. Ce qui a pour conséquence de générer des forces électromagnétiques de répulsion à chaque fois entre un bras de la boucle de retour et un second contact électrique mobile.
Mais ledit au moins un bras et le ou les second(s) contact(s) électrique(s) étant situés dans un même plan orthogonal à la deuxième direction, ces forces sont orientées selon la troisième direction, sans aucune composante selon la deuxième direction dans laquelle s’exercent les forces d’attraction entre la base et ledit au moins un second contact électrique mobile. En revanche, lorsque le dispositif de coupure est ouvert et que ledit au moins un second contact électrique mobile sort de la première position (fermée) vers la seconde position (ouverte), ledit au moins un second contact électrique, mobile, passe au-dessus, selon la deuxième direction, de la ligne dudit au moins bras de la boucle de retour. Les bras ainsi situés en-dessous des seconds contacts électriques mobiles génèrent alors des forces de répulsion qui ne sont plus uniquement dans la troisième direction, mais comprennent également une composante selon la deuxième direction qui est dans le même sens que l’ouverture desdits au moins un second contact électrique mobile. Cette composante de force n’entrave pas le déplacement dudit au moins un second contact électrique mobile, mais, au contraire, favorise l’ouverture de ce dernier.
En outre, la configuration dudit au moins un bras de la boucle de retour avec la configuration de la base et la configuration dudit au moins un second contact électrique mobile permet de n’avoir un contact électrique entre un premier contact électrique fixe de type contact à boucle de retour et un second contact électrique mobile qu’au niveau de la boucle de retour, et donc, étant donné la configuration des lignes de courant dans la base, les bras et ledit au moins un second contact électrique, n’avoir un contact électrique que vers l’extérieur des premiers contacts électriques, fixes, autrement dit que vers l’extérieur du dispositif de coupure. Ce qui a pour conséquence que les arcs électriques qui pourraient se former au moment de l’ouverture du dispositif de coupure sous charge, c’est-à-dire au moment du passage dudit au moins un second contact électrique mobile de la première position à la seconde position, se formeront principalement sur les portions extérieures du dispositif de coupure. Ce départ d’arc électrique favorable, de par l’effet de boucle de courant, permet ainsi de favoriser l’évacuation et la coupure de l’arc électrique.
Dans un premier mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, selon ladite première direction, la base peut s’étendre entre une première extrémité et une deuxième extrémité, et ledit au moins un bras peut s’étendre entre une troisième extrémité raccordée à la deuxième extrémité de la base, et une quatrième extrémité raccordée au support de connexion, ledit au moins un bras étant en contact électrique avec la base uniquement par sa troisième extrémité.
Dans un deuxième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, le support de connexion peut comprendre une excroissance axiale s’étendant selon la première direction en saillie vers l’extérieur, à l’opposé de la base, et ledit au moins un second contact électrique mobile peut s’étendre selon la première direction entre une cinquième extrémité et une sixième extrémité, la cinquième extrémité comprenant une borne de connexion en contact électrique avec l’excroissance axiale du support de connexion lorsque ledit au moins un deuxième contact électrique mobile est dans la première position.
Dans un troisième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, le dispositif de coupure peut comprendre en outre, pour chaque contact à retour de courant, une chambre de coupure formée autour de l’excroissance du support de connexion et la borne de connexion dudit au moins un second contact électrique mobile coopérant avec le support de connexion.
La disposition des lignes de courant a été conçue afin d’obtenir un départ d’arc favorable lors de l’apparition de ce dernier. Dans le dispositif de coupure électrique selon l’invention, les chambres de coupure sont positionnées dans la continuité des surfaces de contacts. De par la forme en boucle, lors de l’apparition de l’arc, ce dernier sera emmené par ses propres forces magnétiques vers l’extrémité de la surface de contact où sont disposées les chambres de coupure par soufflage magnétique. L’arc aura ainsi tendance à se diriger vers la chambre de coupure et non vers la zone interne du produit.
Dans un quatrième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, le dispositif de coupure peut comprendre plusieurs seconds contacts électrique disposés en parallèle les uns des autres entre les deux bras de la boucle de retour, chaque second contact électrique mobile étant séparé spatialement du ou des second(s) contact(s) électrique(s) adjacent(s) le long de la troisième direction.
Dans un cinquième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, la boucle de retour peut comprendre deux bras, les deux bras étant disposés, selon la troisième direction, de part et d’autre dudit au moins un second contact électrique, mobile, et de part et d’autre de ladite base.
Dans un sixième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, ledit au moins un bras de la boucle de retour peut être disposé, selon la deuxième direction, entre la base et ledit au moins un second contact lorsque ce dernier est dans la seconde position. De préférence, ledit au moins un bras de la boucle de retour est disposé, selon la deuxième direction, à une même hauteur que ledit au moins un second contact lorsque ce dernier est dans la première position, ou à une même hauteur que la base.
Dans un septième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, le dispositif de coupure peut comprendre en outre un chariot en matériau électriquement isolant, le chariot comprenant au moins un canal traversant le chariot selon la première direction et au travers duquel est inséré un second contact électrique, mobile, le chariot étant mobile dans ladite deuxième direction et entraîné par un actionneur, et ledit au moins un second contact électrique étant entraîné en mouvement selon ladite deuxième direction par le chariot.
Les canaux du chariot électriquement isolant permettent ainsi de guider chacun des seconds contacts électrique mobiles (ou du second contact lorsqu’il n’y en a qu’un) selon la deuxième direction entre la première position et la seconde position, c’est-à- dire entre la position fermée du dispositif de coupure et la position ouverte du dispositif de coupure.
Dans un huitième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, le chariot peut comprendre en outre au moins un ressort de pression à l’intérieur dudit au moins un canal.
Le ressort permet d’accentuer la pression du second contact électrique mobile contre le ou les premier(s) contact(s) électrique(s) fixe(s), et plus particulièrement contre le ou les support(s) de connexion.
Dans un neuvième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, les deux premiers contacts électriques, fixes, peuvent être placés, selon la deuxième direction, de part et d’autre dudit au moins un second contact électrique, mobile, et ledit au moins un second contact électrique décrit un mouvement de rotation dans un plan comprenant ladite première direction et ladite deuxième direction entre la première position et la seconde position.
Dans un dixième mode de réalisation du dispositif de coupure selon l’invention, les deux premiers contacts électriques, fixes, peuvent être des contacts à retour de courant, et ledit au moins un second contact électrique, mobile, peut comprendre une borne de connexion en contact avec l’un des deux premiers contacts électriques, fixes, et une borne de connexion en contact avec l’autre premier contact électrique, fixe.
Dans cette configuration, ledit au moins un second contact électrique, mobile, bascule autour d’un axe s’étendant selon la troisième direction pour passer de la première position à la seconde position.
Dans une variante, un seul des premiers contacts électriques, fixes, est un contact à retour de courant, l’autre premier contact électrique, fixe, comprenant un support fixe électriquement conducteur raccordé électriquement et mécaniquement audit au moins un second contact électrique, mobile, via une liaison mécaniquement souple permettant audit moins un second contact électrique, mobile, de passer de la première position à la seconde position.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés.
[Fig. 1] La figure 1 présente une vue schématique en coupe d’un dispositif de coupure en position fermée selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2] La figure 2 présente une vue schématique en perspective du dispositif de coupure 1 de la figure 1 en position fermée sans le boîtier externe et les chambres de coupure.
[Fig. 3] La figure 3 présente une vue en perspective des deux contacts fixes du dispositif de coupure 1 de la figure 1 .
[Fig.4] La figure 4 présente une vue de côté des deux contacts fixes du dispositif de coupure 1 de la figure 1.
[Fig. 5] La figure 5 présente une vue schématique en perspective du dispositif de coupure 1 en position ouverte sans le boîtier externe et les chambres de coupure.
[Fig. 6] La figure 6 présente une vue schématique en coupe du dispositif de coupure 1 de la figure 5.
[Fig. 7] La figure 7 présente une vue schématique en perspective de la circulation du courant dans les premiers contacts électriques, fixes, et les seconds contacts électriques, mobiles, de la figure 1. [Fig. 8] La figure 8 présente une vue schématique en coupe du dispositif de coupure 1 du premier mode de réalisation en position fermée.
[Fig. 9] La figure 9 présente une vue schématique en coupe du dispositif de coupure 1 du premier mode de réalisation en position ouverte.
[Fig. 10] La figure 10 représente schématiquement une vue en perspective d’un dispositif de coupure 10 en position fermée selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 11] La figure 11 représente schématiquement une vue en perspective d’un dispositif de coupure 10 en position ouverte selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 12] La figure 12 représente schématiquement une vues en perspective d’un dispositif de coupure 100 en position fermée selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 13] La figure 13 représente schématiquement une vue en perspective d’un dispositif de coupure 100 en position ouverte selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Description des modes de réalisation
La présente invention sera décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers et en référence à certains dessins, mais l'invention n'est pas limitée à cela, mais uniquement par les revendications. Les dessins décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitatifs. Dans les dessins, la taille de certains des éléments peut être exagérée et non dessinée à l’échelle à des fins d’illustration. Lorsque le terme « comprenant » est utilisé dans la présente description et les revendications, il n’exclut pas d’autres éléments ou étapes. Lorsqu'un article indéfini ou défini est utilisé pour désigner un nom singulier, par ex. « un » ou « une », « le >> ou « la », cela peut inclure un pluriel de ce nom, sauf indication contraire.
Le terme « comprenant », utilisé dans les revendications, ne doit pas être interprété comme étant limité aux moyens énumérés ci-après; il n'exclut pas d'autres éléments ou étapes. Ainsi, la portée de l'expression « un dispositif comprenant les moyens A et B » ne devrait pas être limitée aux dispositifs constitués uniquement des composants A et B. Cela signifie que, par rapport à la présente invention, les seuls composants pertinents du dispositif sont A et B.
En outre, les termes premier, deuxième, troisième et similaires dans la description et les revendications sont utilisés pour distinguer des éléments similaires et pas nécessairement pour décrire un ordre séquentiel ou chronologique. Il faut comprendre que les termes ainsi utilisés sont interchangeables dans des circonstances appropriées et que les modes de réalisation de l'invention décrits ici sont capables de fonctionner dans d'autres séquences que celles décrites ou illustrées ici.
Sur la figure 1 est illustré schématiquement une vue en coupe d’un dispositif de coupure en position fermée selon un premier mode de réalisation de l’invention, et sur la figure 2 est illustrée schématiquement une vue en perspective du dispositif de coupure de la figure 1 sans le boîtier externe et les chambre de coupure pour plus de lisibilité.
Comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif de coupure 1 comprend deux premiers contacts électriques 2 fixes, trois seconds contacts électriques 3 et un chariot 4 qui est en matériau électriquement isolant. Les deux premiers contacts électriques 2 sont fixes et séparés l’un de l’autre dans une première direction x. Les trois seconds contacts électriques 3 sont logés dans le chariot 4, et le chariot et les trois seconds contacts électriques 3 sont mobiles ensembles dans une deuxième direction z perpendiculaire à la l’intérieur du chariot 4 . Le mouvement de translation de l’ensemble formé du chariot 4 et des trois seconds contacts électriques 3 est initié en agissant directement sur le chariot 4.
Les trois seconds contacts électriques 3 sont mobiles entre une première position dans laquelle ils sont en contact avec les deux premiers contacts électriques 2 fixes et une seconde position dans laquelle ils sont distants et hors de contact des deux premiers contacts électriques 2 fixes. Lorsque les seconds contacts électriques 3 mobiles sont dans la première position, le dispositif de coupure 1 est dans une position fermée, et lorsque les seconds contacts électriques 3 mobiles sont dans la seconde position, le dispositif de coupure 1 est dans une position ouverte.
Sur la figure 3 est représentée une vue en perspective des deux premiers contacts électriques 2 fixes du dispositif de coupure 1 du premier mode de réalisation. Et sur la figure 4 est représentée une vue de côté des deux premiers contacts électriques 2 de la figure 3.
Comme cela est illustré sur les figures 1 à 4, les deux premiers contacts électriques 2 fixes sont des contacts dits à retour de courant. Chaque premier contact électrique 2 fixe comprend une base 20 et une boucle de retour 22. La base 20 et la boucle de retour 22 sont électriquement et mécaniquement raccordées ensembles.
Pour chaque premier contact électrique 2 fixe, la base 20 présente une longueur s’étendant selon la première direction x entre une première extrémité 202 et une deuxième extrémité 204, et une largeur s’étendant dans une troisième direction y orthogonale à la première direction x et à la deuxième direction z. La deuxième extrémité 204 de la base 20 est solidaire de la boucle de retour 22 et la première extrémité 202 de la base 20 est solidaire d’un pied de connexion 24.
Le pied de connexion 24 comprend une portion de connexion 240 et une portion de jonction 242 solidaire de la portion de connexion 240, d’un côté, et de la base 20, de l’autre côté. La portion de connexion 240 s’étend dans un plan parallèle à celui de la base 20, c’est-à-dire un plan parallèle à la première direction x et à la troisième direction y, et à une hauteur distincte de celle de la base 20 selon la deuxième direction x. La portion de jonction 242 s’étend entre la base 20 et la portion de connexion 240 du pied de connexion 24 avec au moins une partie s’étendant selon la deuxième direction z.
Comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, les deuxièmes extrémités 204 des bases 20 des deux premiers contacts électriques 2 fixes du dispositif de coupure 1 selon le premier mode de réalisation sont en regard l’un de l’autre selon la première direction x sans être en contact.
Pour chaque premier contact électrique 2 fixe, la boucle de retour 22 s’étend selon la première direction x entre une première extrémité 222 et une deuxième extrémité 224. La boucle de retour 22 comprend en outre deux bras 221 s’étendant chacun parallèlement à la première direction x entre une première extrémité 2212 confondue avec la première extrémité 222 de la boucle de retour 22 et une deuxième extrémité 2214 confondue avec la deuxième extrémité 224 de la boucle de retour 22. La première extrémité 2212 de chaque bras 221 est solidaire de la deuxième extrémité 204 de la base 20. Chaque bras 221 est disposé, selon la troisième direction y, de part et d’autre de la base 20.
La boucle de retour 22 comprend en outre un support de connexion 223 s’étendant selon la troisième direction y entre les deux bras 221 de la boucle de retour 22 au niveau de la deuxième extrémité 224 de la boucle de retour 22. La deuxième extrémité 2214 de chaque bras 221 est raccordée mécaniquement et électriquement au support de connexion 223. Le support de connexion 223 comprend une excroissance axiale 225 s’étendant en saillie de la deuxième extrémité 224 de la boucle de retour 22 selon la première direction x, pour que la zone de contact avec les seconds contacts électriques 3 mobiles soient hors de la zone couverte par les bras 221 dans la première direction x.
Chacun des trois seconds contacts électriques 3 mobiles s’étend selon la première direction x entre une première extrémité 302 et une deuxième extrémité 304 en formant une barre ou une tige d’une longueur égale à la distance séparant le support de connexion 223 d’un des premiers contacts électriques 2 fixes du support de connexion 223 de l’autre premier contact électrique 2 fixe. Chacune des deux extrémités 302 et 304 porte une portion en saillie 32 verticale vers le bas, c’est-à- dire vers l’excroissance axiale 225 du support de connexion 223 selon la deuxième direction z. Chaque portion en saillie 32 forme une borne de connexion 32.
Pour chaque second contact électrique 3 mobile, le fait d’avoir les bornes de connexion 32 s’étendant en saillie de la barre selon la deuxième direction z, permet de maintenir la barre à distance selon la deuxième direction z des bases 20 des premiers contacts électriques 2 fixes, même lorsque les seconds contacts électriques 3 mobiles sont dans la première position, c’est-à-dire lors le dispositif de coupure 1 est en position fermée, avec les bornes de connexion 32 au contact des supports de connexion 223.
Et comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, la connexion électrique entre une borne de connexion 32 et une excroissance axiale 225 du support de connexion 223 est à l’extérieur, selon la première direction x, de la zone sur laquelle s’étendent les bras 221 de la boucle de retour 22.
Sur la figure 7 est présenté schématiquement un dispositif de coupure 1 de la figure 1 en position fermée, mais sans chariot 4 pour simplifier la lecture. Comme cela est indiquée par les flèches en traits mixtes, la configuration des premiers contacts électriques 2 fixes avec leur base 20 et leur boucle de retour 22 et des seconds contacts électriques 3 mobiles permettent d’avoir, lorsque le dispositif de coupure 1 est dans la position fermée, un courant circulant dans les bras 221 des boucles de retour 22 circulant, le long de la première direction x, dans un sens opposé au sens du courant circulant dans la base 20 et au sens du courant circulant dans chacun des trois seconds contacts électriques 3 mobiles.
Et comme chaque connexion électrique entre une borne de connexion 32 et un support de connexion 223 est à l’extérieur, selon la première direction x, de la zone sur laquelle s’étendent les bras 221 de la boucle de retour 22, les courants circulant au niveau des bras 221 circulent tous purement selon la première direction x.
Les seconds contacts électriques 3 mobiles ne sont jamais en contact électrique direct avec la base 20 d’un premier contact électrique 2 fixe, quelle que soit la position dans laquelle le dispositif de coupure 1 se trouve.
Sur les figures 5 et 6 sont illustrées respectivement une vue schématique en perspective et une vue schématique en coupe du dispositif de coupure 1 selon le premier mode de réalisation de l’invention mais en position ouverte. Autrement dit, les figures 5 et 6 illustrent le même dispositif de coupure 1 que sur les figures 1 et 2, mais au lieu d’être dans sa position fermée, il se trouve en position ouverte.
La différence entre la position fermée du dispositif de coupure 1 illustrée sur les figures 1 et 2 et la position ouverte du dispositif de coupure 1 illustrée sur les figures 5 et 6 réside seulement dans la position du chariot 4 et des trois seconds contacts électriques 3 mobiles selon la deuxième direction z.
Dans la position fermée du dispositif de coupure 1 illustrée sur les figures 1 et 2, chaque barre formant un second contact électrique 3 mobile se trouve au même niveau, selon la deuxième direction z, que les bras 221 des boucles de retour 22. Et les bases 20 des boucles de retour 22 se trouvent plus bas que les seconds contacts électriques 3 mobiles et donc que les bras 221 des boucles de retour 22. Les supports de connexion 223 se trouvent au même niveau que les bases 20 selon la deuxième direction z.
Dans la position ouverte du dispositif de coupure 1 illustrée sur les figures 5 et 6, chaque barre formant un second contact électrique 3 mobile est située au-dessus, selon la deuxième direction z, des bras 221 des boucles de retour 22. Selon la deuxième direction z, les bras 221 des boucles de retour 22 se situent entre les seconds contacts électriques 3 mobiles et les bases 20, les supports de connexion 23 restant à la même hauteur que les bases 20.
Le chariot 4 illustré sur les figures 1 et 2 et 5 et 6 comprend un canal 40 pour chaque second contact électrique 3 mobile. Dans le mode de réalisation illustré, le chariot 4 comprend ainsi trois canaux 40 s’étendant selon la première direction x et traversant le chariot 4 de part en part. Chaque second contact électrique 3 mobile traverse ainsi le chariot 4 selon la première direction x. Chaque canal 40 est séparé d’un canal adjacent par une cloison 42 électriquement isolante. Chaque second contact électrique 3 mobile est ainsi isolé électriquement des autres seconds contacts électriques 3 mobiles.
Chaque canal s’étend sur une hauteur selon la deuxième direction z suffisante pour insérer un second contact électrique 3 mobile et pour obtenir une course d'usure nécessaire au fonctionnement du produit.
Pour passer le dispositif de coupure 1 de sa position fermée à la position ouverte, le dispositif de coupure 1 comprend un actionneur 50 couplé à une colonne d’actionnement 45 du chariot 4, l’actionneur 50 étant situé sous les bases 20 des premiers contacts électriques 2 fixes et la colonne d’actionnement 45 s’étendant en saillie verticale, c’est-à-dire selon la deuxième direction z, du chariot 4, entre le chariot 4 et l’actionneur 50.
Pour passer le dispositif de coupure 1 de sa position fermée à la position ouverte, l’actionneur 2212 pousse la colonne d’actionnement 45 vers le haut qui entraîne le chariot 4 et les seconds contacts électriques 3 mobiles logés dans les canaux 40, rompant ainsi tout contact entre les bornes de connexion 32 et les excroissances axiales 225 du support de connexion 223.
Le chariot 4 peut comprendre au moins un ressort de pression à l’intérieur de chaque canal 40 pour appliquer une pression de contact entre le second contact électrique 3 mobile et le premier contact électrique 2 fixe.
En outre, comme cela est illustré sur les figures 1 et 5, le dispositif de coupure 1 comprend également des chambres de coupure 5 et un boîtier externe 6. Chaque chambre de coupure 5 est disposée sur la seconde extrémité 224 des boucles de retour 22. Chaque chambre de coupure 5 forme une enceinte autour d’un support de connexion 223 et de l’extrémité des seconds contacts électriques 3 mobiles portant la borne de connexion 32. Chaque chambre de coupure 5 est configurée pour absorber un arc électrique et le dissiper lorsqu’il se forme entre une borne de connexion 32 et l’excroissance axiale 225 d’un support de connexion 223 à l’ouverture du dispositif de coupure 1.
Le dispositif de coupure 1 est ainsi conçu de manière à avoir les connexions entre les seconds contacts électriques 3 mobiles et les premiers contacts électriques 2 fixes sur les extérieurs du dispositif de coupure 1 selon la première direction x. Ce sont ces connexions qui sont propices à la génération d’un arc électrique à l’ouverture du dispositif de coupure 1. Leur positionnement sur l’extérieur offre un départ d’arc favorable lors de l’apparition de ce dernier puisqu’il est déjà sur l’extérieur du dispositif de coupure 1 et va être attiré vers l’extérieur, dans la chambre de coupure 5 qui pourra alors rapidement l’absorber.
Le boîtier externe 6 forme une enceinte à l’intérieur duquel sont montés tous les éléments du dispositif de coupure 1 , seules les portions de connexion 240 des pieds de connexion 24 des premiers contacts électriques 2 fixes s’étendant à l’extérieur du boîtier externe 6.
Les figures 1 et 6 sont des vues en coupe selon un plan comprenant la première direction x et la deuxième direction z.
Sur les figures 8 et 9 sont représentées des vues en coupe d’un premier contact électrique 2 fixe et d’un second contact électrique 3 mobile respectivement dans une position fermée et dans une position ouverte. Les coupes sont réalisées dans un plan orthogonal à la première direction x, autrement dit dans un plan comprenant la deuxième direction z et la troisième direction y.
Le sens du courant circulant à l’intérieur des seconds contacts électriques 3 mobiles, des bras 221 et de la base 20 est représenté par un point à l’intérieur d’un cercle lorsque le courant sort de la figure, et par une croix à l’intérieur d’un cercle lorsqu’il rentre dans la figure. Un courant représenté par un point à l’intérieur d’un cercle et un courant représenté par une croix à l’intérieur d’un cercle circulent donc en sens opposés. Comme cela est illustré sur les figures 8 et 9, les courants circulant dans la base 20 et dans les seconds contacts électriques 3 mobiles vont dans un même premier sens, sortant des figures, tandis que les courants circulant dans les bras 221 de la boucle de retour 22 vont dans un même second sens, entrant dans la figure, opposé au premier sens.
Ces sens de circulation de courant dans la base 20 et les seconds contacts électriques 3 mobiles génèrent des forces d’attraction entre la base 20 et les seconds contacts électriques 3 mobiles représentées par des flèches A orientées selon la direction et le sens de la force exercée.
Ce sens de circulation de courant entre les bras 221 et les seconds contacts électriques 3 mobiles génèrent des forces de répulsion entre les bras 221 et les seconds contacts électriques 3 mobiles représentées par des flèches R orientées selon la direction et le sens de la force exercée.
Comme cela est illustrée sur la figure 8, lorsque le dispositif de coupure 1 est fermé, les forces de répulsion F ne s’exercent que le long de la troisième direction y et n’influent donc pas sur l’attraction selon la deuxième direction z entre la base 20 et les seconds contacts électriques 3 mobiles.
En revanche, et comme cela est illustré sur la figure 9, lorsque le dispositif de coupure 1 est ouvert, les forces de répulsion F comprennent une composante le long de la deuxième direction z qui a tendance à repousser les seconds contacts électriques 3 mobiles loin de la base 20 du premier contact électrique 2 fixe, favorisant ainsi l’ouverture du dispositif de coupure 1 .
Autrement dit, de par les règles de physiques d’électromagnétisme, les seconds contacts électriques 3 mobiles sont attirés vers la base 20 de chacun des premiers contacts 2 lorsque le dispositif de coupure 1 est en position fermée, les forces de Laplace mis en œuvre compensant les forces de répulsion générées sur les surfaces de contact ; alors que les seconds contacts électriques 3 mobiles sont repoussés de la base 20 de chacun des premiers contacts électriques 2 fixes dès que le dispositif de coupure 1 sort de sa position fermée pour passer dans une position ouverte.
Sur les figures 10 et 11 sont représentées schématiquement des vues en perspective d’un dispositif de coupure 10 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la figure 10 représentant le dispositif de coupure 10 en position fermée et la figure 11 représentant le dispositif de coupure 10 en position ouverte.
Le deuxième mode de réalisation de l’invention diffère du premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 , 2, 5 et 6 en ce qu’il comprend un seul second contact électrique 2 mobile et en ce qu’il n’y a qu’un seul premier contact électrique 2 fixe qui soit un contact à retour de courant.
L’autre premier contact électrique 2 fixe est un support fixe 200 comprenant un pied de connexion 24 et un raccord souple 26 mais pas de base 20. Le pied de connexion 24 comprend une portion de connexion 240 et une portion de jonction 242, la portion de jonction 242 étant disposée entre la portion de connexion 240 du pied de connexion 24 et le second contact électrique 2 mobile. La portion de jonction 242 et la portion de connexion 240 sont réalisées en une seule pièce. Tandis que la portion de jonction 242 du pied de connexion 24 du support fixe 200 est raccordée mécaniquement et électriquement au second contact électrique 3 mobile via le raccord souple 26. Le raccord souple 26 peut être une tresse électriquement conductrice pour laisser suffisamment de jeu au second contact électrique 3 mobile pour passe de la première position à la seconde position.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le second contact électrique 3 mobile comprend une première extrémité 302 portant une borne de connexion 32 et pouvant être en contact avec le support de connexion 223 du premier contact électrique 2, fixe, formant un contact à retour de courant, et une extrémité 306 non libre, rattachée au support fixe 200 via le raccord souple 26. En outre, le second contact électrique 3 mobile ne réalise plus une translation simple dans la deuxième direction z, mais il bascule dans un plan comprenant la deuxième direction z et la première direction x, autour d’un point de basculement situé entre l’extrémité 306 non libre du second contact électrique 3, mobile, et le support fixe 200.
Dans une variante de ce deuxième mode de réalisation, le dispositif de coupure pourrait comprendre une pluralité de seconds contacts électriques 3, mobiles.
Sur les figures 12 et 13 sont représentées schématiquement des vues en perspective d’un dispositif de coupure 100 selon un troisième mode de réalisation de l’invention, la figure 12 représentant le dispositif de coupure 100 en position fermée et la figure 13 représentant le dispositif de coupure 100 en position ouverte. Le troisième mode de réalisation de l’invention diffère du premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 , 2, 5 et 6 en ce qu’il comprend un seul second contact électrique 3 mobile et en ce que les deux premiers contacts électriques 2 fixes sont placés, selon la deuxième direction z, de part et d’autre du second contact électrique 3 mobile.
Les deux premiers contacts électriques 2 fixes sont tous les deux des contacts retour de courant selon l’invention, mais sont renversés l’un par rapport à l’autre selon la deuxième direction z tout en étant séparés selon la première direction x.
Autrement dit, si on considère l’un des premiers contacts électriques 2 fixe et qu’on lui impose une première symétrique par rapport au plan comprenant la première direction x et la troisième direction y, et situé dans le plan de la base 20, puis une seconde symétrie par rapport à un plan comprenant la deuxième direction x et la troisième direction y et situé au milieu de l’espace séparant les deux premiers contacts électriques 2 fixes, il se retrouve dans la position de l’autre premier contact électrique 2 fixe.
Dans ce troisième mode de réalisation, le second contact électrique 3 mobile comprend, selon la deuxième direction z, une borne de connexion 32 orientée dans un premier sens et une borne de connexion 32 orientée dans un second sens opposé au premier sens. Et le second contact électrique 3 mobile passe d’une première position à une seconde position pour ouvrir le dispositif de coupure 100 en pivotant autour du centre de symétrie du second contact électrique 3 mobile, le centre de symétrie étant un axe s’étendant le long de la deuxième direction.
Dans une variante de ce troisième mode de réalisation, le dispositif de coupure pourrait comprendre une pluralité de seconds contacts électriques 3, mobiles.
L'invention fournit ainsi dispositif de coupure par contacts électriques à pression comportant une boucle de courant permettant de générer des forces électrodynamiques importantes de compensation aux forces de répulsion présentes aux niveaux des contacts électriques en position fermée, tout en permettant de générer des forces électrodynamiques qui tendent à ouvrir le contact mobile lors de l’ouverture en charge ou surintensité.
De plus, le dispositif de coupure selon l’invention garantie une physique de gestion d’arc de coupure qui permette d’adresser un haut pouvoir de coupure, notamment par des forces électrodynamiques au niveau des pieds d’arc qui tendent à chasser l’arc des contacts électriques.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de coupure (1, 10, 100) comprenant deux premiers contacts électriques (2) fixes et séparés l'un de l'autre dans une première direction (x) et au moins un second contact électrique (3) mobile dans au moins une deuxième direction (z) perpendiculaire à la première direction (x) entre une première position dans laquelle il est en contact avec les deux premiers contacts électriques (2) fixes et une seconde position dans laquelle il est hors de contact d'au moins un des deux premiers contacts électriques (2) fixes, au moins un des premiers contacts électriques fixes (2) étant un contact à retour de courant comportant une base (20) et une boucle de retour (22), la boucle de retour (22) comprenant un support de connexion (223) et au moins un bras (221) raccordé électriquement et mécaniquement entre la base (20) et le support de connexion (223), ledit au moins un bras (221) conduisant le courant le long de la première direction (x) et dans un sens opposé au courant circulant dans la base (20) et au courant circulant dans ledit au moins un second contact électrique (3) lorsqu'il est dans la première position, ledit au moins un second contact électrique (3) s'étendant parallèlement à la base (20) selon la première direction (x) et au- dessus de la base (20) selon la deuxième direction (z), et étant en contact électrique direct uniquement avec le support de connexion (223) de la boucle de retour (22) lorsqu'il est dans la première position, caractérisé en ce que ledit au moins un bras (221) de la boucle de retour (22) est disposé, selon la troisième direction (y), à distance dudit au moins un second contact électrique (3), et ledit au moins un bras (221) de la boucle de retour (22) est disposé, selon la deuxième direction (z), entre la base (20) et ledit au moins un second contact (3) lorsque ce dernier est dans la seconde position. [Revendication 2] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon la revendication 1, dans lequel, selon ladite première direction (x), la base (20) s'étend entre une première extrémité (202) et une deuxième extrémité (204), et ledit au moins un bras (221) s'étend entre une troisième extrémité (222) raccordée à la deuxième extrémité (204) de la base (20) et une quatrième extrémité (224) raccordée au support de connexion (223), ledit au moins un bras (221) étant en contact électrique avec la base (20) uniquement par sa troisième extrémité
(222).
[Revendication 3] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon la revendication 2, dans lequel le support de connexion (223) comprend une excroissance axiale (225) s'étendant selon la première direction (x) en saillie vers l'extérieur, à l'opposé de la base (20), et ledit au moins un second contact électrique (3) s'étend selon la première direction (x) entre une cinquième extrémité (302) et une sixième extrémité (304), la cinquième extrémité (302) comprenant une borne de connexion (32) en contact électrique avec l'excroissance axiale (225) du support de connexion (223) lorsque ledit au moins un deuxième contact électrique (3) est dans la première position.
[Revendication 4] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon la revendication 3, comprenant en outre, pour chaque contact à retour de courant, une chambre de coupure (5) formée autour de l'excroissance axiale (225) du support de connexion (223) et la borne de connexion (32) dudit au moins un second contact électrique (3) coopérant avec le support de connexion (223).
[Revendication 5] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant plusieurs seconds contacts électriques mobiles (3) disposés parallèlement les uns aux autres au-dessus de la bases (20), chaque second contact électrique mobile (3) étant séparé spatialement du ou des second(s) contact(s) électrique(s) (3) adjacent(s) le long de la troisième direction (y).
[Revendication 6] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la boucle de retour comprend deux bras (221), les deux bras (221) étant disposés, selon la troisième direction (y), de part et d'autre dudit au moins un second contact électrique (3), et de part et d'autre de ladite base (20).
[Revendication 7] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit au moins un bras (221) de la boucle de retour (22) est disposé, selon la deuxième direction (z), à une même hauteur que ledit au moins un second contact (3) lorsque ce dernier est dans la première position.
[Revendication 8] Dispositif de coupure (1, 10, 100) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit au moins un bras (221) de la boucle de retour (22) est disposé, selon la deuxième direction (z), à une même hauteur que la base (20).
[Revendication 9] Dispositif de coupure (1) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant en outre un chariot (4) en matériau électriquement isolant, le chariot (4) comprenant au moins un canal (40) traversant le chariot (4) selon la première direction (x) et au travers duquel est inséré un second contact électrique (3), le chariot (4) étant mobile dans ladite deuxième direction (z) et entraîné par un actionneur (50), et ledit au moins un second contact électrique (3) étant entraîné en mouvement selon ladite deuxième direction (z) par le chariot (4).
[Revendication 10] Dispositif de coupure (1) selon la revendication 9, dans laquelle le chariot (4) comprend en outre au moins un ressort de pression à l'intérieur dudit au moins un canal (40). [Revendication 11] Dispositif coupure (100) selon la revendication 8, dans lequel les deux premiers contacts électriques (2) sont placés, selon la deuxième direction (z), de part et d'autre dudit au moins un second contact électrique (3), et ledit au moins un second contact électrique (3) décrit un mouvement de rotation dans un plan comprenant ladite première direction (x) et ladite deuxième direction (z) entre la première position et la seconde position.
[Revendication 12] Dispositif de coupure (1, 100) selon l'une des revendications 1 à
10, dans lequel les deux premiers contacts électriques (2) sont des contacts à retour de courant, et ledit au moins un second contact électrique (3) comprend une borne de connexion (32) en contact avec l'un des deux premiers contacts électriques (2) et une borne de connexion (32) en contact avec l'autre premier contact électrique (2).
[Revendication 13] Dispositif de coupure (10) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel un seul des premiers contacts électriques (2) est un contact à retour de courant, l'autre premier contact électrique (2) comprenant un support fixe électriquement conducteur raccordé électriquement et mécaniquement audit au moins un second contact électrique (3) via une liaison mécaniquement souple permettant audit moins un second contact électrique (3) de passer de la première position à la seconde position.
PCT/FR2025/050483 2024-06-06 2025-06-02 Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure Pending WO2025253065A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2405946A FR3163200A1 (fr) 2024-06-06 2024-06-06 Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure
FRFR2405946 2024-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025253065A1 true WO2025253065A1 (fr) 2025-12-11

Family

ID=93211608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2025/050483 Pending WO2025253065A1 (fr) 2024-06-06 2025-06-02 Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3163200A1 (fr)
WO (1) WO2025253065A1 (fr)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467301A (en) 1982-08-27 1984-08-21 Essex Group, Inc. Electric switch having enhanced fault current capability
US4849590A (en) * 1988-04-01 1989-07-18 Kohler Company Electric switch with counteracting electro-electro-dynamic forces
DE10121052A1 (de) * 2001-04-28 2002-10-31 Moeller Gmbh Strombegrenzender Leistungsschalter
FR2897469A1 (fr) * 2006-02-13 2007-08-17 Legrand France Dispositif de commutation electrique aux contacts electriques renforces
EP1850361A1 (fr) * 2006-04-28 2007-10-31 Legrand France Actionneur sensible à une surintensité électrique et à déclenchement rapitde, et application
DE102010036215A1 (de) * 2010-09-01 2012-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Leistungsschalter
US20130021121A1 (en) * 2011-07-18 2013-01-24 Anden Co., Ltd. Relay
US20140035705A1 (en) * 2011-07-18 2014-02-06 Anden Co., Ltd. Relay
CN107946098A (zh) * 2017-12-28 2018-04-20 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） 开关的触头系统
EP3979279A1 (fr) 2020-09-30 2022-04-06 ABB Schweiz AG Contacteur électrique

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467301A (en) 1982-08-27 1984-08-21 Essex Group, Inc. Electric switch having enhanced fault current capability
US4849590A (en) * 1988-04-01 1989-07-18 Kohler Company Electric switch with counteracting electro-electro-dynamic forces
DE10121052A1 (de) * 2001-04-28 2002-10-31 Moeller Gmbh Strombegrenzender Leistungsschalter
FR2897469A1 (fr) * 2006-02-13 2007-08-17 Legrand France Dispositif de commutation electrique aux contacts electriques renforces
EP1850361A1 (fr) * 2006-04-28 2007-10-31 Legrand France Actionneur sensible à une surintensité électrique et à déclenchement rapitde, et application
DE102010036215A1 (de) * 2010-09-01 2012-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Leistungsschalter
US20130021121A1 (en) * 2011-07-18 2013-01-24 Anden Co., Ltd. Relay
US20140035705A1 (en) * 2011-07-18 2014-02-06 Anden Co., Ltd. Relay
CN107946098A (zh) * 2017-12-28 2018-04-20 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） 开关的触头系统
EP3979279A1 (fr) 2020-09-30 2022-04-06 ABB Schweiz AG Contacteur électrique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3163200A1 (fr) 2025-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0239460B1 (fr) Disjoncteur électrique à tenue diélectrique ameliorée
EP2178099B1 (fr) Appareil de commutation electrique de haute ou moyenne tension de deux interrupteurs comprenant des moyens d'entrainement communs aux contacts mobiles des interrupteurs
FR2808117A1 (fr) Appareillage electrique de coupure comportant une ampoule a vide et une liaison electrique flexible
EP1115132B1 (fr) Pôle pour disjoncteur électrique, muni d'une chambre d'extinction d'arc à écrans diélectriques
EP1139368B1 (fr) Appareillage électrique de coupure multipolaire muni d'un mécanisme d'entrainement et de modules de coupure
EP1139367B1 (fr) Module de coupure comportant une ampoule à vide et des moyens de fixation, et appareillage electrique de coupure comportant un tel module
EP3210225A1 (fr) Dispositif de coupure d'arc électrique
EP1115131B1 (fr) Pôle pour discjoncteur électrique muni d'une chambre d'extinction d'arc large
EP0306382B1 (fr) Dispositif de coupure pour disjoncteur électrique multipolaire à contacts multiples
FR2722912A1 (fr) Interrupteurs electriques moyenne tension
EP1376634A1 (fr) Ampoule à vide pour un appareil de protection éléctrique tel un interrupteur ou un disjoncteur
WO2025253065A1 (fr) Dispositif de coupure à forte tenue électrodynamique et fort pouvoir de coupure
EP0932176B1 (fr) Chambre de coupure pour disjoncteur à auto-expansion et arc tournant
EP0148058B1 (fr) Disjoncteur miniature à tenue diélelectrique améliorée
CA1130352A (fr) Chambre de soufflage pour appareil electrique limiteur de courant
EP3261105B1 (fr) Appareil électrique de protection de ligne
EP0768692A1 (fr) Dispositif électrique à gaz isolant et à autoexpansion
EP1764811B1 (fr) Dispositif de coupure comportant une chambre d'extinction d'arc de taille réduite
FR2575589A1 (fr) Interrupteur electrique a ecran
EP0657907B1 (fr) Dispositif de rupture de courant d'appareil interrupteur notamment pour contacteur ou contacteur-disjoncteur
EP2409310A1 (fr) Conducteur simplifié pour appareillage electrique et appareillage electrique comportant au moins un tel conducteur
EP2771897B2 (fr) Chambre de coupure dotée d'un tube limitant l'impact de la génération de particules et appareillage électrique de coupure équipé d'une telle chambre de coupure
FR2648615A1 (fr) Perfectionnements aux interrupteurs a coupure automatique, notamment aux disjoncteurs et disjoncteurs differentiels
FR2815466A1 (fr) Dispositif de commutation
FR2745118A1 (fr) Interrupteur ou disjoncteur a vide

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25734023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1