Brevet FR2379152A1 — publié le 19780825

L-' invention concerne la protection des lignes contre les incidents dus à une élévation anormale du courant résultant d'une baisse d'impédance de la charge, quelle qu'en soit la cause. I1 est connu d'assurer dans ce but l'ouverture du circuit, soit.?ar des disjoncteurs opérant par action mécanique, soit par des distositifs à élément entrant en fusion à la suite de la surintensité. Dans le choix d'un tel appareillage de coupure, on doit tenir compte de plusieurs facteurs, et notamment de la fréquence des incidents prévus, de la nécessité ou non de prévoir une ouverture etzou une fermeture du circuit à vide ou en charge, et de la fréquence des manoeuvres. On est ainsi conduit selon les cas à utiliser des coupe-circuits à fusible avec ou sans relais thermique, avec ou sans disjoncteur, avec ou sans contacteur en aval. En raison de la multiplicité et de la diversité des cas, il apparaît que les matériels de coupure ne sont pas toujours utilisés correctement et qu'ainsi la sécurité d'exploitation reste insuffisante. A cet égard, il convient de remarquer que les immeubles modernes à grande hauteur ont maintenant des puissances installées supérieures à beaucoup d'établissements industriels moyens ou petits. En raison de cet accroissement des puissances installées, on fait intervenir de nombreux transformateurs abaisseurs de tension de forte puissance pour alimenter des lignes courtes et de fortes sections; il y a ainsi apparition de court-circuit sur impédance faible, donc de forte intensité. On doit aussi considérer le fait que dans la protection contre les courts-circuits, l'utilisateur domestique est en général non averti, tandis que l'utilisateur industriel est présumé devoir posséder les connaissances nécessaires à l'exploitation et à l'en- tretien rationnels de ses équipements. Ainsi il revient nécessaire de renforcer au maximum la protection automatique des installations de distribution, vu le développement incessant de la construction des immeubles à grande hauteur. La Demanderesse s'est proposée de réaliser un appareil présentant la synthèse des fonctions indispensables à une protection efficace des lignes de distribution, savoir - haut pouvoir de coupure et sécurité de fonctionnement des cartouches fusibles. - Coupure omnipolaire. - Serrure robuste et unique pour tous les pôles. - Sectionnement ou commutation par coupure et enclenchement rapides. - Repérage mécanique ae la cartouche fondue. - Temporisation de l'ouverture des contacts lors de la fusion d'une cartouche. La présente invention a pour objet un sectionneur automatique à fusible pour installation de distribution électrique caractérisé en ce que sur chaque pôle, une cartouche fusible est montée sur le secteur, en série avec un contact pivotant, et coopérant avec un électro-aimant dont l'alimentation est prélevée entre une borne de la cartouche et un point pris sur la pièce porte-contact, le plongeur de l'électro-aimant provoquant en cas de fusion de la cartouche, d'une part l'ouverture d'une serrure commune à tous les pôles pour la commande du mouvement de l'axe de la pièce porte-contact, axe commun à tous les pôles, et d'autre part l'apparition mécanique d'un voyant. Suivant un autre point de l'invention, la serrure est constituée d'un équipage mobile à ressort Ge compression avec bielle de transmission pour changément rapine de position d'une manivelle entraînant l'axe porte-contacts, le tout étant actionnable, t'une part manuellement par un levier de manoeuvre, d'autre part au déclenchement sur défaut par une genou llere dont le crochet d'arrêt s'efface par l'action d'un levier de déclenchement attiré par le noyau plongeur de la phase en défaut et commun à tous les pôles. Un tel sectionneur automatique à fusible comporte encore a'autres particularités avantageuses qui apparaîtront au cours ae l'exposé ci-apres se référant au aessin ci-joint montrant un exemple non limitatif de réalisation de l'objet de l'invention. Sur ce dessin, La figure 1 est le schéma de principe de l'équipement électrique d'un pôle. La figure 2 est le schéma de principe de l'équipement électromécanique d'un pôle. La figure 3 est une vue perspective en élévation d'un sect;on- neur automatique à fusible selon l'invention, avec vue intérieure de l'un des pôles. La figure 4 est une autre vue perspective en élévation am meme appareil, vue suivant la flèche IV de la figure D et montrant l'intérieur C-u botter de la serrure. Cime représenté par la figure 1, dans chaque pôle d'un appareil selon l'Invention, ne cartouche fusible 10 de coupure est branchée sur le secteur en série avec un contact double 11 pouvant pivoter autour d'un axe 12; un électro-aImant 13 a son enroulement alimenté par prélèvement de courant entre un point 14 à la sortie de la cartouche et un point du contact double, tel que l'axe 12. Cet aménagement permet une disposition des pièces évitant tout contact fortuit de l'opérateur avec une pince sous tenson lors de l'utilisatIon normale de l'appareil. Tant que la cartouche 10 n'est pas fondue, le contact Il est normalement fermé et la chute de tension aux bornes de l'enroule- ment de ltélectro-aimant, en arallele avec la cartouche, est de quelques dizaines de millivolts. Cette chute de tension est ,nsuf- fisante pour faire fonctionner l'électro-aimant. lorsque la cartouche fond à la suite de la naissance d'un défaut, il apparait aux bornes de la cartouche toute la tension du secteur; à cet instant, l'électro-aimant se trouve alimenté en pleine tension et il fonctionne. I1 va maintenant être décrit ce qui se produit consécutivement et mécaniquement en se référant à la figure 2. Sur ce schéma, on retrouve la cartouche fusible 1G, la pièce 11 portant le contact double pivotant autour de l'axe 12, itélectro- aimant 13 dont l'enroulement est alimenté par prélevement du courant aux points 12 et 14, et 16 est le noyau plongeur. Il est un levier de déclenchement soumis à l'action du noyau plongeur; ce levier, en liaison avec les autres pôles, est chargé lors de la fusion de ia cartouche 10 de provoquer l'ouverture de la serrure schématisée par son boîtier 18; la serrure peut en outre Être commandé manuellement, au déclenchement comme à l'enclenchement, par un levier de manoeuvre li. Lorsqu'à la suite d'un défaut sur le pôle intéressé la cartouche fond, le noyau plongeur 16 est excité et attire le levier l, la serrure s'ouvre, et son mécanisme fait tourner l'axe 12 dans le sens du déclenchement. Comme cet axe est commun à tous les pôles, tous les contacts doubles 11 s'ouvrent. Tel est succinctement le fonctionnement de l'appareil pour chaque pôle; la description du sectionneur automatique à fusible, suivant les figures 3 et 4, va permettre maintenant de donner de façon plus précise tous les détails de structure et de fonctionne ment. Sur ces deux figures, les mêmes chiffres de référence désignent les memes organes que sur les figures 1 et 2. L'a^careil représenté est un sectionneur tripolaire et le bloc correspondant est constitué de quatre compartiments ou pas accolés et reliés entre eux par des broches indémontables non représentées; quel que soit le nombre n de pôles, donc le nombre de pas n;l, la disposition reste la même. Pour un tripolaire, chacun des pas 20, 21, 22 contient les organes de sectionnement d'un pôle et le pas 23 est réservé au mécanisme de la serrure; le bloc des quatre compartiments peut se fixer sur un rail normalisé non représenté par un dispositif à ressort 24 pour enclenchement rapide. Sur la figure 2, le pas 20 est ouvert sur le devant et montre tous les organes d'un pôleqdu sectionneur : on aperçoit la cartouche 10 qui est montée, comme indiqué sur le pas 21, sur un préhenseur 25 pour mise en place, extraction et tout remplacement de la cartouche; le contact double 11 peut pivoter entraîné par l'axe 12, commun aux trois pôles et s'étendant jusqu'à la serrure (voir fig. 3) : le contact inférieur est relié à la fermeture à la borne 26 du secteur, tandis que le contact supérieur est relié par la barre omnibus 2, à une borne de la cartouche, dont l'extrémité opposée est connectée à l'autre borne 28 du secteur, 29 et 30 sont respectivement les conducteurs de liaison de l'enroulement 15 de ltélectro-aimant aux points 12 et 14; on aperçoit en 19 le levier de manoeuvre manuelle de la serrure en position haute correspondant à la fermeture des contacts, la position basse étant celle de l'ouverture. On a vu que le déclenchement a lieu par le levier 17 commun à tous les pôles, et sous l'action du noyau plongeur 16 de l'électroaimant, lorsque celui-ci est excité à la suite de la fusion de la cartouche. Cette fusion est signalée par un voyant mécanique 31 à gravitation, qui normalement est maintenu en place par un aimant permanent 32; le noyau plongeur, lors de la fusion de la cartouche fait apparaître le voyant par poussée au moyen d'une tige à ressort 33. Le ressort est calculé de maniere à ne pas empêcher le débattement du noyau plongeur, mais à pouvoir vaincre l'effort de maintien du voyant mécanique par l'aimant permanent. De préférence pour une bonne signalisation, lors de sa chute en position ouverte, le voyant découvrira une surface de couleur rouge. La description de la serrure ndcessite de se reporter à la figure 4 : manuellement, le levier de manoeuvre 19 peut agir sur un équipage mobile à ressort de compression 34 dont le mouvement sera transmis par une bielle 35 à une manivelle 36 solidaire de l'axe 12 des pièces pivotantes porte-contacts. Le dispositif de déclenchement sur défaut dans une phase comporte une genouillère 37 pouvant agir sur l'équipage mobile, mais normalement bloquée par un crochet d'arrêt 38, lequel est solidaire du levier 17 qui iui communiquera l'ordre de déclenchement. Le fonctionnement du sectionneur tripolaire automatique à fusible qui vient d'hêtre décrit a lieu comme suit I. Exploitation par le levier de manoeuvre: Si on place le levier 19 en position basse, le ressort de l'équipage mobile 34 est comprimé jusqu'à un point d'équilibre au-delà duquel il libère une partie de l'énergie emmagasinée lors de la première phase du mouvement du levier. Cette énergie fait basculer l'équipage mobile qui par l'intermédiaire de la bielle 35, de la manivelle 36 et de l'axe 12 ouvre les contacts doubles 11 et coupe le circuit. Inversement, la fermeture des contacts a lieu en faisant repasser le levier 19 de la position basse à la position haute, et par un processus symétrique, les pièces de la serrure reprennent la position de la figure 4 et le circuIt est rétabli. II. Déclenchement sur défaut : si une cartouche 10 fond,-l'élec- tro-aimant passe en pleine tension et le noyau plongeur 16 est excité; le voyant mécanique 31 repoussé par la tige à ressort 33 apparaît (sur la figure 3 on a supposé pour montrer tous les organes que le voyant était dans cette position); en outre le levier de déclenchement 17 est attiré et fait tourner le crochet d'arrêt 38, ce jui libère la genouillère 37; celle-ci ramène au repos l'équipage mobile 34 en provoquant l'ouverture des contacts doubles 11. Le déclenchement est libre, c'est-à-dire que le déclenchement sur defaut s'effectue alors que le levier de manoeuvre est maintenu en position haute, et cela grâce à la libération de la genouillère 37. Le systeme de serrure à genouillère ainsi constitué, bien qu'à mouvement rapide, permet une temporisation suffisante de l'ouverture des contacts : on évite de couper le circuit, avant que l'arc de la cartouche ne soit complètement éteint, et aussi pendant l'évolution possible d'un court-circuit sur les autres phases de la ligne. Une temporisation de 10 ms paraît être le temps minimum à observer. Les appareils selon l'invention conviennent pour la protection de gammes d'intensité jusau'à 100 A ainsi que des installations à neutre impédant. Enfin il y a lieu de noter que des fonctions auxiliaires peuvent être adjointes à ces appareils en cas de besoin, et par exemple - Téléindication de la position des contacts doubles par microcontact commandé par la serrure. protection contre les surcharges par déclencnement commandé par bilame - Protection des personnes par dispositif à différentiel rési- duel et relais sensible. - Déclenchement commandé à distance par électro-aimant. - Télécommande commande de la serrure par moteur auxiliaire. REViND ICAT ioeF S - - Sectionneur automatique à fusible pour installation de dis- tribution d'électricité caractérisé en ce que sur chaque pôle, une cartouche fusible est montée sur le secteur, en série avec un contact pivotant, et coopérant avec un électro-aimant dont l'alimentation est prélevée entre une borne de la cartouche et un point pris sur la pièce porte-contact, le noyau plongeur de l'électro- aimant provoquant en cas de fusion de la cartouche, d'une part l'ouverture d'une serrure commune à tous les pôles pour la commande du mouvement de l'axe ae la pièce porte-contact, axe commun à tous les pôles, et d'autre part l'apparition mécanique d'un voyant. 2 - Sectionneur multipolaire suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les organes électriques de chaque pôle sont contenus dans une enveloppe distincte, les organes mécaniques de fonctionnement de la serrure sont également contenus dans une enveloppe séparée et toutes ces enveloppes ou pas identiques sont accolés et assemblés entre eux par des broches indémontables de manière à former un bloc ou cellule. 3 - Bloc de sectionneur suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un encliquetage à ressort permettant de le fixer sur rail normalisé. 4 - Sectionneur suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que chaque cartouche peut être introduite ou extraite à l'aide d'un préhenseur. 5 - Sectionneur suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la serrure est constituée d'un équipage mobile à ressort de compression, avec bielle de transmission pour changement rapide de position d'une manivelle entraînant l'axe portecontacts, le tout étant actionnable, d'une part manuellement par un levier de manoeuvre, d'autre part au déclenchement sur défaut par une genouillere dont le crochet d'arrêt s'efface par l'action d'un levier de déclenchement attiré par le noyau plongeur de la phase en défaut et commun à tous les pôles. 6 - Sectionneur suivant la revendication i caractérisé en ce que dans chaque pôle le voyant est normalement maintenu en place par un aimant permanent, et chute lorsqu'après fusion de la cartouche, il est repoussé par le noyau plongeur au moyen d'une tige à ressort.