Brevet FR2305012A1 — publié le 19761015

La présente invention a essentiellement pour objet un dispo sitif formant disjoncteur électrique et plus particulièrement un type perfectionné de disjoncteur dont les organes de coupure sont susceptibles d'être actionnés notamment par un organe de déclenchement automatique à grande sensibilité. Dans cette optique, l'inven tion est particulièrement bien adaptée pour doter des dispositifs disjoncteurs déjà connusdMn moyen de déclenchement économique et sur, capable de provoquer la coupure lorsque des courants de défaut provenant d'une mise à la terre accidentelle sont détectés. On connaît un grand nombre de disjoncteurs sensible à des défauts de différentes natures et équipés pour cela d'un ou plusieurs organes de déclenchement, chacun spécifiquement adapté à un type de défaut. Ainsi, on peut utiliser des organes de déclenchement thermiques (bilame) ou magnétiques. Les organes de déclenchement thermiques assurent la coupure en cas de légère surcharge ou de court-circuit peu important, ils ont un temps de réponse relativement long puisque le bilame doit s'échauffer préalablement sous l'effet de la surcharge ou du court-circuit. Les organes de déclenchement magnétiques sont prévus pour agir rapidement lorsqu'un seuil dtintensité prédéterminé a été atteint.Ce seuil est générale ment choisi assez élevé, spécialement lorsque ces organes de déclin chement magnétiques sont utilisés conjointement avec des bilans respectifs qu'ils complètent assez efficacement, puisque leur sensibilité moire dre est compensée par un temps de réponse plus bref. Ces organes de déclenchement simples et peu volumineux peuvent être le plus souvent combinés (disjoncteur magnétothermique) pour agir sur un organe smsSSe du mécanisme de déclenchement, dont i fonctonemeB provoque la coupure par ouverture des contacts du disjoncteur. On connaît également d'autres types d'organes de déclenchement dits "à haute sensibilité" à la fois plus rapides et à seuil de déclenchement plus bas. Ceux-ci sont notamment indispensables lorsqu'on veut détecter des courants de défaut provenant par exemple d'une mise à la terre accidentelle, même partielle, d'une ligne d'alimentation. Dans ce cas (disjoncteur différentiel) la détection se fait en comparant les valeurs instantanées des courants qui circulent dans chaque conducteur d'une même ligne d'alimentation. Pour que la pro tection du disjoncteur soit effective, une différence de l'ordre de cinq à trente milliampères doit provoquer la coupure. On voit doncque,pour cette application, la sensibilité requise est sans rapport avec celle des organes de déclenchement magnétothermiques sus-mentionnés. Malheureusement, l'adjonction de tels organes de déclenchement à haute sensibilité pose un certain nombre de problèmes qui aboutissent à des appareils volumineux, compliqués et coûteux. La présente invention est remarquable notamment en ce qutel- le permet la réalisation d'un disjoncteur muni d'un organe de déclenchement à haute sensibilité, qui ne présente pas les inconvénients sus-mentionnés. Elle concerne plus particulièrement les liaisons mécaniques de déclenchement et de réarmement entre le mécanisme du disjoncteur, qui peut être d'un type connu, et l'organe de déclenchement qui est le plus souvent un relais électromagnétique à haute sensibilité. Dans cet esprit, l'invention concerne donc un dispositif formant disjoncteur, du type comportant au moins un organe de coupure à ouverture automatique armé par un organe d'enclenchement et comportant un organe sensible dont le fonctionnement provoque ladite ouverture automatique, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de déclenchement automatique, tel que par exemple un relais électromagnétique, muni d'une partie mobile à deux positions stables, respectivement une position d'attente et une position déclenchée, que ladite partie mobile coopère, au moins dans sa position déclenchée, avec un premier système de transmission susceptible de provoquer ledit fonctrnemeet que ledit organe d'enclenchement coopère avec un second système de transmission adapté pour engager ladite partie mobile et l'amener dans ladite position d'attente. La simplicité des liaisons mécaniques ou systèmes de transmission sus-mentionnés (lesquels seront décrits plus loin) permet à la fois un prix de revient peu élevé, une grande fiabilité et un volume extrêmement réduit. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un disjoncteur différentiel selon ltinvention; - la figure 2 est une coupe 11-11 de la figure 1; - la figure 3 est une vue de détail, avec arrachement partiel selon la flèche m de la figure 2; - la figure 4 est une coupe IV-IV de la figure 1; - la figure 5 est une vue de côté, avec coupe et arrachement partiel, d'un autre mode de réalisation de disjoncteur selon l'invention; - la figure 6 est une vue de dessus du disjoncteur représenté sur la figure 5; et - la figure 7 est un schéma électrique d'une partie d'un détecteur différentiel utilisé dans des dispositifs selon l'invention. En se référant aux figures 1 à 4, on a représenté un dispositif formant disjoncteur différentiel bipolaire mettant bien en évidence les caractéristiques et avantages de l'invention. Le boîtier Il abrite deux sous-ensembles 12 et 13. Le sous-ensemble 12 lui-même protégé par un boîtier interne 14 repose sur un socle intermédiaire 15, sur la face inférieure duquel sont fixés tous les éléments constitutifs d'un détecteur différentiel adapté pour actionner le sous-ensemble 12 grâce a des liaisons mécaniques d'une grande simplicité, qui seront décrites plus loin. Le sous ensemble 12 est un disjoncteur bipolaire classique qui comporte essentiellement deux organes de coupure 16 (un seul étant visible sur les dessins) formés chacun d'un contact fixe CF et d'un contact mobile CM, un organe d'enclenchement manuel. commun aux deux organes de coupure 16 permettant l'armement du disjoncteur bipolaire, clest- -dire la fermeture de chaque couple de contactCM-CF. Le verrouillage en position fermée des contacts est assuré par les chapes C et des verrous V respectifs qui provoquent la compression de ressorts de rappel R correspondants. De plus, chaque contact CM est formé à une extrémité d'un levier souple L sous lequel vient prendre appui le ressort R correspondant. L'autre extrémité 18 du levier peut prendre appui sur le bord supérieur d'un organe sensible formant butée mobile B respectiv dont l'effacement (vers la droite sur la figure 1 et suivant un processus qui sera expliqué plus loin) provoque la coupure. Chaque butée B est susceptible de pivoter en 19, elle est maintenue inclinée vers la gauche sur la figure 1 par l'action d'un ressort 20 tandis qu'elle est susceptible d'entre attirée vers la droite par un organe de déclenchement magnétothermique 21 (combinaison d'un bilame et d'un petit électroaimant) normalement traversé par le courant, dans le but de provoquer l'effacement précité et l'ouverture de l'organe de coupure 16 correspondant.Une plaquette P formant dispositif de déclenchement mutuel, montée pivotante en 22, permet d'obtenir l'ouverture d'un organe de coupure 16 dès que l'ouverture de l'autre a été obtenue par l'effacement de la butée B correspondante. Un bouton unique D de déclenchement manuel, maintenu en position d'attente par un ressort 23, est susceptible de faire basculer la plaquette P pour provoquer lteffacement simultané des deux butées B. Deux bornes d'entrée 24 et deux bornes de sortie 25 sont montées sur le socle 15 et permettent d'établir les liaisons électriques avec le circuit extérieur, c'est-à-dire la ligne de distribution de courant dans laquelle le dispositif selon l'invention est destiné à être inséré. Le fonctionnement du sous-ensemble t2 est bien connu et sera rappelé brièvement pour mémoire. Lorsqu'on appuie sur l'organe d'enclenchement manuel X, on provoque l'engagement des chapes C dans les verrous V et le basculement des leviers L (autour de leurs extrémités 18) provoquant la compression des ressorts de rappel R et la fermeture des couples de contacts CM-C?. À partir de ce moment, le courant passe normalement entre les couples de bornes 24 et 25. Si un défaut prend naissance sur la ligne dans laquelle est inséré le disjoncteur, l'un des organes 21 au moins réagit (soit par effet thermique, soit par effet magnétique) et provoque l'effacement de la butée B correspondante.Le levier L bascule alors vers la droite sur la figure t et provoque l'ouverture des contacts Cl et CF, il vient ensuite frapper le verrou V, provoquant ainsi la libération de la chape C et la détente du ressort R, ce qui entrain la remontée de l'organe d'enclenchement manuel 3. Enfin, le contact CM en remontant vient frapper l'extrémité de la plaquette P qui, en basculant autour de l'axe 22, provoque l'effacement de l'autre butée. Alors, le même cycle d'opérations se renouvelle pour le second dispositif, entrainant l'ouverture du second couple de contacts CF-CM. On comprendra facilement qu'étant donné la nature des organes de déclenchement automatique 21 utilisés, un tel système ne peut être sensible qu'à des défauts importants constatés sur la ligne d'alimentation, tels que des surcharges ou des court-circuits. En revanche,il sera totalement insensible à des courants de fuite provenant, par exemple, d'une mise à la terre accidentelle ou d'une mise sous tension accidentelle provenant d'un défaut dtisolement.Ceci représente une lacune grave Si on réalise qu'une mise à la terre partielle peut très bien mettre un usager en danger- de mort.Pour éliminer un risque de cet ordre,il faut pouvoir disposer d'une détection différentielle capable de provoquer la coupure dès qu'une différence de uel- ques milliampères est constatée dans les valeurs instantanées des courants circulant dans les deux conducteurs de la ligne d'alimentation. C'est précisément le rôle du sous-ensemble 13 quia âtre décrit maintenant. Ce sous-ensemble de disjonction différentielle comprend essentiellement un transformateur différentiel 30 et un relais électro a- gnétique à haute sensibilité 31. te schéma d'interconnection du transformateur 30 et du relais 31 est représenté en détail sur la figure 7. te transformateur différentiel est constitué d'un noyau magnétique torique 32 sur lequel sont bobinés deux enroulements primaires 33a, 33b.Le bobinage est bifilaire pour obtenir un parfait équilibrage des caractéristiques de ces deux enroulements primaires.Chacun de ces enroulements est inséré entre un contact CF et la borne de sortie 25 correspondante. De la sorte il est normalement parcouru (lorsque les contacts CM-CF sont fermés)par le courant qui circule dans l'un des conducteurs de la ligne d'alimentation.L'enroulement secondaire 34, constitué par ULeOU ou plusieurs spires, est relié directement au bobi- nage 35 du relais électromagnétique 31.Ce relais 31 comporte un circuit magnétique 36 à ain.2nttion permanente et une partie mobile 37 formant palette pivotante de fermeture dudit circuit magnétique.La palette 37 est susceptible de pivoter grâce à deux ergots 38 engagés dans des encoches du support 39 du circuit magnétique 36.Cette palette possède deux positions stables.ta première correspond à la position d'attente lorsque le dispositif est enclenché et qu'aucun défaut n'est détecté,c'est la position dans laquelle la palette 37 ferme effectivement le circuit magnétique 36(c'est la position qui est représentée sur les dessins)et la stabilité est assurée par une force d' aiman- tation permanente prédéterminée de ce circuit. La seconde position stable est une position d'ouverture du circuit magnétique, la palette est alors pivotée d'un certain angle sous l'action du ressort 40 travaillant à la traction entre un point fixe 41 du support 39 et un ergot 42 de la palette 37. Bien entendu, la force développée par le ressort 40 est insuffisante pour vaincre ladite force d'aimantation permanente lorsque la palette est en position de fermeture du circuit magnétique 36. Une simple tige poussoir coulissante 45 forme le premier système de transmission sus-mentionné, elle est articulée à son extrémité inférieure sur un ergot 46 de la palette 37, traverse le socle 15 dont l'épaisseur lui assure un guidage suffisant et se prolonge jusqu'à proximité immédiate de l'une des butées B du sous-ensemble 12.Ainsi, la direction de déplacement de la tige 45 rencontre cette butée B d'une façon susceptible de provoquer l'effacement de celle-ci. D'autre part, une tige souple 50 en forme générale de crochet est ancrée dans l'organe d'enclenchement E, traverse le socle 15 et est susceptible, de par sa forme et sa position, de venir engager la palette 37 pour l'amener dans la position stable d'attente sus-mentionnée.Cette tige 50 forme le second système de transmission précité. La longueur de la tige est telle que celle-ci n'engage la palette 37 que lorsque l'en semble du dispositif est disjoncté, c'est-à-dire lorsque l'organe d'enclenchement E est ressorti au maximum du boîtier 11. Le fonctionnement spécifique du sous-ensemble 13 est le suivant L'organe d'enclenchement E étant actionné, et aucun défaut n'étant constaté sur la ligne d'alimentation, la palette 37 du relais 31 est en position de fermeture du circuit magnétique et la tige 50 est dégagée de la palette 37 tandis que la tige 45 n'est pas en contact avec la butée B du sous-ensemble 12. Dans ces conditions, chaque enroulement primaire 33a, 33b est parcouru par le courant qui circule dans l'un des conducteurs de la ligne d'alimentation dans laquelle le dispositif selon l'invention est inséré. Si aucune fuite accidentelle ne se produit entre l'un des conducteurs et la terre, les valeurs instantanées des courants qui circulent dans chaque enroulement 33a, 33b sont égales et l'enroulement secondaire 34 du transformateur 30 ne fournit aucune tension. En revanche, dès qu'une différence de quelques dizaine de milliampères apparaît entre les enroulements primaires, un courant secondaire prend naissance dans l'enroulement 34 qui provoque un champ magnétique s'opposant momentanément au champ magnétique permanent du circuit 36. Cette perte d' aimantation momentanée est suffisante pour provoquer le décollement de la palette 37, sous l'action du ressort 40 et le pivotement de ladite palette entraîne la remontée de la tige 45 qui provoque l'effacement de la butée B correspondante et le déclenchement du sous-ensemble 12 selon le processus qui a été analysé ci-dessus.Lorsque organe d'enclenche- ment E retourne à sa position désarmée, la tige 50 engage la palette 37 et la ramène à la position stable d'attente correspondant à la fermeture du circuit magnétique du relais 31. La tige 50 a donc une fonction de réarmement du sous-ensemble 13. Une fois le défaut éliminé sur la ligne de distribution, le dispositif peut être réenclenché manuellement en appuyant sur l'organe d'enclenchement E. Le dispositif comporte d'autres particularités intéressantes en liaison avec le sous-ensemble 13. Ainsi, on peut remarquer un circuit de contrôle comportant un bouton d'actionnement manuel 51 essentiellement constitué d'une tige isolante 53 maintenue en position d'attente par un ressort 52. La tige 53 porte une lame métallique 54 susceptible d'établir un court-circuit entre deux contacts 55 et 56. L'ensemble forme un bouton-poussoir 58 permettant de connecter une résistance 57 entre l'entrée de l'un des enroulements primaires 33a ou 33b et la sortie de l'autre. La figure 7 montre bien le principe de fonctionnement de ce circuit de controle constitué par la connection en série de la résistance 57 et du bouton-poussoir 58. Ce circuit agit en pro voquant un déséquilibre des courants circulant dans chaque enroulement primaire. La valeur de la résistance 57 est choisie pour provoquer un déséquilibre de quelques dizaines de milliampères pour lequel le disjoncteur différentiel doit normalement réagir. D'autre part, on peut remarquer (notamment sur la figure 4) une portion de conducteur 60 formant une boucle passant à proximité du relais 31. Cette boucle est en fait le prolongement de l'un des enroulements primaires précités et elle est donc normalement parcourue par le courant circulant dans l'un des conducteurs de la ligne d'alimentation dans laquelle le dispositif décrit est inséré. On a constaté que la disposition de la portion de conducteur 60 telle que représentée réduisait considérablement la sensibilité du relais 31 aux champs parasites créés par le transformateur 30 et les autres conducteurs. Il a été maintes fois constaté en effet que dans les dispositifs selon l'état antérieur de la technique, ces champs parasites entraînaient une variation du seuil de fonctionnement ou de déclenchement du relais 31.On suppose que l'effet produit par la boucle du conducteur 60 contribue à annuler ces champs parasites en créant un champ opposé à ceux ci. Enfin, les figures 5 et 6 représentent un mode de réalisation différentd'undispositif selon l'invention. Il apparaît clairement que le boîtier 11 est prolongé par un socle de prise de courant 61 venu de matière avec le boîtier et dont les fiches de contact 62 sont directement connectées aux bornes de sortie 25, respectivement. La borgne de masse 63 est reliée au neutre de l'ins;tallation. Ainsi, du fait de son faible encombrement, un appareil selon les figures 5 et 6 peut être facilement mis en place sur une installation déjà existante, lors du branchement d'un nouvel appareil (par exemple un nouvel appareil électroménager). Il est en effet souhaitable de protéger l'utilisateur des risques d'électrocution que peut entraîner un défaut d'isolement de ce nouvel appareil, tout en protégeant par ailleurs l'installation elle-même des surintensités et des court-circuits. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Notamment, l'invention s'applique aussi à la réalisation de disjoncteurs ayant un nombre quelconque de p8les, comme en particulier les disjoncteurs tripolaires et tétrapolaires. C'est dire que l'invention couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif formant disjoncteur, du type comportant au moins un organe de coupure à ouverture automstique armé par un organe d'enclenchement et comportant un organe stable ou analogue dont le fonctionnement provoque ladite ouverture automatique, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de déclenchement automatique, tel que par exemple un relais, muni d'une partie mobile à deux positions stables, respectivement une position d'attente et une position déclenchée, que ladite partie mobile coopère, au moins dans sa position déclenchée, avec un premier système de transmission susceptible de provoquer ledit fonctionneYt et que ledit organe d'enclenchement coopère avec un second système de transmission adapté pour engager ladite partie mobile et l'amener dans ladite position d'attente. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de déclenchement automatique est un relais dont ladite partie mobile est une palette pivotante de fermeture du circuit magnétique dudit relais, ladite fermeture correspondant à la position d'attente précitée de ladite partie mobile et étant assurée par une force d'aimantation permanente prédéterminée et qu'un ressort de rappel en position déclenchée est associé à ladite palette, la force développée par ledit ressort étant insuffisante pour vaincre ladite force d'aimantation. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit premier système de transmission est essentiellement constitué par une tige poussoir coulissante commandée par les mouvements de ladite partie mobile et que la direction de déplacement de ladite tige poussoir rencontre dudit organe sensible ou un mécanisme de déclenchement de celui -ci, pour provoquer l'effacement précité. 4.Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ca ractérisé en ce que ledit second système de transmission est constitué par une tige souple solidaire dudit organe d' enclenchement, par exemple en forme générale de crochet, dont l'extrémité libre est susceptible d'entrer en contact avec ladite partie mobile. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes for mant plus particulièrement disjoncteur différentiel et comportant deux organes de coupure à ouverture automatique, de préférence mu nid'un dispositif de déclenchement mutuel, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur différentiel, connu en soi, dont chaque enroulement primaire est respectivement connecté en série avec l'un de ces organes de coupure à ouverture automatique, ledit organe de déclenchement automatique étant commandé à partir d'un enroulement secondaire dudit transformateur différentiel. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'au moins une portion de conducteur connectée en série avec l'un desdits enroulements primaires est conformée en boucle, spire ou analogue disposée à proximité dudit organe de déclenchement automatique, de façon à au moins diminuer l'influence des champs parasites sur celui-ci. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle commutables manuellement, comportant notamment un circuit de déséquilibrage des courants circulant dans chaque enroulement primaire précité. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit circuit de déséquilibrage est constitué par une connection en série d'un interrupteur, bouton-poussoir ou analogue et d'une résistance, ladite connection en série étant reliée entre l'entrée de l'un des enroulements primaires précités et la sortie de l'autre. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisé par un socle de prise de courant venu de matière avec le boîtier dudit disjoncteur et dont les fiches de contact sont connectées respectivement aux bornes de sortie de celui-ci.