Brevet FR2265170A1 — publié le 19751017

La protection contre les surcharges est assurée couramment sur un disjoncteur par un élérnent bimétallique à chauf'stage direct dont la déflexion est liée aux courants de surcharge et qu agit sur un dispositif d'accrochage mécanique appartenant à la serrure de l'appareil. te / Les difficultés de construction d'un element bimétallique croissent avec la réduction du courant de calibrage de cet élément. En effet, pour une consommation donnée, il faut obtenir la déflexion et l'effort développé compatibles avec l'effort à vaincre au niveau de l'accrochage.On sait que la déflexion d'une bilame droite est proportionnelle au carré de sa longueur et inversement proportionnelle à son épaisseur et que l'effort qu'elle développe,proportionnel au carré de l'épaisseur et inversement proportionnel à sa longueur, varie en sens inverse de la déflexion lorsqu'on modifie les paramètres d'épaisseur et de longueur de la bilame. Un compromis satisfaisant peut donc être difficile à trouver, et cela d'autant plus que l'écart entre le courant nominal et le courant de surcharge devant produire le déclenchement est plus faible. De plus, les lois indiquées régissant la sensibilité d'une bilame en fonction de ses paramètres concernent une bilame droite qui se déplace sans effort antagoniste. Si l'effort néees saire au déverrouillage de l'accrochage mécanique est important ou variable, la déflexion de la bilame est réduite et ne suit plus la hi énoncée ci-dessus, d'où il résulte un réglage difficile et un fonctionnement incertain. Pour surmonter ces difficultés, on fait habituellement appel aux palliatifs suivants - chauffage indirect de l'élément bimétallique par un fil résistant, ce qui a pour inconvénient de perturber la liberté de mouvement de la bilame et de diminuer sa déflexion; - calorifugeage de la bilame par un enrobage isolant tel qu' tissll dtamianbe, mesure qui complique la construction et n'offre qu'une efficacité limitée; - interposition, entre la bilame et le dispositif d'accrochagE de la serrure, d?un amplificateur mécanique ou percuteur; c'est là une solution chère et souvent difficile à réaliser. B 'inventon a pour but de remédier à ces difficultés par une autre voie qui permet à l'élément oimétallique de travailler sans effort. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de déclenchement thermique comportant un élément bimétallique ou bilame à chauffage direct qui défléchit librement et dont la déflexion est utilisée à la seule fin d'établfr,pourun courant de surcharge déterminé, un circuit électrique d'alimentation d'un déclencheur électromagnétique qui actionne mécaniquement l'appareil à commander, déverrouillant par exemple la serrure d'un disjoncteur électrique. Pour établir le circuit d'alimentation du déclencheur, la bilame vient de préférence fermer, en déléchissant, un interrupteur électrique qui applique une tension au déclencheur pouvant être prélevée aux bornes d'un shunt traversé par le courant électrique à surveiller. Ce shunt comprend avantageusement la bilame elle-même. C'est alors l'extrémité libre de celle-ci qui, étant de préférence équipée d'un contact, peut venir toucher, lorsque la bilame défléchit, un autre contact électrique placé en regard, ces deux contacts constituant l'interrupteur mentionné ci-dessus. I1 est avantageux d'agencer le support du contact placé en regard du contact d'extrémité de la bilame de teRe manière qu'il puisse s'effacer ou s'escamoter devant cette dernière en cas de courants de court-circuit ou de surcharge importants; dans un tel cas, l'interrupteur que forment ces contacts ne peut plus se fermer, ce qui élimine tout arc de commutation qui pourrait natte entre ceux-ci lors de la fermeture dudit interrupteur (la protection contre les fortes surcharges étant alors assurée par un deuxième déclencheur à action instantanée). A cet effet, le support du contact placé en regard de la bilame peut pivoter autour d'un point d'articulation, lors du déclenchement de l'appareil à commander, pour effectuer ltescamo- tage du contact qu'il porte. Ce support peut en outre être constitué par une deuxième bilame assurant la compensation en température de l'élément bimétallique principal. La tension prélevée sur le shunt pour alimenter le déclencheur peut astre appliquée à celui-ci directement ou par l'intermédiaire d'un transformateur ou tore de détection de courant résiduel (par exemple dans le cas d'une ligne à courant alternatif surveillée par un disjoncteur différentiel). La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à tire d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut astre mise en pratique. Les figures 1 et 2 représentent deux formes'd'exécution du dispositif selon l'invention. Une ligne bifilaire 1,2 est surveillée par un disjoncteur 23 dont les contacts 4,5 sont susceptibles de couper ladite ligne. Le contact 4 est un contact non protégé inséré dans le conducteur neutre 2 de la ligne, tandis que le contact 5 est un contact protégé d'une part par un déclencheur magnétique 22 à action rapide agissant sans temporisation, en cas de forte surcharge, sur la serrure 3 du disjoncteur 23, et d'autre part par un dispositif de protection thermique selon l'invention comprenant une bilame 6 à chauffage direct qui est insérée dans le conducteur 1 de la ligne et dont une extrémité 7, encastre d'une manière fixe, est relie électriquement à un tronçon du conducteur 1, son autré extrélité 8 étant libre et reliée électriquement par une connexion souple 9 d l'autre tronçon du conducteur 1. Lorsque se présente un courant de surcharge dans la ligne, la bilame 6 défléchit Jusqu'd toucher par son extrémité 8 un contact 10 placé à l'extrémité d'un support 11. I1 apparatt alors entre deux fils 12 et 13, reliés respectivement au contact 10 et à un point 14 du conducteur 1 situé à quelque distance du point d'attache 7 de la bilame 6, une tension électrique V qui (figure 1), appliquée à l'enroulement de commande 15 d'un déclencheur électromagnétique (non représenté), fait agir ce dernier sur le 4canism * 'accro- charge de la serrure 3. on voit que, dans cette opération, la bilame 6 se déple librement et n'effectue aucun travail mécanique, ne faisant qu 'é- tablir une liaison électrique entre son extrémité 8 et le contact 10, avec une tempoftsatlon correspondant à sa constante de temps. D'autre part, la tension V est la tension qui apparatt aux bornes d'bon shun Xonstitu par la section 8-14 du conducteur 1 dans laquelle la bilame 8, représentant la partie la plus résistante de cette section, fournit la majeure partie de la tension V proportionnelle aucourant de surcharge. Selon l'invention, le support 11 du contact 10 est articulé à son extrémité 16 autour de laquelle il peut pivoter en cas de forte surcharge de courant. Le contact 10 s'efface alors devant le contact 8 de la bilame 6, de telle sorte que l'inter- rupteur qu'ils constituent ne peut plus se fermer. Aucune tension V n'apparatt alors aux bornes de la bobine 15 du déclencheur. Les contacts 8 et 10 sont ainsi protégés de l'arc de commutation qui pourrait nattre lors de la fermeture dudit interrupteur. Pour obtenir ce mode de fonctionnement, le support 11 peut avantageusement être porté par un élément articulé de la serrure 3 du disjoncteur, cet élément étant directement actionné par le déclencheur magnétique 22 pour écarter le contact 11 de la bilame 6 au. moment du déclenchement de la serrure 3,- le déclencheur 22 assurant entièrement la protection de la ligne contre les fortes surcharges D'autre part, le support 11 peut Autre constitué par une deuxième bilame assurant la compensation en température de la bilame principale 6. La figure 2 représente un dispositif selon l'invention associé à un disjoncteur différentiel 23 dont la serrure 3 est commandée par un déclencheur électromagnétique; la bobine 15 de ce dernier est alimente' par un enroulement'17 d'un tore de détection de courant résiduel 18 comportant deux enroements différentiels 19,20 insérés respectivement dans les conducteurs 1 et 2 de la ligne à surveiller. Dans un tel cas, la tension V n'est pas appliquée directement à la bobine 15 du déclencheur, mais à un quatrième enroulement 21 du tore 18 et alimente la bobine 15 par l'intermédiaire de ce dernier. Le fonctionnement du dispositif selon l'invéntion reste le même que dans le cas de la figure 1. I1 est cependant à remarquer que ie dispositif de la figure 2 n'est applicable-qu'à une ligne à courant alternatif, tandis que -celui de la figure 1 peut aussi s'appliquer à une ligne à courant codssnu Le réglage d'un dispositif de déclenchement selon l'invention est extrêmement simple et peut se limiter à un réglage mécanique de l'écartement entre les contacts 8 et 10, sans qu'il soit besoin d'aucun réglage électrique avec passage de courant dans la bilame 6. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de déclenchement thermique, destiné notamment à la commande d'un disjoncteur électrique, comportant un élément bimétallique à chauffage direct défléchissant sous l'action du courant qui circule dans la ligne électrique à surveiller par le dispositif, caractérisé par le fait que ltélément bimétailique défléchit librement et vient établir, pour un courant de surcharge déterminé, un circuit électrique d'alimentation d'un déclencheur électromagnétique qui actionne mécaniquement l'appareil à commander. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément bimétallique établit le circuit d'alimentation du déclencheur en fermant par sa déflexion un interrupteur électrique. .-. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'à la fermeture de l'interrupteur une tension est appliquée au déclencheur qui est prélevée sur un shunt monté en série et traversé par le courant électrique de la ligne. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le shunt comprend l'élément bimétallique lui-meme, l'interrupteur étant formé par l'extrémité libre de celui-ci et par un contact électrique monté sur un support et racé en regard. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le support du contact électrique est articulé et permet l'escamotage de ce dernier devant la bilame. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le déclenchement de l'appareil qutil commande cause l'escamotage du contact par l'intermédiaire de son support articulé. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le support du contact électrique est constitué par une bilame de compensation en température. 8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le déclencheur reçoit sa tension d'alimentation à travers un transformateur. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le transformateur est un tore de détection de courant résiduel d'un disjoncteur différentiel.