Brevet FR2238238A1 — publié le 19750214

L'invention concerne un interrupteur automatique du type monocoque et étroit et à déclencheur thermique à surintensité comprenant une bilame ainsi qu'à déclencheur électromagnétique à court-cir- cuit. Les interrupteurs automatiques de toutes fabrications ont actuellement en géneral des cotes uniformisées, dont une largeur de base de 17,5 mm ou un multiple de cette valeur, de manière qu'ils puissent Qtre montés sous un faible encombrement dans les logements normalisés qui leur sont réserves dans les répartiteurs dtinstallations. Une fixation rapiede à encliquetage sur les profilés normalisés de 35 mm et tous les accessoires sont conçus de manière à abréger le temps nécessaire au montage (voir l'article de Eugen Engelhardt n- Zeitalter der Elektrotechnik- 50 Jahre (50 ans de l'ère de l'électronique) dans la revue "Elektrotechnik" pages 88 à 92). Les déclencheurs à court-cireuit et les déclencheurs à bilame considérés dans le cadre d'un circuit électrique sont au fond des-appareils électriques de mesure qui abandonnent ou libèrent une énergie mécanique transmise -à--un organe de réglage sous un courant de valeur déterminée ou aussi en liaison avec une durée déterminée. Le déclencheur à court-circuit et le déclencheur à bilame sont couramment montés en série pour permettre le réglage exact et la reproductibilité des-seuils de repense. Ainsi, chacun des deux déclencheurs peut conduire exactement le courant qui doit circuler dans le conducteur devant être protégé. -Il est--souhaitable,pour les raisons mentionnées et en raison d'avantages tëchniques de fabrication, de réaliser les inter- rupteurs automatiques selon un mode de construction étroit et monocoque -(brevet allemand N 1 188 187 et page 161 de la revue de la Société Brown Boveri et Cie de Mannheim consacrée aux interrupteurs automatiques). L'énergie thermique dégagée dans les déclencheurs et conducteurs des interrupteurs automatiques conçus pour des courants nominaux supérieurs à 25 A (voir l'article mentionné plus haut "Ere de l'électrotechnique") représente un problème d'importance considérable. La grande section néces- saire dulfil de la bobine du déclencheur magnétique en complique considé- rablement la fabrication et celle des points de liaison. La grande section nécessaire d'une bilame à chauffage direct exige un espace considérable ou résulte en une tres faible flexion. il faut adopter un fil de très forte section pour le déclencheur à court-circuit. Son nombre de spires en est réduit de manière défavorable et par ailleurs la position des spires doit être fixée exactement et par application d'une grande force. Le declenchement thermique en est rendu inexact. L'invention a pour-objet un interrupteur automatique du'type men tionné qui convient à des courants nominaux de 25 à 63 À et -qui a, ndanmoins, la cote nominale de 17,5 mm. Ses conducteurs de liaison et les liais.ons entre ses conducteurs sont réalisables de manière simple et la dissipation de puissance est réduite.Selon une particularité essentielle de l'invention, le déclencheur thermique à bilame et le déclencheur à court-circuit sont montés en parallèle et la bobine du déclencheur à court-circuit est connectée directement à une borne de l'interrupteur automatique et à la culasse magnétique qu'une liaison flexible relie- au plot mobile, tandis que la bilame du déclencheur ther mique -à surintensité est montée en parallèle sur la bobine par au moins un conducteur de-liaison et un support de la bilame. Une bilame chauffée directement diminue l'encombrement. Par ailleurs, les dispositions selon l'invention ont pour effet que l'es- pace disponible pour le bobinage du déclencheur électromagnétique court-circuit est totalement utilisé, car l'enroulement occupe totale ment la bobine de ce declencheur avec un facteur élevé de remplissage par cuivre, le déclencheur à bilame étant adapté de son cgté au courant de service résultant. Les valeurs relatives des résistances des deux déclencheurs sônt adoptées de manière que d'une part la température permanente de la bobine reste inférieure à celles qui sont admissibles, tandis que le décleneheur à bilame atteint la température nécessaire à son fonctionnement correct et admissible pour les pièces isolantes voisines. Les valeurs relatives adoptées des résistances des deux déclencheurs permettent un dimensionnement optimal très exact qui est nécessaire aux interrupteurs destinés aux courants permanents élevés. L'interrupteur de l'invention n'a aucun inconvénient pour la force du déclencheur magnétique par rapport aux interrupteurs dont les deux déclencheurs sont montés en séries car le nombre des spires peut être augmenté en fonction de la diminution du courant passant par la bobine, c'est-à-dire peut Étre optimisé en fonction du mode de cons truction détroit. Au contraire, mime, la meilleure utilisation de l'espace réservé au bobinage a pour effet une élévation du nombre d'ampère-tours en cas de court-circuit et donc une augmentation de l'énergie de déclen- chement. La ou les bilames utilisées ont de préférence un coefficient de température inférieur à celui de la bobine. Lteffet résultant dans la plage des surintensités est que la résistance de la bobine en fil de cuivre augmente plus fortement que la résistance de la bilame avec l'augmentation de l'échauffement de l'interrupteur. Ainsi, le rapport des courants est légèrement modifié et la fraction du courant passant par la bilame augmente légèrement.Ainsi, la variation de la température de la bilame est plus que proportionnelle à la puissance, ctest-d dire au carré du courant, en d'autres termes, l'échelle des températures est allongée, -l'exactitude du déclenchement aux surintensités est améliorée et l'influence de la dispersion des forces à l'intérieur du mécanisme de commutation diminue. Une bilame à fort coefficient positif de température est utilisable avantageusement dans les applications dans lesquelles de forts courants fréquents de court-circuits sont prévus. En effet, aux très forts courants de court-circuits, les bilames à faible coefficient de température peuvent avoir un certain inconvénient pour la force du déclencheur magnétique et il faut en tenir compte lorsque ltarmature de l'aimant est utilisée pour la séparation mécanique des plots de contact. Ltinductance propre du déclencheur mécanique et l'échauffement de la bobine ainsi que, en conséquence, l'élévation de la résistance modifient légèrement le rapport des courants entre les deux déclencheurs, de sorte que le déclencheur magnétique reçoit un courant plus faible que celui qui correspond-au rapport des résistances à froid et à courant continu. Cet inconvénient n'existe pas lorsque, conformément à l'invention, la bilame utilisée a un fort coefficierit positif de température. Dans ce cas, l'élévation de la résistance de la bilame a pour effet, dès-qu'un courant de court-circuit circule) que la fraction de courant circulant dans la bobine augmente. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la - là figure 1 est un schéma de principe du montage selon l'invention la figure 2 représente schématiquement en élévation un interrupteur automatique selon-l'invention à mode de construction monocoque et dont une-moitié du bottier est enlevée ; et la figure 3 est une représentation analogue à celle de la figure 2, mais tournée de 1800. L'une des branehes du montage en parallèle comprend la bobine 1 d'un déclencheur électro-magnétique 2 à court-circuit et l'autre branche comprend un déclencheur thermique 3 à bilame, un conducteur 4 de; liaison et un support 5 de la bilame (figure 1). Un interrupteur 6 représenté un contact de coupure. Les points de jonction -du circuit portent les références- 7 et 8. Le point 7 de jonction constitue dans l'interrupteur une liaison particulière entre la bobine 1 du déclencheur magnétique 2 et le conducteur 4 de liaison. Le point 8 de jonction constitue également la liaison avec la culasse magnétique du déclencheur correspondant. Les figures 2 et 3 représentent la disposition spatiale des différentes pièces et des éléments de commutation décrits plus haut dans un élément 9 de boîtier. Le point 7 de jonction est formé d'une cosse 10 telle que représentée sur la figure 3 et reliée à une borne 11 de connexion. Une extrémité de fil de, la bobine 1 ainsi qu'une extrémité du conducteur 4 de liaison sont reliées, par exemple soudées à la cosse 10. Le conducteur 4 est par ailleurs connecté à l'extrémité libre, située à la partie supérieure de l'interrupteur dans 'a représentation du dessin, de la bilame 3 de déclenchement. Cette bilame 3 est fixée à un support 5 fixé de son coté et connecté au point 8 de jonction à la culasse magnétique 12 du -déclencheur 2 à court-circuit. Le support 5 forme le conducteur entre la bilame 3 et la -culasse magnétique 12. L'autre extrémité 13 de la bobine 1 ainsi qu'un autre conducteur flexible 14 de liaison sont également conbectés à la culassé magnétique' 12. Ces trois connexions électriques à la culasse 12 forment le, point 8 de jonction. Ire conducteur 14 aboutit à l'extrémité 15, située à la partie supérieure de l'interrupteur dans la représentation du dessin, du levier- 16 de contact qui est monté sur un axe 17 dans le mécanisme -de commutation de l'appareil et dont le plot 18 forme avec le plot fixe 19 le point de contact de l'interrupteur 6 représenté sur la figure 1. Une borne 20 de connexion est montée directement sur le plot fixe 19. Le mode de fonctionnement du circuit en parallèle a été décrit plus haut. Les dispositions décrites selon l'invention permettent pour la première fois de réaliser un interrupteur automatique destiné à des courants nominaux de 25 à 63 A, satisfaisant aux normes malgré son mode de construction étroit et assurant un déclenchement exact aux surintensités en provoquant néanmoins une faible dissipation de puissance. il va de soi que l'interrupteur décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Interrupteur automatique en mode de construction étroit et monocoque et à déclencheur thermique à surintensité comprenant une bilame ainsi qu'à déclencheur électromagnétique à court-circuit, caractérisé en ce que le déclencheur électromagnétique'à court-circuit et le déclencheur thermique à bilame sont montés en parallèle et la bobine du déclencheur à court-circuit est reliée directement à une borne de connexion .de l'interrupteur automatique et à la culasse magné- tique qu'une liaison flexible relie à un plot mobile de contact, tandis que la bilame est montée en parallèle sur la bobine par au moins un autre conducteur de liaison et un support 2. Interrupteur automa-tique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déclencheur à bilame a un coefficient de température qui est inférieur à celui de la bobine. 3. Interrupteur automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche en parallèle dans laquelle le déclencheur à bilame est monté, ou ce dernier lui-mme, a un coefficient positif de température.