Brevet FR2128045A1 — publié le 19721020

L'invention concerne un relais de contrôle de l'intensité absorbée dans une installation, coupant un circuit dérivé quand l'intensité totale prise au réseau devient trop élevée, puis opérant périodiquement un test sur le contrôle d'intensité jusqu'à ce qu'il soit possible de réinsérer le circuit dérivé sans faire déclencher le disjoncteur principal placé en tête de l'installation. Un tel relais de contrôle est appelé relais de délestage. Dans les installations domestiques, la mise en service de certains appareils tels que cuisinières, machine à laver, lavevaisselle, etc..., cause un appel de puissance important mais de durée réduite. Si au même instant d'autres appareils sont déjà en service, notamment des appareils de chauffage électrique ou des chauffe-eau, il peut y avoir dépassement de la puissance souscrite par l'abonné, ce qui provoque le déclenchement du disjoncteur principal. Cet incident, toujours désagréable la nuit, ne l'est pas moins le jour, surtout si l'installation comporte des appareils programmés tels que des cuisinières électriques. On est donc amené à brancher certains appareils ayant des fonctionnements de longue durée, en particulier les appareils de chauffage, sur un circuit particulier commandé par un relais de délestage.On connait déjà des disjoncteurs à réenclenchement automatique qui font plusieurs essais de réenclenchement avant disjonction définitive, le temps d'essai étant déterminé par la durée de refroidissement d'un bilame avec rétablissement brusque d'un CiTC-Uit de commande par un contact muni d'un aimant. Un tel appareil ne convient pas pour délester le circuit principal en coupant un circuit dérivé. En outre, le temps de rétablissement en circuit d'un disjoncteur, qui est conditionné par un temporisateur à fonction thermique, est difficile à réaliser pour des temps longs et peut varier avec la tempé rature ambiante. Pour tester sur plusieurs minutes un circuit de puissance on peut imaginer aussi d'utiliser des systèmes d'horlogerie à contact.Mais ceux-ci sont encombrants et coûteux et il faudrait combiner l'horloge à contacts avec un relais de réenclenchement sur le relais de délestage, ce qui serait compliqué. L'invention écarte les inconvénients qui viennent d'être mentionnés. Elle donne la possibilité de construire un relais qui, dès que la puissance totale souscrite est dépassée, coupe automatiquement l'alimentation das appareils dont la mise horscircuit momentanée n' apporte pas de gêne appréciable, et qui rétablit au ttomatiquement cette alimentation dès que le risque de dépassement a disparu. Ainsi l'abonné peut à tout instant utiliser au mieux la totalité de la puissance mise à sa disposition. Le relais disjoncteur de l'invention est du type dans lequel un circuit dérivé d'une installation domestique est disjoncté pour délester l'installation générale, d'après la charge détectée sur cette installation par un organe de mesure du courant total, qui agit sur un déclencheur coupant par au moins un contact ledit circuit dérivé.Selon l'invention, le déclencheur est muni d'un contact se fermant à l'état déclenché, qui met en marche un moteur réducteur, et l'embecquetage du déclencheur est disposé pour libérer un organe à levier soumis à une force de rappel, cet organe à levier, d'une part commandant par une came les contacts du déclencheur, d'autre part étant muni d'un bras de réarmement, tandis que le moteur réducteur peut en tournant entraîneur une masselotte formant pendule, ledit pendule étant muni d'un bras qui, lorsque le pendule, poussé par un maneton du moteur, dépasse le sommet de sa course et poursuit celle-ci en chute libre, rencontre le bras de réarmement lequel ramène son levier en position d'accrochage où il demeure, si dans l'intervalle l'organe de mesure du courant n'agit plus sur le déclencheur.Le bras du pendule est équipé d'un ergot de rencontre pour le bras de réarmement, et l'axe du bras du pendule fait avec celui de la tige de celui-ci un angle décalé en arrière par rapport au sens de rotation du moteur, de sorte que l'ergot n'agit sur le bras de réarmement qu'aprés une fraction de chute de la masselotte, développant ainsi une énergie cinétique qui se communique au levier de déclencheur ment à l'encontre de la force de rappel. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'une forme de réalisation à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés suivants La figure 1 est un schéma du circuit d'installation avec relais de délestage. La figure 2 est une vue frontale du relais. La figure 2a est une vue de détail montrant l'embecquetage à l'état déclenché. La figure 3 est une vue de dessus du relais. La figure 4 est une vue en bout, en coupe IV-IV de a figure 1. La figure 5 est une vue partielle en coupe V-V de la figure t La La figure 6 est une vue latérale en coupe VI-VI de la figure La figure 7 est une vue simplifiée selon VII de la figure 1, r le pendule étant à lsétat de repos et le relais enclenché, La figure 8 est une vue semblable à la figure 7, mais avec le relais déclenché et la masselotte au début de sa chute libre, La figure 9 est une vue semblable à la figure 7, mais avec le relais réenclenché et la masselotte à la fin de sa course. Un disjoncteur principal D représenté à la figure 1 a été considéré alimenté en courrant monophasé. Il contrôle la puissance délivrée à l'installation, d'une part sur un conducteur direct 1, d'autre part sur un conducteur 2 joignant le relais de délestage désigné dans l'ensemble par 3. Le conducteur 2 est relié à un organe de contrôle d'intensité totale 4, en l'espèce une bilame. La sortie de la bilame 5 est branchée sur un conducteur 5 qui alimente une partie P de l'installation considérée comme prioritaire, c'est-à-dire non interrompue par le relais de délestage. Au contraire une dérivation reliée au conducteur 5 passe par un interrupteur 6, qui peut couper le courant dune ligne C lequel sera interrompu par le relais si la puissance totale appelée devient trop grande. L'interrupteur 6 est commandé par un déclencheur 7 sous la dépendance de la flexion de la bilame 4. La constitution du relais 3 est montrée par les figures 2 et suivantes. Sommairement, et selon la figure 2, le relais de délestage comprend, de gauche à droite, trois parties : un bloc de contact commandé par came, un mécanisme declencheur et de réenclenchement, un moteur réducteur. Sur la figure 3 les repères 10, 11, 12, dési g'eit respectivement ces trois parties. Le bloc à contacts, désigné dans l'ensemble par 10 comprend un socle 8 en matière moulée avec des cloisonnements en avant et en arrière pour loger des lames de contacts. Ces lames sont du type à paillette, dont l'etre- mité est actionnée par une came constituée d'un arbre cylindrique 9, ces extrémités reposant dans une encoche lolzgitudinale 13 faisant office de came. L'arbre 9 est solidaire du mécanisme déclencheur, comme on le verra dans la suite. La figure 4 fait apparat- tre immédiatement la construction de l'interrupteur 6 de la figure 1. De part et d'autre du bloc isolant 8 sont placés un contact fixe 14 et un contact mobile 15, le bout de la languette flexible, qui forme le support de contact 15, reposant dans le creux de l'encoche 13, et dans cette position les contacts 14, 15 dotant fermés. Le bloc 8 est fixé sur le châssis du relais qui comprend un cadre 17 en acier se terminant sur la droite (fig.2) par deux pattes 17a, 17b pouvant se fixer dans un boîtier non représenté. Le cadre 17-porte une traverse en forme de C, 19 placée un peu en dessous de son milieu et qui complète l'ossature de l'e pareil.Sur la face latérale gauche 16 de la traverse 19 est fixé un bloc isolant 18 qui porte les barrettes de connexion 20a, 20b de la bilame 20 reposant sur ce bloc. Ces barrettes constituent les bornes de raccordement des conducteurs 2 et 5 vus à la figure 1. Le bloc de contacts 10 comporte également à sa droite un ensemble de contacts fixe et-mobile situés d'un seul côté de ce bloc. Selon la figure 5 une lame 21 et une lame 22 porteuses de plots de contacts en vis-à-vis, mais séparées l'une de l'autre, sont reliées à leur base par une vis 24 montée dans une cavité du bloc 8, un isolement étant réalisé entre les deux lames par un dispositif usuel d'entretoise et collerette isolantes 25. L'extrémité de la lame flexible 21 repose dans la rainure 23 de la came 9. Par comparaison des figures 4 et 5 on constate que si l'arbre 9 tourne d'un angle d'environ 150 dans le sens antihoraire les contacts 14 et 15 vont s'ouvrir et les contacts 21-22 vont se fermer. Les contacts 21-22 sont branchés d'une part sur le conducteur 5 qui est la phase du réseau, d'autre part sur le moteur-réducteur qui sera décrit ci-après. La deuxième borne de ce moteur sera reliée à l'autre borne du réseau, c'est-à-dire le conducteur 1.L'arbre 9 repose par deux tourillons 9a, 9b d'un côté sur le bloc à contacts 8, de l'autre côté sur un contre-coude vertical du cadre 17 (voir figure 2a). De ce dernier côté libre 9 est rendu solidaire par un écrou 26 du levier de déclenchement 30, 27 à plusieurs contrecoudes, la partie 30 étant une plaquette verticale directement éfixée par cet écrou. La plaquette 30 et le levier 27 apparaissent également en vue latérale sur les figures 7, 8 et 9 où l'on voit un appendice 29 en haut de la plaquette 30, qui sert à accrocher un ressort 31 attaché à une potence 32. La potence 32 est fixée par des vis à la branche centrale du châssis 17. Le levier 27 se prolonge vers le bas par une partie sensiblement parallèle à la plaquette 30, puis faisant un nouveau coude, par un bras de réarmement 33 oblique vers le bas.La partie 30, tournant autour de lraxe 00' de l'arbre à came, porte une équerre d'encliquetage 28 qui se déplace angulairement devant le bec 34 du déclencheur, ce bec faisant partie de la butée de déclenchement 35. Celle-ci est une plaquette de tôle découpée, dont le plan est parallèle à le 00', et qui peut pivoter sur un axe 36 situé sur une queue dléq r- re 37 fixée sous la branche supérieure du cadre 17.La plaquette 35 comprend aussi une découpure vers la gauche (figure 2 et 2a) 40 de manière à former l'enbecquetage 34 d'accrochage avec l1é- querre 28 et, à la partie inférieure, une butée pointue 41 qui vient heurter la face verticale de la plaquette IjO. Un prolongement 42 est soudé, soit en haut, soit latéralement, sur la pièce 35, de manière à recevoir l'action de l'extrémité de la bilame qui par construction se trouve placée à l'opposé de la pièce rotative 35 par rapport au levier 27. Le prolongement 42 se termine par un siège de butée 43 qui est une pastille dure et polie, par exemple en verre, sertie dans un bouton métallique. Le siège 43 est frappé par l'extrémité de la vis 44 qui se trouve sur la partie centrale coudée 45 de la bilame.Cette vis est montée dans une collerette élastique fendue soudée à lX bilame, cette colle- rette agissant en frein contre les vIbrations. On remarque que la vis 44 et la direction du plan du siège 43 sont disposés pour que la tangente en leur point de rencontre passe sensiblement par l'axe 3b de pivotement de la pièce 35, cela pour améliorer le couple moteur transmis à cette pièce. me châssis porte par sa traverse 19, muni de deux pattes recourbées parallèlement au châssis, le moteur-réducteur 46 dont l'arbre de sortie 47 tourne très lentement, par exemple un tour en 10 ou 15 minutes. L'arbre 47 est muni d'un maneton 48 terminé par un doigt 49 et dont la course circulaire est montrée par la fIge. b.Le maneton 48 tourne dans le sens horaire et son doigt est disposé pour rencontrer une face latérale d'une masselotte 5G montée en pendule. Le montage du pendule 50 apparaît sur les figures 2 et 7.Un axe 51, coaxial avec l'axe 47 de sortie du moteur, est rivé sur le châssis 17 et il porte en rotation libre une pièce décolletée 52 sur laquelle est sertie la tige 53 du pendule 50. Cette tige est solidaire d'un bras d'actionnement 54, qui est décalé arçulai- rement derrière la tige dans le sens de fonctionnement F1. Comme déjà mentionné, le levier 27 est muni du bras de réarmement 33, qui est disposé pour être rencontré par un ergot 55 du bras de réarmement. Une butée fixe 56 en forme de téton est solidaire du châssis pour limiter le basculement du bras 33. Dans la position représentée sur la figure 2, le déclencheur est armé par le contact en prise du bec 34 avec l'équerre 28, ce qui correspond à la position montrée par la figure 7 du levier 30 27, 33, tandis que le ressort 31 est tendu. La bilame est alors à l'état froid, l'installation n'étant pas surchargée. Si une surcharge du courant total intervient, le relais va fonctionner comme il suit. La bilame se cambre et la vis 44 va rencontrer le siège 43 qu'elle pousse. La pièce 35 va reculer à l'encontre de son ressort de rappel 39, et le bec 34 va finir par se dégager de la plaquette 28. Alors qla plaquette 30 sous la tension du ressort 31 tourne dans le sens horaire jusqu'à ce que le bras de réarmement 33 rencontre sa butée 56 (voir figure 8).En même temps, l'arbre à came 9 coupe le contact 14-15 (interrupteur 6 de la figure 1) opérant le délestage, et il ferme les contacts 21-22 mettant en circuit le moteur-réducteur. Le maneton du moteur 49 commence à tourner en partant de la position où il s'était précédemment arrêté sur son cycle. Au bout d'un certain temps le doigt 49 rencontre une face du pendule 50 qu'il entraîne depuis la position inférieure de ce pendule. Celui-ci est ainsi remonté sur un demitour qu'il dépasse légèrement jusqu'à ce que sa masse P agissant sur le centre de gravité le fasse chuter, comme montré figure 8. Grâce au décalage angulaire du bras 54 par rapport à la tige du pendule l'ergot 55 ne peut emmener immédiatement le bras de réarmement 33. il existe une course circulaire alpha de préparation (figure 8) pendant laquelle la masselotte 50 acquiert une énergie cinétique. Cette énergie est ensuite transmise quelque peu brutalement au levier 27 lorsque l'ergot 55 rencontre le bras 33. Cela produit un entraînement franc de l'arbre 9 qui est réenclenché comme le montre la figure 9 dans laquelle la plaquette 28 est ramenée sous le bec 34 du déclencheur. il existe alors deux possibilités. Si l'installation est toujours surchargée, la bilame n'est pas refroidie et par conséquent le bec 34 ne peut raccrocher l'équerre 28. Dès que l'ergot 55 a quitté le levier 33, l'ensemble du levier 30-27-33 retombe contre sa butée 56 et les contacts 14-15 se rouvrent. Le moteur reste alimenté et le cycle d'essai recommence. Si au contraire la surcharge avait disparu l'ensemble reste accroché comme indiqué figure 7 et le circuit C de la figure 1 est rétabli. Le fonctionnement qui a été décrit fait apparaître le principe de l'invention : on met à profit le temps relativement long du test, qui peut être déterminé de quelques minutes à trente minutes par exemple, pour emmagasiner l'énergie nécessaire à la manoeuvre des contacts, cela au moyen d'un moteur de très faible puissance. L'entraînement rotatif du pendule est extrêmement simple et indéréglable. Enfin, le décalage d'attaque du bras de réarmement par l'ergot du pendule donne une bonne vitesse de fermeture des contacts 14-15. Ces contacts qui peuvent subir par exemple une intensité de 25 Ampères s'ouvriront correctement si le ressort de rappel 31 est assez puissant et dans la manoeuvre inverse l'énergie cinétique du pendule permettra la tension correcte du ressort. il va de soi que diverses variantes constructives sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. En partic-ulier, la nature du moteur-réducteur peut être variable. L'organe à contacts pourrait être différent, par exemple à mercure. La disposition du déclencheur peut comporter des bilames compensées; la bilame peut encore être montée sur shunt ou sur transformateur. La coupelle 43 peut avoir, soit une surface plane, soit être bombée de manière que sa coopération avec la vis 44 procure une loi de mouvement prédéterminée. REVENDICATIONS 1 - Relais disjoncteur d'un circuit dérivé d'une installation pour délester celle-ci d'après sa charge totale qui est détectée par un organe de mesure du courant, lequel agit sur un déclencheur coupant le circuit dérivé par au moins un contact, caractérisé en ce que le déclencheur est muni d'un contact fermé à l'état déclenché qui alimente un moteur-réducteur, que ltembec- quetage du déclencheur est disposé pour libérer un organe à levier soumis à une force de rappel, ledit organe à levier d'une part commandant par une came les contacts du déclencheur, d'autre part étant muni d'un bras de réarmement, tandis que le moteur réducteur peut en tournant entraîner une masselotte formant pendule ledit pendule muni d'un bras qui, lorsque le pendule poussé par un maneton du moteur dépasse le sommet de sa course puis retombe en chute libre, rencontre le bras de réarmement, ce dernier ramenant son levier en position d'accrochage du déclencheur, position dans laquelle il demeure si dans l'intervalle de fonctionnement du moteur l'organe de mesure du courant n'agit plus sur le déclencheur. 2 - Relais disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pendule comprend un bras muni d'un ergot placé sur la trajectoire du bras de réarmement, ledit bras formant avec la tige du pendule un décalage angulaire en arrière par rapport au sens d'entraînement, de telle sorte que le bras et son ergot n' agissent sur le réarmement qu'après une fraction de la chute du pendule développant ainsi une énergie cinétique qui se communique au déclencheur à l'encontre de la force de rappel. 3 - Relais disjoncteur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 11 organe déclencheur comprend une bilame parcourue par au moins une fraction du courant total, le sommet de la bilame étant muni d'une vis de réglage dont la point attaque le siège d'un levier d'embecquetage muni d'un ressort de rappel, ledit levier étant perpendiculaire au plan du levier de déclenchement qu'il peut accrocher par un bec, tandis qu'un talon du levier d'embecquetage forme butée contre ledit levier de déclenchement et ainsi limite la course de l'embecquetage. 4 - Relais disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce-que le siège est une pastille reliée au levier par un prolongement de celui-ci, ladite pastille étant inclinée par rapport à la direction d'actionnement du levier d'embecquetage de manière à ce que le plan de sa surface passe par le centre de rotation dudit levier afin d'améliorer le couple moteur fourni par l'extrémité de la bilame. 5 - Relais disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le siège est muni d'une coupelle d'un corps dur et poli pour limiter la réaction due au frottement de la pointe de la vis. 6 - Relais disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la coupelle est conformée de manière à obtenir une loi de mouvement prédéterminée.