Brevet FR2321181A1 — publié le 19770311

La présente invention concerne les relais électromagnétiques à tres haute sensibilité dits relais sensibles qui nécessitent une très faible energie pour fonctionner. Un relais sensible comporte en général : un circuit magnétique formé d'une armature fixe dite culasse et d'une armature mobile dite palette qui vient coiffer la culasse et refermer le circuit magnétique, un aimant permanent chargé, par attraction magnétique, de maintenir la palette collée sur la culasse, d'un ressort antagoniste tendant à décoller la palette de la culasse et d'une bobine de démagnétisation placée sur la culasse qui, en s' opnosant au champ magnétique de l'aimant, permet de provoquer le décollage de la palette. Il fonctionne au décollage. La palette est normalement en position de collage, c'est-dire en appui sur les pieces polaires de la culasse0 Elle est amenée dans cette position par un dispositif de réarmement. Elle est maintenue dans cette position par l'aimant dont le champ magnétique est ajusté pour engendrer sur la palette, en position de collage, une force de maintien supérieure à la force antagoniste exercée par le ressort. La réluctance du circuit magnétique formé par la culasse et la palette en position de collage est tres faible car ce circuit ne comporte que des entrefers résiduels qui sont rendus aussi petits que possibles par un usinage précis des pièces polaires de la culasse et de la palette.Il en résulte que l'énergie à injecter dans la bobine de démagné- tisation pour diminuer le flux de l'aimant et libérer la palette est considérablement réduite en comparaison avec celle nécessaire dans un relais de type classique pour obtenir l'attraction de l'armature mobile. Les relais sensibles å collage ont de nombreuses applications. Ils sont utilisés notamment dans les dispositifs de protection différentielle. Ils présentent néanmoins divers inconvénients. Leur seuil de fonctionnement ntest pas réglable. Il est fixé une fois pour toute par l'ajustage du champ de l'aimant. En outre ils n1 ont pas la sensibilité maximale laquelle on pourrait s'attendre. En effet, pour éviter l'effet démagnétisant du champ de la bobine sur l'aimant, ce dernier n' est pas disposé en série dans le circuit magnétique mais en parallele sur une des branches de la culasse. Avec cette disposition, le maintien de la palette en position de collage par attraction magnétique ne peut être obtenu que par saturation en tout ou partie de la branche de la culasse qui shunte l'aimant. Le champ de démagnétisation engendré par la bobine ayant des diffi cultés pour franchir la zone saturée, il faut augmenter les ampères-tours fournis a la bobine pour obtenir le fonctionnement. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précédents et par conséquent une amélioration de la sensibilité. Elle a également pour but 11 obtention d'un relais d minimum de courant ou de tension ayant une tres faible consommation. Elle a pour objet un relais sensible à collage sans aimant fonctionnant au décollage et comportant - un circuit magnétique formé d'une armature fixe dite culasse et d'une armature mobile dite palette, la palette pivotant sur la culasse entre deux positions une dite de collage où elle vient au contact des pièces polaires de la culasse pour refermer le circuit magnetique avec des entrefers résiduels minimaux et l'autre dit de décollage où elle laisse un entrefer important, - un ressort exerçant sur la palette une force tendant au décollage, - et une bobine de magnétisation destinée à fournir le champ magnétique nécessaire au maintien de la palette en position de collage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des revendications jointes et de la description ci-après d'un mode de réalisation donné titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel la figure i représente schématiquement un relais sensible a collage de l'art antérieur et la figure 2 un relais sensible è collage conforme à l'invention. La figure I représente un relais sensible a collage à culasse en U de l'art antérieur. Ce relais comporte : une culasse 1 en forme de U, une palette 2 mobile , venant coiffer la culasse et pivotant autour d'un des sommets 7 du U entre deux poSitions, l'une dite de collage a elle est au contact des pièces polaires de la culasse I et referme le circuit magnétique avec des entrefers résiduels minimaux, et l'autre dite de décollage où elle laisse un entrefer important, un aimant permanent 4 charge de maintenir la palette 2 en position de décollage, un ressort antagoniste 3 tendant a décoller la palette 2 de la culasse l et un bobinage 5 dit de démagnétisation disposée sur l'une des branches de la culasse 1. La réluctance du circuit magnétique est essentiellement due aux entrefers. Elle est très faible lorsque la palette 2 est en position de collage car les entrefers se réduisent aux entrefers résiduels qui sont rendus aussi étroits que possible par un usinage très précis des pièces polaires de la culasse I et de la palette 2. Elle est beaucoup plus élevée lorsque la palette 2 est en position de décollage en raison de la largeur de l'entrefer. Il en résulte que l'énergie magnétomotrice que doit fournir l'aimant 4 au circuit magnétique pour maintenir la palette 2 en position collée, c'est-à-dire pour exercer sur cette dernière une force d'attraction supérieure a la force antagoniste du ressort 3 est beaucoup plus faible que celle qui serait nécessaire pour attirer la palette 2 et la faire basculer de la position de décollage a la position de collage.En outre, pour décoller la palette 2 il suffit d'appliquer au circuit magnétique, par l'intermédiaire de la bobine 5 de démagnétisation, une force magnétomotrice encore plus faible s'opposant a celle due l'aimant 4 de manière que la force d'attraction magnétique exercée sur la palette 2 devienne inférieure a celle du ressort 3. Expérimentalement on obtient le décollage de la palette avec une énergie environ cent fois plus faible que celle nécessaire pour obtenir le mouvement inverse. Dans la pratique les relais sensibles a collage sont toujours utilisés au décollage. Ils comportent un dispositif mécanique de réarmement ramenant la palette 2 en position de collage. Le courant d'excitation est appliqué à la bobine de démagnétisation 5. Ce courant est soit alternatif soit continu. Le fonctionnement du relais est obtenu lorsque le sens du courant est tel que la bobine 5 crée un flux magnétique s opposant à celui de l'aimant 4 et que l'intensité de celui-ci dépasse un certain seuil. Les relais sensibles présentent néanmoins certains défauts qui ont déjà été mentionnes 1) un seuil de fonctionnement fixé une fois pour toutes en fonction de l'ajustage du champ de aimant ; 2) une sensibilité inférieure à celle a laquelle on pourrait s'attendre. La figure 2 représente un relais sensible a collage selon l'invention. Il se déduit du relais sensible à collage représenté à la figure I par le remplacement de l'aiment 4 par une bobine 6 dite de magnétisation. Cette bobine de sagnétisation 6 est placée, cosse la bobine de démagnétisation 5, sur la culasse r. Elle est représentée disposée dans le fond de la culasse I en forme de U. Elle pourrait être sur une branche. Pour obtenir un fonctionnement équivalent au relais sensible à aimant, il suffit d'alimenter la bobine de magnétisation par un courant continu dont l'inten- sité est réglée pour obtenir un collage magnétique convenable de la palette. On en tire alors les avantages suivants : I) Pour une vême force de collage, la sensibilité augmente considérablement, l'énergie fournir a la bobine de démagnétisation pour obtenir le décollage de la palette diminue des trois quarts.Ceci paratt s'expliquer par le fait que la bobine de magnétisation 6 n'étant pas disposée en shunt mais en série dans le circuit magnétique, le collage magnétique de la palette 2 se fait sans saturation du circuit magnétique et, de ce fait, le champ nécessaire a la déma gnétisation est fortement réduit. 2) La sensibilité peut être ajustée en jouant sur l'intensité du courant traversant la bobine de magnétisation 6. Dans de nombreuses applications, notamment dans le domaine de la protection différentielle, la nécessité de prévoir une source de polarisation pour la bobine de magnétisation n'est pas une gene. Il est à remarquer en outre que Ia consommation d'énergie est minime. La bobine de démagnétisation 5 peut être supprimée. Le courant d'excitation est alors appliqué à la bobine de magnétisation 6. Le relais fonctionne alors en relais à minium de courant ou de tension et se caractérise par une consommation extrtmement faible. I1 présente l'intérêt de pouvoir être obtenu a partir de relais sensible a collage actuellement connu, par simple suppression de l'aimant, la bobine prévue pour la demagnétisation jouant, du fait de la disparition de l'aimants le rôle d'une bobine de magnétisation. Il est a noter que le réarmement du relais peut être assuré par un courant d'appel momentané fourni à la bobine de magnétisation pour amener la palette au collage, puis réduit ensuite pour assurer la force de maintien de collage recherchée. Cette disposition permet la télécommande. On peut, sans Sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. La forme du circuit magnétique n'est pas limitée à celle représentée. Les bobines de magnétisation et de démagnétisation peuvent être fractionnées et alimentées à partir de différentes sources. REVENDICATDONS 1/ Relais sensible à collage sans aimant fonctionnant au décollage, caractérisé en ce qutil comporte - un circuit magnétique ayant une armature fixe à deux branches, en forme de U, dite culasse (1) et une armature mobile dite palette (2), la palette (2) pivotant sur la culasse (1) entre deux positions : une dite de collage ou elle vient au contact des pièces polaires de la culasse (I) pour refermer le circuit magnétique avec des entrefers résiduels minimaux et l'autre dite de décollage où elle laisse un entrefer de grande largeur. - un ressort (3) exerçant sur la palette (2) une force tendant au décollage. - et une bobine de magnétisation (6) destinée à fournir le champ magnétique nécessaire au maintien de la palette (2) en position de collage. 2/ Relais sensible selon la renvendication I fonctionnant en relais à minimum de courant ou de tension, caractérisé en ce que ladite bobine de magnétisation (6) est alimentée par un courant dont I'intensité est fonction de celle du courant à surveiller. 3/ Relais sensible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la palette (2) est en forme de barrette, vient coiffer les deux branches de la culasse et pivote autour de l'une (8) de ces dernières, la bobine de magnétisation (6) est disposée soit dans le fond, soit sur l'une des branches du U. 4/ Relais sensible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une bobine de démagnétisation (5) permettant de provoquer le décollage de la palette en s'opposant au flux de la bobine de magnétisation (6). 5/ Relais sensible selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bobine de magnétisation (6) est parcourue par un courant continu dont l'intensité est réglée pour obtenir, par attraction magnétique, un maintien convenable de la palette (2) en position de collage, compte-tenu de l'effort antagoniste exercé par le ressort (3). 6/ Relais sensible selon la revendication I ou la revendication 2, caractérisé en ce que la bobine de magnétisation (6) est fractionnée, les différentes parties de la bobine de magnétisation (6) étant alimentées à partir de différentes sources. 7/ Relais sensible selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que la bobine de demagnetisation (5) est fractionnée, les différentes parties de la bobine de démagnétisation (5) étant alimentées à partir de dif férentes sources. 8/ Relais sensible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la palette (2) est basculée de sa position de décollage à sa position de collage par un courant d'appel fourni à la bobine de magnétisation (6).