Brevet FR2371766A1 — publié le 19780616

La présente invention concerne un relais polarisé. Elle s'applique notamment aux relais destinés à assurer l'ouverture d'un disjoncteur qui coupe l'alimentation d'un appareil lors de l'apparition d'un courant de défaut dans le circuit de cet appareil. Les relais polarisés classiques, tels que celui représenté à la figure i, comportent un circuit magnétique constitué d'une culasse à deux branches 1 et 2 reliées entre elles par un aimant permanent 3 et d'une armature mobile 4 de fermeture. Un ressort 5 fixé sur le boiter 6 du relais soumet l'armature mobile 4 à une force de rappel légèrement inférieure à la force d'attraction au collage due au flux magnétique engendré par l'aimant 3.Un circuit de commande 7 est bobiné sur une des branches, par exemple la branche 1, de telle sorte que, pour un sens donné du courant de commande, il engendre un flux inverse de celui de l'aimant, suffisant pour provoquer le décollage de l'armature mobile 4. 'aimant 3 est un aimant permanent à fort champ coercitif mais à très faible perméabilité réversible. Vis-à-vis du flux alternatif créé par le courant alternatif de commande, l'aimant 3 présente donc une grande réluctance et il est nécessaire, pour diminuer la consommation en énergie électrique du relais, de shunter l'aimant 3 par une réluctance plus faible. Sur la figure 1, l'aimant a été shunté par la branche 8. Cette branche 8 est pourvue d'un entrefer d'ajustage 9. On a représenté les allures et les sens des lignes de force des flux magnétiques, en trait continu pour les flux continus dont la source est l'aimant, en trait pointillé pour les flux alternatifs dont la source est la force magnéto-motrice créée par le passage du courant de commande dans 11 enroulement du relais. Pour les flux alternatifs, le sens des flèches correspond à la demi-alternance favorable, celle pour laquelle le flux total dans 1' entrefer diminue, permettant ainsi l'ouverture de l'armature mobile 4. il est cependant visible que la branche 8 est aussi un shunt pour le flux continu utile créé par l'aimant, flux qui doit rester suffisant pour assurer la force de collage nécessaire pour maintenir le relais fermé en l'absence de flux alternatif. Le shunt magnétique idéal serait celui qui opposerait une réluctance très faible au flux alternatif et une réluctance très grande au flux continu. Cet idéal ne peut malheureusement pas exister puisque que tous les matériaux magnétiques présentent une per méabilité plus grande pour un champ continu que pour un champ alternatif superposé au même champ continu.Ce que l'on peut faire de mieux est d'utiliser pour le shunt un matériau amagnétique avec lequel on aura la mdme réluctance pour le flux continu et pour le flux alternatif superposé, la perméabilité relative étant égale à 1 dans tous les cas. il est intéressant d'avoir une- réluctance faible plutôt que forte puisqu'une réluctance faible entrain une réduction de la puissance de commande du relais, alors que la consommation du shunt en flux continu peut toujours titre compensée par une augmentation des dimensions de l'aimante Pour obtenir cette faible réluctance, il faut évidemment une grande section et une faible longueur, cette dernière étant prise suivant la direction des lignes de force, et l'entrefer 9 d'ajustage de la branche shunt 8 est en général une mince feuille de matériau amagnétique. Le reste de la branche shunt 8 est constitué du m8ee matériau magnétique que le reste du circuit magnétique. Cependant, les feuilles amagndtiques utilisées sont très minces (en général quelques microns) et il en résulte, lors du montage des relais, une grande dispersion de la valeur des réluctances shunt : irrégularité d'épaisseur et d'état de surface, nettoyage plus ou moins parfait des surfaces en contact, froissements, variations de serrage au montage font que la réluctance shunt peut avoir une valeur très différente d'un relais à l'autre. il en résulte une dispersion dans la puissance de commande des relais. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle permet une réduction de la puissance de commande des relais sans entraider une dispersion de cette puissance de commande. L'invention s'applique à un relais polarisd comportant un circuit magnétique constitué d'une culasse à deux branches reliées entre elles par un aimant permanent, d'une armature mobile de fer- meture soumise à une force de rappel légèrement inférieure à la force d'attraction au collage due au flux magnétique engendré par l'ai- mant et un circuit de commande bobiné sur les branches de la culasse de telle sorte que pour un sens donné du courant de commande, il engendre un flux inverse de celui de l'aimant, suffisant pour provoquer le décollage de l'armature mobile0 Selon l'invention, l'aimant est constitué d'un alliage magnétique Xemi-rémanent dont la perméabilité réversible relative par rapport au vide est comprise entre 5 et 25 et dont le champ coercitif est comprise entre 2.500 et 20.000 Ampères-tours/mètre. L'invention va maintenant Btre décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les figures 2 et 3 annexées. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un relais selon l'inventione La figure 3 représente un circuit dans lequel est utiiisé un relais selon l'invention0 On se réfèrera tout d'abord à la figure 2. Les éléments semblables dans les figures i et 2 portent les mimes repères. le relais selon l'invention, représenté à la figure 2, ne comporte pas un aimant permanent classique mais un aimant 3 constitué d'un aZlia- ge magnétique semi-rémanent dont la perméabilité réversible par rapport au vide est comprise entre 5 et 25 et dont le champ coercitif est compris entre 2 500 et 20 000 Ampères-tours/mètre. L'utilisation de ces alliages dont la perméabilité réversible est nettement plus élevée que celle des aimants classiques, permet de s'affranchir de la nécessité du shunt magnétique, la réluctance étant, à égalité de longueur et-de section, inversement proportionnelle à la perméabilité réversible. Par ailleurs, ces alliages semi-rémanents sont relativement malléables et usinables et peuvent être facilement obtenus avec des rapports longueur/section beaucoup plus faibles que ceux qui sont possibles sur les aimants classiques, ce qui conduit à des réluctances encore plus faibles et à des puissances de commande plus faibles également, L'utilisation des alliages semi-rémanents à perméabilité réversible élevée se traduit donc par une réduction de l'encombrement et par une réduction de la puissance de commande des relais. La figure 9 montre l'application dtun relais selon l'invention au contrôle du courant de défaut du circuit d'utilisation d'un appareil. Lé relais 10 est destiné à assurer l'ouverture des contacts 11 et 12 qui coupent l'alimentation de l'appareil 13 quand un courant de défaut I1 apparat. Un transformateur 14 comporte deux bobinages primaires 15 et 16 en opposition et un bobinage secondaire 17 attaquant le relais-1O0 En l'absence de courant de défaut,les bobinages primaires 15 et 16 sont traversés par le meme courant I et, par conséquent, l' aimantation du circuit magnétique du transformateur 14 est nulle, Quand un courant de défaut Ij apparatt,les bobinages 15 et 16 sont traversés respectivement par les courants I et I - ; si un dépasse un certain seuil, le circuit magnétique staimante et une intensité 12 apparat dans le bobinage 170 Cette intensité provoque le décollage de l'armature du relais 10 et donc le déverrouillage de la serrure 18 qui est couplée mécaniquement au relais 10. Le déverrouillage de la serrure 18 entraîne alors ltou- verture des contacts 11 et 12. Bien entendus l'invention n'est pas strictement limitée au seul mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple,mais elle couvre également d'autres modes de réalisation qui n'en diff4- repaient que par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi, la culasse du relais pourrait être conçue diffé- remment, par exemple avec plus de deux branches ; le circuit de commande pourrait entre bobiné sur plusieurs branches. Le circuit magnétique pourrait aussi 8Sre feuilleté afin d'éviter la formation de courants de Foucault. REVEKDICATION 1.- Relais polarisé comportant un circuit magnétique constitué d'une culasse à deux branches reliées entre elles par un ai mant permanent, d'une armature mobile de fermeture soumise à une force de rappel légèrement inférieure à la force d'attraction au collage due au flux magnétique engendré par l1aimant, et un circuit de commande bobiné sur les branches de la culasse de telle sorte que, pour un sens donné du courant de commande, il engendre un flux inverse de celui de l'aimant, suffisant pour-provoquer le décollage de l'armature mobile, caractérisé par le fait que l'aimant est constitué d'un alliage magnétique semi-rémanent dont la perméabilité réversible relative par rapport au vide est comprise entre 5 et 25 et dont le champ coercitif est compris entre 2 500 et 20 000 Ampères-tours/mètreO