Brevet FR2210000A1 — publié le 19740705

La présente invention concerne un perfectionnement aux disjoncteurs pour circuit électrique, associé à un relais commandant ltouverture dgau moins une phase dudit circuit. Les disjoncteurs électriques comprennent généralement un dispositif magnétothermique, constitué le plus souvent par une bilame connectée en série sur au moins une phase. La bilame presente toutefois plusieurs inconvénients. I1 s'agit d'un système mécanique avec ses inconvénients propres (dégradation au cours du temps notamment). Le fonctionnement de la bilame est par ailleurs imprécis et peut présenter dans certains cas des phénomènes de dérive non souhaités. Par ailleurs, la bilame a un échauffement élevé car elle nécessite une puissance importante pour son fonctionnement (2 à 3 W) et en conséquence présente un encombrement important. En outre, lorque le disjoncteur doit pouvoir présenter plusieurs modes de fonctionnement, c'est-àdire plusieurs courants nominaux, la bilame est associée à un système de shunts présentant un encombrement incompatible avec une miniaturisation de l'appareil. Un autre inconvenient de l'utilisation d'une bilame classique consiste en ce qu'elle doit être munie d'un systeme de compensation de température; le plus souvent, les normes exigent qu'un disjoncteur déclenche pour les memes limites quelle que soit la température comprise dans une plage de-températures qui peut être importante (par ex : de -150C à +700C), et le dispositif de compensation est difficle à adapter. Enfin, la bilame ntest pas associée dans son fonctionnement au relais du disjoncteur; or il serait préférable que le dispositif thermique du disjoncteur commande le relais de manière que son fonctionnement soit plus souple. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et a pour but un disjoncteur perfectionné dans lequel le dispositif thermique est associé au relais du disjoncteur et qui présente un fonctionnement fiable et stable dans le temps. La présente invention a encore pour objet un disjoncteur qui dissipe une puissance faible de l'ordre de 60 mW et qui est pratiquement insensible aux variations de la température ambiante dans une plage détériorée. Le disjoncteur selon llinvention est caractérisé par le fait qulil comprend un dispositif magnéto-thermique sur au moins une phase, comportant, branchée d'une part à ladite phase, et d'autre part audit relais, une résistance à coefficient variable avec la température. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance variable est adaptée pour que la tension de déclenchement soit atteinte aux bornes dudit relais au bout d'un temps décroissant lorsque le courant dans la phase considérée augmente pour des valeurs du courant pouvant atteindre environ une valeur décuplée de la valeur du courant nominal du disjoncteur. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance à coefficient variable est reliée à la phase correspondante par l'intermédiaire d'un transformateur d'intensité. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance à coefficient variable est reliée à la phase correspondante par l'intermédiaire d'un enroulement magnétique. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ledit disjoncteur comportant en outre un dispositif différentiel entre au moins deux phases, ledit relais est relié d'une part à ladite résistance à coefficient variable et d'autre part audit dispositif différentiel par l'intermédiaire d'une diode, les deux diodes se trouvant montées en sens inverse. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance variable est une résistance à coefficient de température négatif reliée en série entre ledit transformateur et ledit relais, la courbe intensité-tension de ladite résistance étant coupée par la droite de charge dudit relais pour dés valeurs de ladite résistance qui sont négatives, de manière que le temps de déclenchement du disjoncteur soit indépendant de la puissance du relais. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ledit dispositif magnéto-thermique comprend une résistance variable à coefficient de température positif reliée en parallèle audit transformateur d'intensité et audit relais, la courbe intensité-tension de ladite résistance étant coupée par la droite de charge dudit relais en un point de fonctionnement stable de manière que le temps de déclenchement du disjoncteur soit indépendant de la puissance du relais. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance variable est reliée audit relais par l'intermédiaire d'un potentiomètre, d'une résistance et de ladite diode. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance variable comprend, branchée en parallèle à ses bornes, une résistance à coefficient variable avec la tension à ses bornes. Enfin, selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, ladite résistance variable comprend, branchée en parallèle à ses bornes une résistance à coefficient de température positif. Il est décrit ci-après à titre non limitatif, un exemple illustratif de réalisation du disjoncteur de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente le schéma du disjoncteur selon l'invention; - la figure 2 représente le diagramme de fonctionnement de la résistance à coefficient de température négatif; - la figure 3 représente le diagramme de fonctionnement de la résistance à coefficient de température positif. - la figure 4 représente une première variante de réalisation du disjoncteur de l'invention. - la figure 5 représente un montage multipolaire du disjoncteur de I' invention. - la figure 6 représente une deuxième variante de réalisation. La figure 1 représente le schéma électrique d'un disjoncteur bipolaire, pour la clarté de l'exposé. La référence 1 désigne la phase neutre de la ligne d'alimentation équipée du disjoncteur; elle est de préférence reliée au neutre du transformateur d'alimentation non représenté sur la figure. La référence 2 désigne l'autre phase de la ligne d'alimentation. Les références El et E2 désignent les bornes d'entrée du disjoncteur, les références S1 et S2 des bornes de sortie. Le disjoncteur est déclenché au moyen de l'interrupteur 10. 'La phase 2 est munie d'un dispositif magnétique classique 5. Entre les deux phases est connecté un tare différentiel classique 6, avec un enroulement, référencé 4 ou 7 respectivement pour chaque phase. L'enroulement 7 est branché de préférence par l'intermédiaire d'un amplificateur 8 à l'enroulement d'un relais 9, associe aux moyens de coupure 10 de façon classique. Le dispositif thermique du disjoncteur est constitué par un transformateur d'intensité 11, relié au même enroulement du relais 9 par l'intermédiaire d'une résistance à coefficient de température négatif 12. L'enroulement 9 du relais se trouve ainsi relié d'une part au système différentiel à tore 6 et d'autre part au transformateur d'intensité 11, et deux diodes 14 et 15 sont branchées en sens inverse sur les conducteurs arrivant de part et d'autre à l'enroulement 9 Le fonctionnement du disjoncteur selon l'invention est le suivant Le dispositif magnétique 5 assure la fonction magnétique classique du disjoncteur. le fonctionnement du dispositif différentiel à tore est également classique : lorsqu'une différence entre les intensités des phases apparat, les flux créés par les deux enroulements ne 8 'annulent plus et une tension est induite aux bornes de l'enroulement -/,.'Cette tension est amplifiée par l'amplificateur 8 et, lorsqu'elle atteint le seuil de fonctionnement du relais 9 a pour effet de déclencher le disjoncteur au niveau de l'interrupteur 10. Le dispositif thermique fonctionne de la façon suivante. Le disjoncteur doit déclencher un certain temps après l'apparition du défaut qui peut se produire par exemple dans le circuit d'utilisation, branché aux bornes S1 et S2. Par exemple, si IN est le courant nominal accepté par le disjoncteur, un courant de 1,1 IN ne doit pas faire déclencher le disjoncteur; lorsque ce courant augmente jusqu 'à environ 10 IN, le temps au bout duquel le disjoncteur doit déclencher décroît selon des normes à respecter. Au délà de 10 IN, le disjoncteur déclenche presque instantanément par le dispositif magnétique. Lorsqu'un défaut apparalt et que le courant prend une valeur prohibitive dans la phase 2, l'intensité aux bornes du secondaire du transformateur d'intensité croît également; et la tension aux bornes du relais 9, c'est-à-dire à la sortie de la résistance variable 12 croît en fonction de'la valeur de cette résistance La courbe de réponse tension aux bornes du relais-intensité dans la phase 2 est d'abord croissante puis décroissante: la résistance 12 est d'abord positive puis négative. En conséquence, la courbe de réponse temps-intensité dans la phase 2 est décroissante et sensiblement logarithmique de IN à 10 IN environ. Cette courbe répond aux normes généralement en vigueur concernant le fonctionnement du disjoncteur. Ce dernier doit par ailleurs assurer les mêmes déclenchements aux mêmes temps quelle que soit la température ambiante à laquelle il est soumis. La figure 2 représente la courbe de réponse tension-çourant de la résistance 12 à-coefficient de température négatif. Cette courbe, et notamment le maximum de tension, varie avec la température ambiante dans des proportions importantes. La résistance 12 est alors choisie et adaptée de manière que la droite de charge 21 du relais 9 coupe la courbe de la résistance 12 pour les hautes valeurs de l'intensité, et lorsque la résistance 12 est négative et non pas aux valeurs plus faibles correspondant aux valeurs maximales de la tension. De cette manière, le relais déclenche pour des intensités sensiblement égales lorsque la température extérieure varie. Comme il a été expliqué ci-dessus, le relais 9' peut être actionné soit par la fonction différentielle du tore, soit par la fonction thermique de la résistancel2. Ce relais est cependant actionné par l'une ou l'autre de ces deux fonctions, grâce aux diodes en sens inverse 14 et 15. Enfin, le circuit de l'invention est adapté pour que le relais ait un bon fonctionnement quelle que soit la voie par lequel il est actionné. En effet, vu du relais vers le tore différentiel, le circuit présente une basse impédance, alors que du côté du transformateur d'intensité, il présente une haute impédance. Le transformateur d'intensité utilisé dans la présente réalisation doit présenter en conséquence une impédance aussi faible que possible. En outre, pour assurer un bon fonctionnement du dispositif de l'invention, la résistance totale branchée en série avec la résistance à coefficient variable 12 doit être égale ou inférieure à la valeur absolue de la résistance négative de la résistance 12 au-delà de son seuil. Cette propriété permet au disjoncteur d'avoir un temps de fonctionnement indépendant du seuil du relais 9. Sur la figure 2, lorsque le courant dans la phase 2 est supérieur au courant' nominal du disjoncteur, le point de fonctionnement de la résistance 12 passe de J à K par variation thermique de la résistance 12 exclusivement. Ceci explique que le seuil de déclenchement et le temps de déclenchement du disjoncteur sont indépendants du seuil du relais. Selon une variante de réalisation, la résistance à coefficient de température négatif 12 est remplacée par une résistance a coefficient de temps rature positif 13 branchée en parallèle et représentée en pointillés. La figure 3 représente le graphe de fonctionnement de la résistance à coefficient de température positif. La droite de charge du relais 21 coupe la courbe en 3 points L, M et N. La courbe de fonctionnement de la résistance 13 varie également en fonction de la température. La résistance 13 agit lorsqu'elle est froide comme un court-circuit et correspond à un isolement lorsque sa température augmente. Les points de fonctionnement M et N sont instables, et le point de fonctionnement réel est le point L. Le graphe peut être exploité de la meme façon que dans le cas de la résistance à coefficient de température négatif. Et les propriétés obtenues sont les mêmes : le temps de déclenchement du disjoncteur est indépendant de la puissance du relais. La figure 4 correspond à une variante de réalisation avantageuse de l'invention, dans laquelle le transformateur d'intensité 11 est remplacé par l'enroulement magnétique 5 du circuit classique du disjoncteur. Suivant cette variante il est possible comme précédemment de remplacer la résistance à coefficient de température négatif 12 par la résistance à coefficient de température positif en parallèle 13. Dans ce cas, on disposera avantageusement en parallèle aux bornes de la résistance 12 une résistance 16 variable avec la tension à ses bornes pour proteger la résistance 12. En effet, au cas où la tension aux bornes de la résistance 12 devient très élevée, la résistance 16 variable avec la tension à ses bornes amorce immédiatement, et le temps de réponse du disjoncteur devient celui du relais.Cette variante présente le gros avantage d'economiser un transformateur d'intensité; l'enroulement magnétique conserve dans ce cas sa fonction de déclenchement pour des courants très forts. L'élément 16 peut également être une résistance à coefficient de température positif. L'élément 16 a également pour rôle de compenser en température le fonctionnement de la résistance à coefficient de température négatif 12. La figure 5 illustre un exemple de réalisation d'un disjoncteur multipolaire. Sur chaque phase est branché en parallèle un circuit à résistance à coefficient de température négatif. Les transformateurs d'intensité sont référencés 111, 112, et 113. Les résistances à coefficient de température négatif, dans cet exemple, référencées 121, 122 et 123 sont reliées au relais- 9 par l'intermédiaire des diodes 141, 142 et 143. Il est à noter qu'un seul relais est utilisé pour le fonctionnement du disjoncteur qui peut etre bipolaire, tripolaire, tétrapolaire, etc. La figure-6 représente une variante de réalisation du circuit magnétothermique du disjoncteur de l'invention. Selon cette variante, la résistance variable 12 est reliée au relais 9 par l'intermédiaire d'un potentiomètre 22, et d'une résistance supplémentaire 23. Selon le fonctionnement de ce montage, la résistance variable 12 débite une puissance élevée, et l'influence de la température ambiante est en conséquence moins importante. Par ailleurs, ce montage présente en outre l'avantage de pouvoir faire varier la pente de la droite de charge, car cette dernière est fonction de la résistance totale du circuit; il est donc possible de choisir dans certaines limites le point de fonctionnement de la résistance 12. La résistance 23 a pour fonction d'adapter l'impédance du circuit à un bon fonctionnement du relais 9. La présente invention a pour application industrielle un disjoncteur électrique, pouvant etre construit en série et d'un prix de revient peu élevé. Le disjoncteur selon l'invention s'applique particulièrement aux réseaux d'alimentation domestiques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur pour circuit électrique associé à un relais commandant l'ouverture d'au moins une phase dudit circuit, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif magnéto-thermique sur au moins une phase, comportant branchée d'une part à ladite phase, et d'autre part audit relais, une résistance à coefficient variable avec la température. 2/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite résistance variable est adaptée pour que la tension de déclenchement soit atteinte aux bornes dudit relais au bout d'un temps décroissant lorsque le courant dans la phase considérée augmente, pour des valeurs du courant pouvant atteindre environ une valeur décuplée de la valeur du courant nominal du disjoncteur. 3/ Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite résistance à coefficient variable est reliée à la phase correspondante par l'intermédiaire d'un transformateur d'intensité. 4/ Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite résistance à coefficient variable est reliée à la phase correspondante par l'intermédiaire d'un enroulement magnétique. 5/ Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, ledit disjoncteur comportant en outre un dispositif différentiel entre au moins deux phases, ledit relais est relié d'une part à ladite résistance à coefficient variable et d'autre part audit dispositif différentiel par l'intermédiaire d'une diode, les deux diodes se trouvant montées en sens inverse. 6/ Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite résistance variable est une résistance à coefficient de température négatif reliée en série entre ledit transformateur et ledit relais, la courbe intensitétension de ladite résistance étant coupée par la droite de charge dudit relais pour des valeurs de ladite résistance qui sont négatives, de manière que le temps de déclenchement du disjoncteur soit indépendant de la puissance du relais.7/ Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit dispositif magnéto-thermique comprend une résistance variable à coefficient de température positif reliée en parallèle audit transformateur d'intensité et audit relais, la courbe intensité-tension de ladite résistance étant coupée par la droite dudit relais en un point de fonctionnement stable de-manière que le temps de déclenchement du disjoncteur soit indépendant de la puissance du relais. 8/ Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite résistance variable est reliée audit relais par l'intermédiaire d'un potentiomètre, d'une résistance et de ladite diode. 9/ Disjocnteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite résistance variable comprend branchée en parallèle à ses bornes, une résistance à coefficient variable avec la tension à ses bornes. 10/ Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite résistance variable comprend, branchée en parallèle à ses bornes, une résistance à coefficient de température positif.