Brevet FR2370354A1 — publié le 19780602

La présente invention concerne un déclencheur différentiel polarisé, t peut être notamment utilisé pour assurer l'ouverture d'un interrupteur ou d'un disJoneteur qui coupe l'alimentation d'un appareil lors de itapparition d'un courant de défaut dans le circuit de cet appareil. On utilise couramment des déclencheurs différentiels constitués par un transformateur différentiel couplé avec un relais. Dans un tel déclencheur, le transformateur comporte au moins deux bobinages primaires normalement équilibrés sur un circuit magnétique fermé et un bobinage secondaire raccordé au bobinage de commande du relais, ce relais comprenant un circuit magnétique constitué d'une culasse et d'une armature mobile maintenue au contact de la culasse par le flux magnétique continu dt à un aimant. De tels déclencheurs sont assez encombrants et motteux car ils comportent au moins quatre bobinages et deux circuits magnétiques. De plus, des problèmes d'adaptation du relais au transformateur peuvent se poser. Un autre inconvénient réside dans le fait qu'une partie seulement de la force magnétomotrice créée par les bobinages primaires du transformateur est utilisée à 1' aimentation du circuit magnétique du relais et que la tension secondaire à fournir par le transformateur au relais doit inclure la chute ohmique de tension dans le bobinage du relais. Enfin, le transformateur ne permet pas d'utiliser un tel déclencheur en courant continu. La présente invention remédie à ces inconvénients par une solution moins encombrante et moins coûteuse, permettant une utilisation en courant continu. L'invention s1 applique à un déclencheur différentiel polarisé comportant en bipolaire deux bobinages normalement équilibrés sur un circuit magnétique fermé. Selon l'invention, ce circuit magnétique est un circuit à deux branches comportant un aimant permanent et une armature mobile de fermeture entre les deux branches soumise à une force de rappel légèrement inférieure à la force d'attraction au collage due au flux magnétique engendré par l'aimant, les bobinages étant enroulés sur le circuit magnétique de telle façon que le flux différentiel qu'ils engendrent soit inverse de celui de 11 aimant. Llinvention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 représente un circuit dans lequel est utilisé un déclencheur connu, constitué d'un transformateur et due relais. La figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un déclencheur selon l'invention, représenté dans son circuit d'utilisation. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation due déclencheur selon l'invention permettant, dans le cas d'une utilisation en courant alternatif, d'assurer le déclenchement dès la première alternance du courant de défaut. les figures 4 et 5 représentent le diagramme des forces appliquées à l'armature mobile du déclencheur de la figure 3. La figure 1 représente le schéma classique de la prote ce tion d'un circuit contre les courants de défaut à l'aide d'un disjoncteur. Un relais R est destine à assurer l'ouverture des deux contacts 1 et 2 par l'intermédiaire d'une serrure 3 quand un courant de défaut I1 apparat dans le circuit d'utilisation d'un appareil 4; l'alimentation dans le circuit d'utilisation d'un appareil 4 ; l'alimentation de l'appareil 4 est alors coupée. Un transformateur T comporte deux bobinages primaires 5 et 6 normalement équilibrés sur un circuit magnétique fermé 7, et un bobinage secondaire 8 raccordé au bobinage de commande 9 du relais Ro Ce relais R comprend un circuit magnétique constitué d'une culasse 10 et d'une armature mobile 11 maintenue au contact de la culasse 10 par le flux magnétique continu dA à un aimant 12. En l'absence de courant de défaut, les bobinages primaires 5 et 6 sont traversés par le même courant I et, par conséquent, l'aimantation du circuit magnétique du transformateur T est nulle. Quand un courant de défaut I1 apparat, les bobinages 5 et 6 sont traversés respectivement par les courants I et I-I1 ; le circuit magnétique s'aimante et une intensité 12 apparat dans le bobinage 9. Cette intensité I2 provoque le décollage de l'armature Il du relais R et done le déverrouillage de la serrure 3o le déverrouillage de la serrure 3 entralne alors l'ouverture des contacts 1 et 2o On se réfèrera maintenant à' la figure 2. les éléments semblables dans les figures 1 et 2 portent les mêmes repères. Le déclencheur différentiel D remplace l'ensemble transfor- mateur-relais de la figure 1 en remplissant la mtme fonction. Le circuit magnétique du déclencheur n1 est pas fondamentalement difw férent de celui du relais polarisé R de la figure 1, puisque le fonctionnement est le mime. Seules les dimensions sont modifiées, l'encombrement du déclencheur D étant un peu plus important que celui du relais R mais moins important que celui de l'ensemble trans formateur-relais. Le déclencheur D possède deux bobinages de commande 1-3 et 14 qui tendent à engendrer des flux égaux mais circulant dans des sens opposés lorsqu'ils sont parcourus par le mtme courant I lors qu'aucun courant de défaut I1 n' est apparu dans le circuit. Quand un courant de défaut I1 apparat, les bobinages 13 et 14 sont traversés respectivement par les courants I et I-Il ; les flux qu'ils tendent à engendrer ne sont donc plus égaux et un flux différentiel apparat. Le flux total diminue alors dans les deux branches puisque le flux différentiel s'oppose à celui créé par 11 aimant et le déclencheur s'ouvre. Le déclencheur D a un circuit magnétique à shunt magnétique 15 du mtme type que ceux utilisés dans les relais polarisés clas situes0 Comme ces derniers, il n'est sensible qu'aux demi-alternances favorables du courant alternatif de défaut et par conséquent, malgré la suppression du transformateur différentiel, on ne peut envisager son utilisation en courant continu qu'à condition de porter attention au branchement : il faut que le défaut possible en courant continu en tram'ne toujours unediminution du flux qui assure l'attraction de l'armature mobile 11. La figure 3 représente un déclencheur différentiel sensible 'au courant de défaut quelque soit son sens. Les éléments semblables dans les figures 1, 2 et/portent les mêmes repères, Le déclencheur de la figure 3 comporte un circuit magnétique de déséquilibre entre trois forces de collage et une de décollage. Dans ce déclencheur, la culasse 10 comporte deux branches 16 et 17, dont l'une, la branche 17, a été dédoublée en deux jambes 17a et 17b et présente deux faces de contact pour l'armature mobile 11. Les bobinages 13 et 14 sont également répartis entre les jambes 17a et 17b afin d'éviter la circulation d'un flux parasite qui circulerait dans la branehe 16 et l'armature il. Le nombre de spires et le diamètre du fil sont les mimes pour chacun des deux bobinages 13 et 14 qui sont enroulés de façon telle que les flux qu'ils engendrent pour un mdme sens de courant dans chacune des gambes 17a et 17b circulent à chaque instant dans des sens opposés. En l'absence de courants de commandes ou quand les bobinages 13 et 14 sont parcourus par un mme courant I, les flux alternatifs engendrés par ces bobinages s'annulent à chaque instant. Le flux continu engendré par l'aimant 12 se divise également entre les jambes 17a et 17b et se ferme à travers l'armature 11 et la branche 16. L'armature est alors soumise à 3 forces de collage f16, i17a, et f17b.On a représenté sur la figure 3 le flux continu en trait continu et sur la figure 4 le diagramme des forces appliquées à l'armature mobile 11e Par 11 intermédiaire du levier 18, un ressort non représenté applique au point M, barycentre des forces f16, f17a, et f17b, une force F opposée à la résultante de ces 3 forces et légèrement inférieure pour assurer la tenue aux chocs, secousses et vibrations. Quand un courant de défaut li apparaît, les bobinages 13 et 14 sont traversés respectivement par les courants I et IIî. Les flux que tendent à engendrer les bobinages 13 et 14 ne s'annulent alors plus. Un flux alternatif apparat alors dans les jambes 17a et 17b. Il change de sens à chaque alternance. Les flux totaux augmentent donc dans une jambe alors qu'ils diminuent dans l'autre. Sur la figure 3, on a représenté en trait pointillé le flux alternatif dans le cas où le flux total est renforcé dans la jambe 17b et diminué dans la jambe 17a. La figure 5 donne le nouveau diagramme des forces. La force f117a est plus faible que f17a et la force '17b est plus grande que 17b ;l'armature 11 pivote alors autour de l'axe f16 - 117b. Pour les demi-alternances de sens inverse, l'armature 11 pivote autour de l'axe f'16 - '17a. Bien entendu, l'invention n'est pas strictement limitée aux seuls modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples, mais elle couvre également d'autres modes de réalisation qui n'en diffèreraient que par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. C'est ainsi que le déclencheur pourrait utiliser un circuit magnétique à déséquilibre entre quatre forces de collage et une de décollage ; les deux branches-de la culasse seraient alors dédou blées et les bobinages sur chaque branche dédoublée seraient réalisés de faÇon à engendrer dans chaque, branche et pour un même sens de courant des flux magnétiques de sens opposés. Qtiel que soit son circuit magnétique, le déclencheur peut titre muni de plus de deux bobinages de commande. En effet, on a décrit jusqu'à présent l'utilisation d'un déclencheur en bipolaire; mais pour l'utilisation en tripolaire, il comporterait trois bobinages et en trétrapolaire quatre bobinages. REVENDICATION 1.- Déclencheur différentiel polarise comportant deux ou plusieurs bobinages normalement équilibres sur un circuit magnétique fermé qui comporte deux branches, un aimant permanent et une armature mobile de fermeture entre les deux branches soumise à une force de rappel légèrement inferieure à la force d'attraction au collage due au flux magnétique engendre par Itaimant, caractérisé par le fait que les bobinages sont enroulés sur le circuit magnetique de telle fanon que le flux différentiel qu'ils engendrent dans les entrefers soit inverse de celui engendré par l'aimant.