Brevet FR2116438A1 — publié le 19720713

L'invention concerne un disjoncteur de protection en particulier contre les courants de défaut, constitué par un entraîneur monté mobile autour d'un axe de rotation et destiné à dégager un levier de décliquetage d'un verrou, par 5 un électro-aimant de retenue pourvu d'une armature agissant sur l'entraîneur et par un accumulateur d'énergie de déclenchement de préférence un ressort agissant sur l'entraîneur et sur l'armature de l1électro-aimant de retenue et dont la ligne d'action est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'entraîneur. 10 Lorsque le disjoncteur de protection est à l'état enclenché, le levier de décliquetage est soumis à un effort d'encliquetage qui est souvent très élevé, si bien que pour le vaincre il faut que le couple exercé par le ressort de déclenchement par l'entremise de l'entraîneur, sur le levier de 15 décliquetage du verrou soit lui-même relativement élevé lors du déclenchement de ce verrou. Il en résulte que l'effort de retenue à exercer sur l'armature de 1'électro-aimant de retenue pour le maintenir enclenché est également élevé de même que, par voie de conséquence, la puissance d'excitation qui doit être 20 injectée dans la bobine d'excitation de 1'électro-aimant de retenue pour libérer l'armature lors du déclenchement^cela implique toutefois que le transformateur différentiel et, partant, le disjoncteur de protection lui-même doivent être de grandes dimensions surtout s'il s'agit d'un disjoncteur de protection 25 contre les courants de défaut - attendu que les enroulements primaires doivent être placés dans le circuit à surveiller -et que son enroulement secondaire, lors de l'apparition d'un courant de défaut, doit alimenter la bobine d'excitation de 1'électro-aimant de retenue. 50 L'invention a , par conséquent, pour objet un disjoncteur de protection ayant des dimensions hors tout aussi réduites que possible, dont 1'électro-aimant de retenue ne doive exercer qu'un effort de maintien minime et dont l'entraîneur soit à même de vaincre, lors du déclenchement du verrou 35 de maintien la force s*exerçant sur le levier de décliquetage. Ce résultat est atteint selon l'invention avec un disjoncteur de protection du type précité par le fait que la distance entre la ligne d'action du ressort de déclenchement et l'axe de rotation de l'entraîneur augmente lors de la rota-^■0 tion de ce dernier dans le sens du déclenchement et lors* du 71 42952 2 2116438 déclenchement du verrou de maintien , cependant que le couple transmis à l'entraîneur augmente. L'invention et ses avantages sont exposés ci-après d'une manière détaillée en se référant au dessin annexé 5 sur lequel : la figure 1 représente en élévation latérale un électro-aimant de retenue pour un disjoncteur de protection dans un boîtier partiellement ouvert ; la figure 2 est une vue de dessus de l'électro-10 aimant de retenue de la figure 1, sans le boîtier ; la figure 3 représente une vue latérale du boîtier fermé contenant 1'électro-aimant de retenue, le disjoncteur de protection étant enclenché ; la figure 4 représente une vue latérale cor-15 respondant à la figure 3, le disjoncteur de protection étant déclenché. Suivant la figure 1, 1'électro-aimant de retenue est disposé dans un boîtier 2 coudé à angle droit. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, l'électro-aimant comprend deux 20 branches juxtaposées 3 et 4 en une matière à haute perméabilité magnétique (par exemple un alliage fer-nickel ayant une teneur ■ en nickel de 70 à 80 % en poids) qui présentent à leurs extrémités les évidements respectifs 5 et 6 qui se font mutuellement face. Dans ces évidements est placé un aimant permanent 75 dis-25 posé de manière que chaque branche s'applique contre line de ses faces polaires. L'armature 8, également constituée en un matériau à haute perméabilité magnétique (par exemple en l'alliage fer-nickel mentionné plus haut) est située à l'autre extrémité des branches 3 et 4, en regard des faces polaires de celles-ci. 30 Cette branche 4 porte, en outre, une bobine d'excitation 9» entre laquelle et l'aimant parmanent 7 se trouve unedérivâtion magnétique qui détermine une haute sensibilité de déclenchement. Cette dérivation se compose de deux saillies 10 et 11 appliquées étroitement l'une contre l'autre et solidaires respectivement 35 des branches 3 et 4. Entre les saillies 10 et 11 est insérée une mince feuille d'une matière ayant une faible perméabilité magnétique, par exemple une feuille d'aluminium d'une épaisseur de 10 microns. Les branches 3 et 4 sont fixées l'une à l'autre par une vis transversale 36. ^"0 L'armature 8 est supportée par un bras 13 71 42952 5 2116438 comportant un étrier 30 à deux branches 31 percées chacune d'un orifice 32 formant support et montées mobiles en rotation autour d'un arbre 14, lui-même monté mobile en rotation dans une traversée ménagée dans la paroi latérale 16, partiellement 5 représentée sur la figure 1 du boîtier 2, de sorte que l'arbre est perpendiculaire aux branches 3 et 4 et au plan du dessin de la figure 1. L'axe de rotation, coïncidant avec l'axe longitudinal de l'arbre 14, de l'armature 8, est donc également perpendiculaire au plan du dessin sur la figure 1. 10 Dans le boîtier 2, le ressort de torsion 33 concentrique à l'arbre 14 et prenant appui sur le boîtier 2 et sur le bras 13 de l'armature 8 tend à faire tourner cette dernière en direction des faces polaires des branches 3 et 4. L'arbre 14 est en outre muni, à l'intérieur du boîtier 2, d'une 15 cheville 34-, qui n'entraîne le bras 13 que lorsque l'arbre 14 tourne dans le sens du déclenchement suivant la flèche 28. La flèche 15 symbolise l'effort exercé par les branches 3 et 4 de 1'électro-aimant pour retenir l'armature 8 à l'état enclenché.Sur la figure 1, l'armature 8 est repré-20 sentée par "une ligne pleine dans la position enclenchée, tandis que la position occupée par l'armature 8 après le déclenchement du disjoncteur de protection est représentée par une ligne tiretée. Comme le montre la figure 3 qui représente 25 1'électro-aimant de retenue avec disjoncteur de protection à l'état enclenché, un entraîneur 17, susceptible de tourner autour de l'axe de rotation de l'armature 8 et destiné à agir sur non represente un levier de décliquetage 18 d'un verrou/est monté à l'extérieur sur la paroi latérale 16 du boîtier 2. Une autre cheville 35» 30 disposée entre deux languettes 17a solidaires de 1'entraîneur 17 et fixée à l'arbre 14, en dehors du boîtier 2, permet à l'entraîneur 17 de faire tourner l'arbre 14 dans les deux sens de rotation. Le levier de décliquetage 18 est entraîné en rotation par l'entraîneur 17 autour d'un axe 19 perpendiculaire au plan 35 du dessin de la figure 3. Le verrou, non représenté, est disposé d-ns le disjoncteur de protection de façon que l'arbre 14 et par conséquent l'axe de rotation de l'armature 8, soit fixe et parallèle à l'axe 19. Le levier de décliquetage 18 est assujetti à un arbre 18a dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe de 40 rotation 19 et qui est monté mobile en rotation autour de son 71 42952 4 2116438 axe longitudinal sur le verrou non représenté. Cet arbre 18a comporte vin segment 18b, sur lequel vient s'appliquer un cliquet 20 solidaire du verrou et monté pivotant autour d'un axe 21 parallèle à l'axe de rotation 19. Le cliquet 20 exerce sur 5 la surface latérale du segment 18b, à l'état enclenché du disjoncteur, un effort d'encliquetage considérable dans le sens de la flèche 22. A l'extrémité d'un bras 23 de l'entraîneur 17 et sur un ergot fixe 24 solidaire de la paroi latérale 16 du 10 boîtier 2 de 1'électro-aimant de retenue est fixé, en guise de ressort de déclenchement, un ressort de traction constitué par un ressort hélicoïdal 25 orienté perpendiculairement à l'axe de rotation de l'armature 8. La ligne d'action 26 de ce ressort' 25 est donc perpendiculaire à l'axe de rotation coïncidant avec 15 l'axe longitudinal de l'arbre 14, de l'armature 8 et, à l'état enclenché du disjoncteur de protection, où l'armature 8 s'applique contre les faces polaires des branches 3 et 4, se trouve à une distance de cet axe de rotation. Le ressort 25 présente avantageusement, à proximité de l'arbre 14, un pontet 271 20 qui réserve la place nécessaire pour l'arbre 14, en particulier à l'état enclenché de 1'électro-aimant de retenue. La ligne d'action 26 du ressort hélicoïdal est prévue de manière que ce ressort tende à faire tourner l'entraîneur 17 dans le sens du déclenchement de l'armature 8, indiqué par la flèche 28. 25 En outre, le ressort hélicoïdal 25 est situé sur le côté de l'arbre 14 où la distance entre la ligne d'action 26 de ce ressort et l'axe longitudinal, coïncidant avec l'axe de rotation de l'armature 8 de l'arbre 14, augmente lorsque l'armature 8 tourne dans le sens du déclenchement suivant la flèche 28, vers 50 la position représentée en ligne tiretée sur la figure 1 et correspondant à l'état déclenché. La figure 4 met en évidence le processus de déclenchement de 1'électro-aimant de retenue. Lorsque, à la suite du passage d'un courant de défaut dans les enroulements primai^ 35 res du transformateur différentiel non représenté monté dans le disjoncteur de protection et dont l'enroulement secondaire a-boutit à la bobine d'excitation 9» les branches 3 et 4 de 1'électro-aimant de retenue libèrent l'armature 8, cette dernière ainsi que l'entraîneur 17, sous l'effet du ressort héli-^0 coïdal 25 exerçant une traction à 1'encontre du ressort de 71 42952 5 2116438 torsion 33» sont entraînés en rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre 14 dans le sens de la flèche 28. Gomme on peut le voir, la distance &2 entre la ligne d'action 26 et l'axe de rotation, coïncidant avec l'axe longitudinal de l'ar-5 bre 14, de l'armature 8 est, lors de 1'actionnement du levier de décliquetage 18 par l'entraîneur 17» notablement plus grand que la distance correspondante a^ à l'état enclenché selon la figure 3. Le ressort hélicoïdal 25 est avantageusement disposé de manière que, lors de la rotation de l'entraîneur 17, depuis 10 la position d'enclenchement suivant la figure 3 jusqu'à la position correspondant au déclenchement du verrou de maintien, non représenté, son allongement reste faible, voire nul. C'est également pour cette raison que l'effort de traction du ressort hélicoïdal 25 ne varie pratiquement pas lorsque l'armature 15 8 pivote vers la position de déclenchement ; bien que ce ressort hélicoïdal 25» étant donné la distance ag relativement élevée se produisant lors du déclenchement du disjoncteur transmet à 1'entraîneur 17 un couple notablement plus important que celui intervenant à l'état enclenché selon la figure 3 où la 20 distance a-^ est très petite. Il s'ensuit que, lors du déclenchement du disjoncteur de protection, l'entraîneur 17 transmet au levier de décliquetage 18 un effort suffisant pour vaincre l'effort d'encliquetage engendré par le verrou de maintien et s'exerçant suivant la flèche 22, de sorte que le levier de dé-25 cliquetage 18 est tourné par l'entraîneur 17 dans le sens de la flèche 37 et que le cliquet 20 se dégage du segment 18b, en libérant le verrou de maintien, non représenté. L'effort d'encliquetage 22 et l'effort de traction du ressort hélicoïdal 25 restant pratiquement égaux à 30 eux-mêmes, le couple transmis par le ressort hélicoïdal 25, à l'état enclenché, à l'arbre 14 et à l'armature 8 ainsi que 1 ter-fort de retenue 15 devant être exercé par les branches 3 et 4 de l'électro-aimant de retenue soir l'armature 8 sont d'autant plus petits que la ligne d'action 26 à l'état enclenché, se 55 rapproche de l'axe de rotation, coïncidant avec l'axe longitudinal de l'arbre 14, de l'armature 8, c'est-à-âire que la distance a-^ est plus petite. Pendant le déclenchement du verrou, non représenté, qui se produit après que le cliquet 20 a glissé du seg-^0 ment 18b, l'entraîneur 17 est tourné dans le sens opposé à la 71 42952 6 2116438 flèche 28-, jusqu'au-delà de la position d'enclenchement représentée sur la figure 3» par l'arbre de manoeuvre, non représenté, du disjoncteur de protection, arbre qui porte les contacts mobiles et qui agit sur l'entraîneur par l'entremise 5 d'un élément de liaison, également non représenté, engagé sur le crochet 29 de l'entraîneur 17. De ce fait, la cheville 14 s'écarte du bras 13, de sorte que l'armature 8 peut être appliquée de façon sûre, par le ressort de torsion 33» contre les faces polaires des branches 3 et 4. 10 La distance maximale du pontet 27 du ressort hélicoïdal 25 par rapport à la ligne d'action 26 de ce ressort, est avantageusement inférieure à la moitié du diamètre de l'arbre 14. Comme le. pontet 27» sur les figures 3 et 4 est parallèle à la ligne d'action 26, il se trouve partout à 15 une même distance a^ de cette ligue d'action, distance qui est inférieure à la moitié du diamètre de l'arbre 14. La ligne d'action 26 se trouvant du même côté du pontet 27 que l'arbre 14, il s'ensuit que ce dernier, après le déclenchement du disjoncteur de protection, empêche la ligne d'action 26 de pas-20 ser brusquement du côté de l'axe longitudinal de l'arbre 14 où se trouve le pontet 27» vers l'autre côté de cet axe et que le ressort hélicoïdal 25 n'exerce finalement sur l'entraîneur 17 un couple tendant à faire tourner cet entraîneur dans le sens opposé à celui de la flèche 28. On a donc l'assurance que le 25 ressort hélicoïdal 25» fait bien«pivoter l'entraîneur dans le sens de la flèche 28 pour le ramener à la position d'enclenchement représentée sur la figure 3» lorsque, à la suite de 1'actionnement d'un organe de manoeuvre manuel, xron représenté, le disjoncteur de protection est réenclenché et que l'élément 30 de liaison, non représenté, engagé sur le crochet 29» est libéré par l'arbre de manoeuvre, également non représenté. 71 42952 7 2116438 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur de protection, en particulier contre les courants de défaut, constitué par un entraîneur monté mobile autour d'un axe de rotation et destiné à dégager un le-' 5 vier de décliquetage d'un verrou, par un électro-aimant de retenue pourvu d'une armature agissant sur 1'entraîneur, et par un accumulateur d'énergie de déclenchement, de préférence un ressort agissant sur l'entraîneur et sur l'armature de l'électro-aimant de retenue et dont la ligne d'action est perpendicu-10 laire à l'axe de rotation de l'entraîneur, caractérisé par le fait que la distance entre la ligne d'action du ressort de déclenchement et l'axe de rotation de l'entraîneur augmente lors de la rotation de 11entraîneur dans le sens du déclenchement et lors du déclenchement du verrou de maintien, cependant que le 15 couple transmis à l'entraîneur augmente» 2. Disjoncteur de protection suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'entraîneur et l'armature de 1'électro-aimant de retenue sont montés mobiles autour d'un axe de rotation commun fixe ; que l'accumulateur 20 d'énergie de déclenchement est constitué par un ressort hélicoïdal attaché à l'entraîneur ou à l'armature et dont la ligne d'action est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'entraîneur et de l'armature et passe à une certaine distance de cet axe ; et que ce ressort hélicoïdal est situé sur le cSté de 25 l'axe de rotation de l'entraîneur et de l'armature où la distance entre sa ligne d'action et l'axe de rotation augmente lorsque 1'entraîneur tourne dans le sens du déclenchement. 3. Disjoncteur de protection suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'armature est fixée 30 à un bras monté sur un arbre commun avec 1'entraîneur, arbre dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe de rotation de 1'entraîneur et de l'armature, et que le ressort hélicoïdal présente à proximité de l'arbre un pontet dont la distance maximale de la ligne d'action du ressort hélicoïdal est inférieure 35 au demi-diamètre de l'arbre.