Brevet FR2100549A1 — publié le 19720324

L'invention concerne un disJoncteur de sécurité, à dispositif iifférentiel, de haute sensibilité, et plus particulièrement un tel appareil, qui d'une part n'occupe qu'un faible encombrement compte tenu des. fonctions réalisées et de l'intensité traversante, et qui d'autre part autorise une fabrication économique. Le disjoncteur selon l'invention est un ensemble qui comprend une pluralité d'organes, savoir: 10) Un mécanisme de type connu, commandant manuellement l'ouverture ou la fermeture des contacts et l'ouverture automatique de ces derniers, sous l'action du dispositif soit différentiel, magnétique ou thermique. 20) Deux contacts fixes et mobiles, actionnés par le dit mécanisme. 30) Un transformateur différentiel traduisant le déséquilibre. 4 ) Un déclencheur de type à collage d'armature alimenté électriquement directement par le secondaire du transformateur différentiel. 50) Un relais magnétique à maximum de courant. 60) Un relais thermique à maximum de courant à action temporisée. 70) Un dispositif de changement de calibre permettant d'ajuster commodément les intensités traversant les relais thermique et magnétique. 80) Un dispositif d'essai de vérification. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé,- d'une part, par une exécution particulière des susdits contacts fixes et mobiles et par une exécution particulière du susdit transformateur différentiel, et, d'autre part par une structure d'assemblage et de montage particulière. Succinctement, la.susdite exécution des contacts fixes et mobiles est caractérisée en ce que, à la fermeture, le couteau portant le contact mobile vient, par rotation autour d'un axe fixe, mettre le contact mobile en contact avec le contact fixe, puis applique, par translation, le contact mobile sur le contact fixe avec la force adéquate et réglable et avec un léger coulissement d'un contact sur l'autre. ainsi, à l'ouverture, ledit coulissement rompt les éventuels soudages des contacts, puis ladite rotation écarte les contacts à grande vitesse. Succinctement, la susdite exécution du transforma our différentiel est caractérisée en ce que, sur le noyau torique, les quelques spires d'un des deux primaires sont exécutées en fil méplat émaillé, les spires (en meme nombre) de l'autre primaire sont exécutées en cabale souple, isolé par exemple par un enrubannage au mylar, et le secondaire est un simple passage d'un fil fin. Ainsi, le deuxième primaire se loge sans difficulté entre les spires du premier primaire: ceci réduit d'une façon considérable le dimensionnement du noyau torique, donc son prix, et son encombrement qui permet ladite structure d'assemblage. Succinctement, ladite structure d'assemblage est caractérisée par deux flasques parallèles, munis d'entretoises et de découpes pour tenir d'une part les organes énoncés et deux blocs de connexions (un à chaque extrémité du montage), l'ensemble étant assemblé par quatre vis réunissant les deux flasques. La distance entre les flasques, c'est-à-dire la largeur du disjoncteur, est ainsi réduite au diamètre extérieur du transformateur différentiel, diamètre lui-meme très réduit comme déjà énoncé. La profondeur du disjoncteur se réduit à la longueur d'un des leviers portant les contacts mobiles. La longueur du disjoncteur est également réduite comme décrit plus loin. L'invention sera décrite en se référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non limitatifs: - Les figures 1, 2, 3, 4, représentent le disjoncteur selon l'invention: - La figure 1, vu de face; - La figure 2, vu par le côté gauche; - La figure 3, vu par le côté droit; - La figure 4, vu en bout conté sorties; - Les figures 5, 6, 7, représentent, en vue latérale, les contacts en positions:: - ouverte, selon la figure 5; - intermédiaire, selon la figure 6; - fermée, selon la figure 7; - La figure 8 est une perspective schématisant la spire de soufflage formée par les contacts et porte contacts; - La figure 9 est une perspective du transformateur différentiel; - La figure 10 est un schéma de principe, pour montrer le calibrage d'intensité du disjoncteur; - Les figures 11, 12, 13, représentent le dispositif de changemment de calibre en trois positions de réglage différentes. Âvec référence aux figures 1 à 4, qui représentent le dis joncteur: les différents organes constituant l'appareil, assemblés et connectés, sont maintenus en place par deux blocs en matière isolante 1 et 2 supportant les bornes d'entrée 5 et de sortie 6 et deux flasques en matière isolante 3 et 4 comportant des logements appropriés à la fixation et au positionnement des différents éléments.Au moment du montage,après avoir mis en place les différents éléments dans leurs logements, l'ensemble des blocs 1 et 2 et des flasques 3 et 4 est maintenu par 4 vis de fixation 7; en particulier, chacun des blocs 1 et 2 est muni, sur chaque flanc, de deux tétons 8 se logeant dans des découpes appropriées des flasques 3 et 4 (figures 2 et 3)o Cette disposition assure une grande sécurité d'isolement entre les différents organes et une évidente économie de moyens dans la fixation des divers éléments. Le mécanisme commandant manuellement les contacts par un bouton 9 est un mécanisme à genouillère, d'un type en lui-même clas sique, et qui ne sera donc pas autrement décrit. Avec référence aux figures 5, 6, 7, qui représentent,envue latérale, les contacts en positions ouverte (figure 5), intermédiaire (figure 6), et fermée (figure 7)-; lm axe isolant cylindrique 11 solidaire d'un des deux flasques 3-4 est utilisé pour assurer la rotation et le guidage des deux couteaux mobiles 12. Deux ressorts d'ouverture 13, placés près de l'axe de rotation 11, sont maintenus en place chacun par deux encoches 14, pratiquées dans les couteaux 12 et par un logement 15 pratiqué dans le bloc isolant d'entrée 1; ces deux ressorts ont pour but de maintenir les deux contacts mobiles normalement ouverts. En manoeuvrant le mécanisme pour la fermeture (figure 5) on provoque le déplacement d'une bielle isolante 16 dont le point d'application est situé sur le contact symétriquement à l'axe 11 par rapport au point d'application du ressort 13. L'action de la bielle 16 comprime le ressort 13 mais, dans un premier temps, c'est le contact 17 du couteau mobile 12 qui décrit un arc de cercle par rapport à-l'axe Il. Dès que le contact mobile 17 entre en contact avec le contact fixe 18 (figure 6) la rotation est interrompue et le ressort 13 s'écrase. Le couteau 12 s'éloigne de son axe de rotation Il en s'appuyant sur un talon 19, l'effort exercé par le ressort 13 d'une part et la bielle 16 d'autre part étant récupéré dans le rapport des bras de levier pour assurer la pression de contact au point (17-18). Une vis 21 placée derrière le contact fixe 18 permet en agissant sur l'éloignement des contacts, de régler la pression et tordre d'ouverture des contacts; les deux vis 21 sont bien entendu accessibles de l'extérieur, à travers le bloc isolant 1. Le mécanisme se déverrouillant sous l'action par exemple du relais magnétique, la bielle 16 cesse d'appliquer son effort sur le contact. Dans un premier temps, le couteau 12 sous l'action du ressort, revient en appui sur l'axe de rotation Il (figure 6) et la pression de contact diminue jusqu'à devenir nulle. À partir de ce moment et, brutalement, le couteau décrit un arc de cercle en sens inverse de celui décrit lors dé l'enclenchement. Cette disposition offre ltinterêt de briser d'éventuels soudages des pastilles lors de coupure à forte intensité, l'ouverture se faisant en deux temps, d'abord une baisse de pression relativement lente, puis ensuite un décollement brutal et rapide. On notera que, par ces dispositions, les pièces en mouvement sont réduites à la seule bielle de commande16 et à la masse propre des contacts mobiles dimensionnés juste à l'intensité traversante, d'oùX par les réductions des inerties, l'augmentation de la vitesse d'ouverture des contacts. On notera de plus que les contacts fixes 18 et mobiles 17 sont disposés (figure 8) parallèlement paire à paire et, que leurs bases des contacts fixes et mobiles sont suffisament rapprochées pour constituer une pseudo-spire. Dans le cas de forte intensité de passage, cette pseudo-spire cré un champ magnétique qui souffle l'arc à l'extérieur du point d'ouverture de chacun des groupes de contacts. Avec référence à la figure 9: le transformateur selon l'invention est principalement remarquable par son mode de réalisation du bobinage qui permet un rendement élevé et un faible encombrement. En effet le rendement du noyau (généralement torique) du transformateur décrit rapidement en fonction de l'augmentation de son diamètre, et il faut alors compenser la perte par le bobinage d'un plus grand nombre de spires au primaire. Malheureusement la température des enroulements augmente aSDnctan du carré du nombre de spires, et il faut bobiner des conducteurs d'une section plus élevée ce qui conduit à nouveau à augmenter le diamètre du tore etc... Ce processus cumulatif et particu lièrent défavorable, s'inverse et devient particulièrement favorable chaque fois que l'on peut réduire le transformateurX d'où le grand intérêt de réduire au minimum l'encombrement des conducteurs à l'intérieur de la fenêtre, tout en assurant un isolement convenable entre les conducteurs et un équilibrage des champs produits par les enroulements. Dans ce but, le -"cransfor- mateur selon l'invention se compose: - d'un noyau torique 32 protégé par une carapace 33 en matière isolante. - d'un premier enroulement primaire 34 bobiné en fil méplat émaillé sur toute la périphérie de la carapace 33 et prenant ainsi le minimum de place. - d'un deuxième enroulement primaire 36 réalisé en cable souple, isolé par exemple par un enrubannage mince de mylar, les spires de ce deuxième bobinage s'intercalant en partie entre les spires du premier bobinage en fil émaillé. - et d'un secondaire 38 réduit à un simple passage d'un fil isolé, Par ces dispositions selon l'invention on obtient un gain de place considérable et un excellent équilibrage tout en assurant un bon isolement entre les enroulements. À titre purement indicatif, on a obtenu une réduction de l'encombrement dans le rapport de 3 à 1, avec les avantages sus-énoncés permettant en particulier la structure de disjoncteur d'épaisseur réduite. Le déclencheur 41 est d'un type connu en lui-mme, de préférence celui décrit dans le brevet français nO PV. 69 00052 déposé le 6 Janvier 1969 au nom de la Demanderesse, et ne sera donc pas autrement décrit. a place dans le disjoncteur est visible sur les figures 1 et 3. Le relais magnétique 42 est d'un type en lui-meme connu. Il comprend une bobine et un noyau attirant une armature mobile 43 normalement maintenue par un ressort, et qui provoque l'ouverture du mécanisme pour une intensité donnée traversant la dite bobine, et réglable par une vis 44 accessible de l'extérieur; le relais 42 est visible sur les figures 1, 2, et 3. Le relais thermique 46 est dlun type connu en lui-même; il se compose d'une lame bimétallique dont la déformation s'effectue par effet Joule. Son action mécanique est transmise à l'armature mobile 43 du relais magnétique 43 par l'intermédiaire d'une butée en téflon 47 afin d'assurer un isolement convenable et une bonne stabilité en température. Le relais thermique 46 est visible sur la figure 3. Àvec référence à la figure 10: le changement de calibre 51 a pour but de commuter une ou plusieurs, par exemple trois, résistances 52-53-54 montées en shunt à la fois sur l'enroulement de la bobine du relais magnétique 42 et sur la lame bimétallique 46 de manière à conserver quelque soit le calibre une zone de fonctionnement compatible avec l'intensité traversante. Les résistances shunt 52 sont réalisées à partir de fil résistant bobiné sous forme de ressort à spires non jointives, ce qui permet étant donné la facilité d'exécution, de faire des shunts de résistances appropriées permettant d'obtenir des calibres divers. Le dispositif de changement de calibre est monté sur le bloc de sortie 2 t les différents shunts de longueur et de section ap propriées étant disposés cote à côte dans un évidement aménagé dans le bloc. Avec référence aux figures 11, 12, et 13:le dispositif de commutation de shunts s'effectue par le déplacement d'une seule vis 56 (visible aussi figure 4). Il comprend: - Une barrette métallique commune 61 comportant un trou taraudé 62 et 2 trous lisses 63. - Deux plaquettes isolantes 64 et 65. - Une barrette métallique intermédiaire 66 comportant un trou taraudé 67 et un trou lisse 68. - Une barrette terminale 70 comportant un seul trou taraudé. Les barrettes 61, 66, et 70, comportent une cosse à souder (non représentée) utilisée pour raccorder les différents shunts. Le bloc de sortie 71 comporte les logements nécessaires pour positionner et maintenir l'ensemble des barrettes métalliques et des plaquettes isolantes. La lame bimétallique 46 et la bobine 42 du relais magnétique étant connectées en série entre le conducteur venant de 36 et la barrette 61 sont shuntées à demeure par une résistance 52. Une résistance de shunt 53 est connectée entre le conducteur et la barrette 66 mais est isolée de la barrette 61 par la plaquette 64. Une résistance de shunt 54 est connectée entre le conducteur et la barrette 70 mais est isolée de la barrette 66 par la plaquette 65. On décrira rapidement le fonctionnement. - la vis métallique 56 étant engagée dans le trou 62 (figure 11), seul le shunt 52 est en parallèle sur l'ensemble 42-46; - la vis 56 étant engagée dans le trou 63 et vissée dans le trou 67 (figure 12), le shunt 53 se trouve connecté en parallèle sur l'ensemble 42-46-52; - la vis 56 étant engagée dans le trou 63 et vissée dans la plaquette 70 (figure 13), le shunt 54 se trouve connecté en parallèle sur l'ensemble 42-46-52-53. Le disjoncteur est équipé d'un dispositif 11 essai de vérification qui permet de vérifier le bon fonctionnement électrique de l'ensemble. Le bouton 81 (figure 10) ferme un circuit qui est connecté par l'intermédiaire d'une résistance de limitation 82, sur l'une des entrées situées en amont du transformateur différentiel 31 et sur une des sorties de polarité opposée située en aval du dit transformateur. En pressant le bouton on provoque un déséquilibre dans le transformateur 31; ce déséquilibre étant l'équivalent d'un courant de défaut, l'ouverture des contacts est provoquée par la fonction différentielle, qui est ainsi vérifiée. REVENDICÂTIONS 1.- Disjoncteur de sécurité, à dispositif différentiel, à haute sensibilité, comprenant un mécanisme de commande de type connu, deux contacts fixes et deux contacts mobiles actionnés par le dit mécanisme, un transformateur différentiel, un déclencheur du type connu à collage d'armature, un relais magné- tique à maximum de courant d'un type connu, caractérisé en ce que chacun des deux susdits contacts mobiles est monté sur un couteau qui, à la fermeture, d'abord pivote jusqu'à mettre le contact mobile en contact avec son contact fixe, puis se déplace en appliquant le contact mobile sur le contact fixe avec un léger coulissement. 2.- Disjoncteur de sécurité, à dispositif différentiel, à haute sensibilité, comprenant un mécanisme de commande de type connu, deux contacts fixes et deux contacts mobiles actionnés par le dit mécanisme, un transformateur différentiel, un déclencheur du type connu à collage d'armature, un relais magnétique à maximum de courant dtun type connu, un relais thermique à maximum de courant d'un type connu, caractérisé en ce que le transformateur différentiel comprend, sur son noyau torique, un primaire bobiné en fil méplat émaillé, l'autre primaire bobiné en câble souple enrubanné, le secondaire étant un simple passage d'un fil isolé. 3.- Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux flasques parallèles, munis d'entretoises et de découpes tenant les organes susdits et deux blocs de connexions, un à chaque extrémité, l'ensemble étant assemblé par quatre vis réunissant les deux flasques. 4.- Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux flasques parallèles, munis d'entretoises et de découpes tenant les organes susdits et deux blocs de connexions, un à chaque extrémité, l'ensemble étant assemblé par quatre vis réunissant les deux flasques. 5.- Disjoncteur selon les revendications 1 et 2. 6.- Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux flasques parallèles, munis d'entretoises et de découpes tenant les organes susdits et deux blocs de connexion, un à chaque extrémité, l'ensemble étant assemblé par quatre vis réunissant les deux flasques. 7.- Disjoncteur selon l'une des revendications 1, 3, 5 6, caractérisé en ce que un axe isolant commun assure la rotation et le guidage des deux couteaux mobiles au moyen d'une découpe en demi-cercle avec tslonpratiquée dans chaque couteau, chaque couteau étant muni d'un ressort travaillant en compression et agissant sur le couteau près dudit axe et du coté du point d'action dudit mécanisme de commande. 8.- Disjoncteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un changement de calibre, constitué par trois plaquettes isolées entre elles, pouvant Btre connectées par deux ou par trois au moyen d'une vis dépla çable en connectant ainsi un nombre correspondant de résistances en parallèle sur les dits relais à maximum de courant, ces résistances étant des bobines de fil résistant. 9.- Disåoncteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'essai de vérification, constitué par-un bouton insérant une résistance entre l'entrée d'un primaire et la sortie de l'autre primaire du transformateur différentiel.