Brevet FR2232070A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne un interrupteur de puissance limiteur de courant destiné à être utilisé dans des installations à échelonnement sélectif et dans lequel l'ordre de déclenchement produit par les dispositifs de déclenchement instantané est transmis, en fonction de l'emplacement de l'interrupteur, instantane- ment ou avec un retard au verrou de maintien. Il est connu de prévoir dans des réseaux de distribution un échelonnement sélectif des interrupteurs de puissance placés en série. A cette fin les organes déclencheurs des interrupteurs de puissance sont munis de dispositifs temporisateurs dont les retards sont échelonnés dans le temps de telle sorte que l'interrupteur situé le plus près du point d'alimentation subisse le retard le plus important. Outre les dispositifs temporisateurs connus faisant appel à un mécanisme d'arrêt se présentant sous la forme d'une horloge ou d'une masse oscillante, il est connu pour des interrupteurs de puissance à échelonnement sélectif classiques un dispositif temporisateur dans lequel il est associé à l'armature du déclencheur électromagnétique une masse inerte capable de se déplacer par rapport à l'armature. Par suite du mouvement de l'armature, la masse inerte se trouve accélérée et agit après cessation du mouvement de l'armature, en poursuivant son mouvement par suite de l'inertie de masse, de manière retardée sur l'arbre de déclenchement de façon à provoquer le déclenchement du verrou de maintien (demande de brevet allemande publiée nO 1 119 393). Or, en cas d'utilisation d'interrupteurs automatiques limiteurs de courant, un échelonnement dans le temps des processus de déclenchement de tous les interrupteurs automatiques situés entre le point de court-circuit et l'alimentation n'est pas possible puisque, pour obtenir une rapidité suffisante lors de l'opération de coupure et réaliser ainsi une limitation du courant, les pièces de contact de tous les interrupteurs automatiques doivent déåà se séparer avant que le courant de court-circuit n'ait atteint sa valeur maximale.Cela a pour conséquence qu'en général, lorsqu'un court-circuit se produit, tous les interrupteurs automatiques prévus en amont du point de court-circuit entrent en action et que par conséquent, en cas d'utilisation d'interrupteurs automatiques limiteurs de courant, la partie de l'installation où le court-circuit s'est produit ne peut pas, sans dispositions spéciales, être coupée sélectivement. On connait déåà un certain nombre de. dispositifs permettant d'obtenir un fonctionnement sélectif même dans le cas d'interrupteurs de puissance limiteurs de courant disposés en série dans l'installation.Ainsi il est connu par exemple un agencement qui permet, en cas d'entrée en action simultanée de plusieurs interrupteurs de puissance placés en série, de remettre aussitôt en circuit tous les interrupteurs situés en amont de l'interrupteur de puissance qui précède immédiatement la zone du courtcircuit.A cette fin, chaque interrupteur amené dans la position de mise hors circuit communique aussitôt un ordre de remise en circuit à l'interrupteur qui le précède (brevet allemand nO 1 300 150) ou bien il est prévu un appareil de commande central qui opère la remise en circuit de tous les interrupteurs automatiques jusqu'au dernier de la série (demandes de brevet allemandes publiées nO 1 174 891 et nO 1 179 626). Ces dispositifs présentent cependant un inconvénient dans la mesure où il se produit jusqu'à la remise en circuit des interrupteurs de puissance un intervalle exempt de tension de quelques 100 ms qui a pour effet de provoquer le relâchement de tous les contacteurs et l'entrée en action des dispositifs déclencheurs à minimum de courant présents dans l'installation. Il est également déjà connu de permettre exclusivement à l'interrupteur de puissance situé immédiatement devant la zone de court-circuit de se déclencher de manière à limiter le courant. Dans ce cas, les armatures mobiles des interrupteurs de puissance sont, en cas de court-circuit, maintenues dans leur position de repos au moyen d'un aimant d'immobilisation à excitation indépendante et pouvant chaque fois être commandé par l'interrupteur de puissance suivant.En cas de court-circuit tous les interrupteurs de puissance situés devant la zone de court-circuit peuvent certes recevoir une impulsion de déclenchement mais l'interrupteur de puissance situé immédiatement devant la zone du court-circuit délivre alors, en même temps que cette impulsion de déclenchement se produit, un ordre d'immobilisation de l'armature mobile de l'interrupteur de puissance qui le précède et cet interrupteur de puissance donne à son tour un ordre à l'interrupteur de puissance précédent de sorte qu'en définitive seul l'interrupteur de puissance situé immédiatement devant la zone du court-circuit réalise la coupure de ce dernier.Four iobi- liser les armatures mobiles on se sert ici de l'énergie accumulée dans un condensateur et qui est libérée au moyen d'un appareil de commande actionné par des convertisseurs di/dt prévus dans le trajet de courant de l'interrupteur de puissance suivant (demande de brevet allemande publiée nO 2 017 168). Cet agencement offre certes la possibilité d'obtenir une sélectivité parfaite mais ne permet pas de tirer profit d'une limitation de courant plus efficace, tant enwaleur qu'en durée, telle qu'telle résulterait de la mise en série des arcs électriques produits par tous les interrupteurs de puissance, montés en série devant la zone de court-circuit, lors de leur ouverture. Il est en outre connu un procédé pour l'échelonnement sélectif d'interrupteurs de puissance limiteurs de courant qui présentent un dispositif de déclenchement instantané, lequel, d'une part, ouvre les pièces de contact indépendamment du verrou de maintien et, d'autre part, libère ce dernier. Dans ce procédé, qui prévoit des interrupteurs de puissance montés en série, l'ordre de déclenchement délivré par le dispositif de déclenchement instantané au verrou de maintien de l'intrrupteur de puissance concerné est chaque fois, de manière échelonnée en direction du point d'alimentation, retardé de la durée d'une demi-onde ou au moins jusqu'au passage suivant par zéro au cours d'une phase de sorte que le verrou de maintien concerné met l'interrupteur mécaniquement hors circuit au cours de la demi-onde de courant suivante et que, indépendamment de cette temporisation, les pièces de contact s'ouvrent après l'apparition d'un court-circuit, sous l'action du dispositif de déclenchement instantané respectif, de manière à limiter le courant pour ne se refermer au plus tôt que lors du passage suivant du courant par zéro. Les temporisations nécessaires dans ce procédé sont réalisées par des moyens connus et usuels, par exemple par voie mécanique à l'aide d'un mécanisme d'horlogerie ou par voie électrique à l'aide d'un circuit RC. Ces moyens classiques nécessitent de fortes dépenses et présentent des inconvénients bien connus. La prcsente invention a pour objet d'éviter les inconvénients des dispositifs connus destinés à l'échelonnement sélectif d'interrupteurs de puissance limiteurs de courant A cette fin, l'invention crée un interrupteur de puissance limiteur de courant qui, destiné à être utilisé dans des installations à échelonnement sélectif, conserve en vertu du procédé cité en dernier intégralement ces caractéristiques de limitation du courant et présente des pièces de contact qui, indépendamment du verrou de maintien, s'ouvrent instantanément dès que la valeur d'entrée en action des dispositifs de déclenchement instantané est dépassée.Il s'agit ici pour l'ordre de déclenchement produit par les dispositifs de déclenchement instantané d'être transmis, suivant la position de l'interrupteur par rapport à l'emplacement du court-circuit, l'accroissement de l'intensité du courant ou d'autres paramètres mesurables caractérisant les conditions de court-circuit, instantanément ou avec un certain retard au verrou de maintien de'façon à ouvrir les pièces de contact complètement ou à les refermer. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention réside en ce que l'arbre de déclenchement actionné par le dispositif de déclenchement instantané est divisé devant le verrou de maintien, en ce que les deux parties constitutives de l'arbre de déclenchement sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un organe accumulateur d'énergie et en ce que la partie de l'arbre de déclenchement qui coopère avec le verrou de maintien est immobilisée par un dispositif de retenue constitué par exemple par un électro-aimant.Au bout d'un temps prédéterminé de manière fixe ou en fonction des paramètres du courant de courtcircuit ou du lieu où le court-circuit se produit et qui correspond par exemple à un multiple d'une demi-onde ou après le premier passage du courant par zéro, le dispositif de retenue libère la partie de l'arbre de déclenchement associée au verrou de maintien et provoque ainsi, en cas de persistance de l'ordre de déclenchement, par voie mécanique la mise hors circuit dl verrou de maintien et, par suite, de l'interrupteur. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'ai- de d'un exemple de réalisation. La figure unique représente schématiquement l'interrupteur suivant l'invention. Le dispositif de déclenchement instantané 1, qui ouvre la pièce de contact mobile 2 de manière à limiter le courant, actionne en même temps la partie 3 de l'arbre de déclenchement. L'autre partie 4 de l'arbre de déclenchement, qui se trouve en relation de travail avec le verrou de maintien 5, est reliée à la partie 3 de l'arbre de déclenchement par l'intermédiaire d'un organe accumulateur d'énergie 6. En outre, un dispositif de retenue présenté sous la forme d'un électroeimant 7 agit au moyen d'une armature 8 sur la partie 4 de l'arbre de déclenchement. Le mode de fonctionnement de l'interrupteur suivant l'invention est décrit ci-après. lorsque le dispositif de déclenchement instantané 1 entre en action, les pièces de contact 2 s'ouvrent de manière à limiter le courant et la partie 3 de l'arbre de déclenchement subit une rotation. De ce fait l'organe accumulateur d'énergie 6 est tendu. La partie 4 de l'arbre de déclenchement qui coopère avec le verrou de maintien 5 est soumise à l'action du dispositif de retenue, c'est-à-dire de l'électro- aimant 7 et de l'armature 8. Lorsqu'il s'agit de déclencher le verrou de maintien instantanément, l'électro-aimant 7 reste à l'état non excité. Le mouvement de déclenchement de la partie 3 de l'arbre de déclenchement est transmis par l'intermédiaire de l'organe accumulateur d'énergie 6 à la partie 4 de l'arbre de déclenchement qui transmet l'ordre de déclenchement instantanément au verrou de maintien 5. Dans le cas où une temporisation est souhaitée, par exemple lorsque l'interrupteur concerné ne se trouve pas en amont du court-circuit à couper et qu'un autre interrupteur placé en amont de e dernier a interrompu le courant de court-circuit, un siguai de retenue et de temporisation prédéterminé est envoyé au dispositif de retenue ou il est délivré par exemple un signal qui dépend de la valeur du courant de court-circuit ou d'autres grandeurs caractéristiques de la valeur du courant de court-circuit et qui ne libère l'armature 8 de l'électro-aimant 7 qu'au bout d'un temps prédéterminé, par exemple après le premier passage par zero du courant de court-circuit. Si, au cours de cet intervalle de temps, le courant de courtcircuit a été effectivement interrompu par l'interrupteur à déclenchement instantané placé directement en amont du lieu du court-circuit, les dispositifs de déclenchement instantané tombent, sous l'effet de leurs propres forces de rappel et avec l'aide de l'organe accumulateur d'énergie 6, dans la position de repos. Ainsi, l'ordre de déclenchement est annulé, le verrou de maintien 5 reste mis en circuit, les pièces de contact 2 se referment sous action des ressorts de contact puissants et l'alimentation en énergie des parties de l'installation qui ne sont pas concernées par le court-circuit continue à -être assurée. Si, parsxemple par suite de la défaillance de l'interrupteur précédent, le courant de court-circuit continue à passer, l'organe accumulateur d'énergie 6 transmet, après libération du dispositif de retenue, l'ordre de déclenchement au verrou de maintien 5 par l'intermédiaire de la deuxième partie 4 de l'arbre de déclenchement. Par conséquent, le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir une sélectivité complète pour des interrupteurs de puissance limiteurs de courant, sans que les caractéristiques avantageuses présentées par ces interrupteurs en ce qui concerne la limitation du courant soient compromises ou limitées. Le dispositif suivant l'invention permet en outre, du fait que plusieurs interrupteurs montés en série dans l'installation s'ouvrent simultanément de manière à limiter le courant, le courant de court-circuit se trouve limité davantage et la chute de tension est par conséquent sensiblement réduite. En raison de la durée extrêmement courte du courant de court-circuit, aucun des contacteurs électro-magnétiques ne se relâche. C'est seulement grâce à de telles dispositions que toutes les parties de l'installation qui ne sont pas concernées par le court-circuit peuvent continuer à fonctionner sans aucune perturbation. E V E tT D T C T T O N Interrupteur de puissance limiteur de courant qui, destiné a" être utilisé dans des installations à échelonnement sélectif, présente des pinces cie contact qui en cas de couwt-circuit s > ou- vrent indépendamment du verrou de maintien de manière à limiter le curant et dans lequel l'ordre de 1éc' nchement produit par les dispositifs de déclenchement instantané est transmis, en fonction de l'emplacement de l'interrupteur, instantanément ou avec un certain retard au verrou de maintien, caracterisé en ce que l'arbre de aéclenchement actionné par le dispositif de déclenchement instantané 1 est divisé en deux parties devant le verrou de maintien 5, en ce que les deux parties 3, 4 constitutives de l'arbre de déclenchement sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un organe accumulateur d'énergie 6 et en ce que la partie 4 ae l'arbre de déclenchement qui coopère avec le verrou de maintien 5 est immobilisée par un dispositif de retenue constitué par exemple pGr un électro-aimant 7 qui, au bout d'un temps prédéterminé de manière fixe ou en fonction des paramètres du court- > ircuit ou de l'endroit dans lequel ce dernier s'est produit et qui correspond par exemple à une multiple demionde ou après le premier passage du courant par zéro, libère la partie 4 de l'arbre de déclenchement de façon que, en cas de persistance de l'ordre de déclenchement, le verrou de maintien et, par suite, l'interrupteur se trouvent mis hors circuit par voie mécanique.