Brevet FR2409593A1 — publié le 19790615

L'invention concerne un appareil de comuatation électrique, et en particulier un interruoteur automatique de protection de ligne, avec un déclencheur électromagnétique qui, en cas de survenue d1un courant de court-circuit et/ou d'une surintensité, agit sur un verrou de commutation afin de provoquer l'ouverture d'une pièce de contact mobile. Dans le cadre du développement d'interrupteurs électriques de protection de ligne, on s'est efforcé d'accroître de plus en plus les puissances de coupure. La tendance va dans le sens de l'obten- tion de l'élévation de la puissance par des dispositifs limitnt le courant à l'intérieur de l'interrupteur de protection de ligule. Il a été proposé (demande de brevet DT-OS 2 439 066) un dispositif pour la limitation de courants, dans lequel des résistances limitatrices de courant sont montées en amont du point de contact. De telles résistances limitatrices de courant pe exls etre par exemple des résistances P?0 qui subissent une é7erati très rapide et brusque de leur valeur à la suite d:un dépasserent d'une certaine température (température de seuil) en conséquence du passage de courant.Certes, une coupure en cas de court-circtlit peut être influencée de manière favorable par un dispositif de ce genre; mais un déclenchement simultané résultant d'une surinten sité ne peut se produire que si un élément bimétallique, intercalé dans le circuit de courant, agit sur le mécanisme de commutation de l'interrupteur de protection de ligne en question. le but de l'invention est de fournir un appareil de commutation électrique du genre défini dans le préambule, avec lequel un déclenchement par court-circuit et par surintensité soit provoqué par des moyens simples avec limitation du courant. D'après l'invention, ce but est atteint par le fait qu'il est prévu un point de contact supplémentaire en série avec la bobine du déclencheur électromagnétique et par le fait qu'il est monté, en parallèle sur la bobine du déclencheur électromagnétique et sur le point de contact supplémentaire, une résistance qui produit un affaiblissement. Ce dispositif de commutation se comporte comme un circuit de limitation de courant. En effet, lorsque le point de contact supplémentaire est ouvert par le déclencheur magnétique en cas de déclenchement par court-circuit, la totalité du courant est commutée vers la résistance d'affaiblissement. La limitation de courant s'explique par le fait que la résistance du circuit en parallèle est augmentée du fait de la résistance supplémentaire de l'arc électrique. En outre, le courant dans la branche comportant la résistance dépendant du courant (par exemple une résistance PTC) est accru plus fortenent; en raison de la présence de la résistance d'affaiblissement située en parallèle (avec sa petite chute de tension), l'arc électrique s'éteint; la résistance augmente de valeur et, recevant la totalité du courant, elle agit à elle seule comme résistance limitatrice de courant. De manière avantageuse, la valeur de la résistance sera choisie de sorte qu'elle soit plus élevée que les valeurs de résistance dans le déclencheur, et cela de telle manière qu'il en résulte, à l'ouverture du point de contact supplémentaire, une chute de tenson de 30 V. On parvient de la sorte à ce qu'aucun arc électrique ne se produit à e point d contact de commutation. D'après un mode de réalisation narticulier de l'invention, le levier de contact peut etre monté à pivotement dans sa région moyenne, la pièce de contact principal mobile étant située sur l'une de ses branches et une pièce de contact pour le point de contact supplémentaire étant disposée sur l'autre branche. D'après un mode de réalisation avantageux, la résistance peut être réalisée sous forme de résistance dépendant du courant. On parvient de cette manière à une amélioration supplémentaire des caractéristiques de limitation de courant. On trouvera d'autres modes de réalisation avantageux dans les autres sous-revendications du présent brevet. L'invention pourra de toute façon etre bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ciannexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés qui sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig. 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif de commutation selon l'invention pour la limitation du courant. La fig. 2 illustre une variante du dispositif de commutation représenté sur la fig. 1. les dispositifs de commutation qui sont représentés de manière purement schématique sur les dessins sont incorporés dans un interrupteur de protection de ligne de type généralement connu. Un tel interrupteur de protection de ligne comporte un verrou de commutation qui présente un point d'enclenchement et agit directement sur un levier de contact mobile. I1 comporte par ailleurs un système de déclenchement magnétique et un système de déclenchement thermique, le système de déclenchement magnétique utilisé étant un système à induit plongeur percutant semblable à celui qui est décrit dans le brevet allemand n2 1 082 971. Le système de déclenchement thermique comporte un élément- thermo-bimétallique qui, dans les interrupteurs de protection de ligne connus, agit sur le mme verrou de commutation que le système de déelenchement magné- tique. Sur la fig. 1 est représentée schématiquement une forme de réalisation de l'invention. L'interrupteur de protection deligne, dont le boitier n'a pas été représenté et qui peut être réalisé de manière à être posé par encliquetage sur un rail porteur profilé en chape, comporte une borne d'entrée 10 et une borne de sortie 12. Dans le circuit qui s'étend entre la borne d'entrée 10 et la borne de sortie 12 est monté un système de déclenchement magnétique, par exemple un système à induit plongeur percutant selon le brevet allemand no 1 082 971, système qui est désigné dans l'ensemble par le numéro de référence 14. La bobine du système de déclenchement 14 est également représentée sous forme schématique et elle porte le numéro de référence 16. A l'intérieur de la bobine se trouve un induit plongeur percutant 18, indiqué en tirets. Un levier de contact mobile 40 est monté par sa partie moyenne en un point fixe sur un axe de rotation 42. Il comporte, à l'extrémité de l'une de ses branches libres, une pièce de contact principal 44 qui coopère avec une pièce de contact principal fixe 46. Cette pièce de contact principal 46 est connectée de façon connue en soi, d'une part à la borne de jonction 12 et d'autre part à une tôle-chicane d'arc électrique 48. les tôles-chicanes d'arc associées sont désignées par le numéro de-référence 50. L'autre branche libre du levier de contact mobile porte une pièce de contact supplémentaire 52 qui coopère avec une pièce fixe de contact supplémentaire 54 montée en un point fixe Un élément thermo-bimétallique pour le déclenchement thermique en cas de surintensité est monté en série avec la bobine 16 et porte le numéro de référence 56. Uhe résistance 58 est montée en parallèle sur l'élément therso-bimétnllique 56, sur la bobine 16 et sur les deux pièces de contact supplémen- taire 52 et 54.L'une des bornes de la résistance 58 est reliée au trajet de courant entre les deux bornes 10 et 12 en un point situé entre la borne d'entrée 10 et l'élément thermo-bimétallique 56, tandis que Bon autre borne est raccordée au levier de contact mobile 40; de préférence, cette connexion est effectuée directement sur l'axe de rotation fixe 42. Ce dispositif de commutation selon la fig. 1 fonctionne comme un circuit de limitation de courant, la résistance 58 jouant le rôle de résistance d'affaiblissement. En cas de déclenchement par court-circuit, le point de contact supplémentaire 60 constitué par les deux pièces de contact 52 et 54 est ouvert en un temps très bref par le déclencheur magnétique, ce qui fait que la totalité du courant est commutée vers la résistance d'affaiblissement 58. Etant donné que la valeur de la résistance 58 est plus grande que les valeurs de résistance dans le déclencheur, il se produit un affaiblissement supplémentaire du courant de court-circuit. La résistance d'affaiblissement 58 est dimensionnée et réalisée de telle tanière qu'à l'ouverture du point de contact 52, il n'existe Jamais qu'unie tension de 30 V, si bien qu'aucun arc électrique n'est produit au point de contact de commutation 60. I1 va de soi qu'une adaptation appropriée des valeurs de résistance est effectuée entre les éléments de déclenchement eux-mêmes, c'est-à-dire la bobine 16, l'élément thermo-bimétallique 56 et la résistance d'affaiblis serment 58, affin que la caractéristique de déclenchement voulue soit obtenue. le point de contact principal proprement dit, qui est constitué par les deux pièces de contact 44 et 46 est actionné, de même que le levier de contact 40 ou le point de contact supplémentaire 60, par l'induit plongeur percutant 18 du système de déclenchement 14. Naturellement, le levier de contact mobile est également amené dans sa position de coupure au moyen d'un mécanisme de commutation non représenté, par exemple en cas de déclenchement pour surintensité par l'élément thermo-bimétallique. le mode de fonctionnement du mécanisme de commutation est connu en soi. La fig. 2 illustre une modification du dispositif de commutation selon la fig. 1; la seule différence est que l'élément thermo bimétallique est monté en dehors de la branche contenant la résistance d' affaiblissement. La grandeur de la résistance 58 est déterminée par exemple par le calcul suivant. Dans le cas d'un interrupteur de protection de ligne prévu pour un courant nomlnal de 25 A, la valeur de réponse doit se situer aux alentours de 125 A. Avec le maximum de courant de court-circuit envisagé et avec le facteur de puissance le plus défavorable, l'ouverture du point de contact 60 doit s'effect'r aux alentours de 600 A au maximum.Afin que la tension au point de contact 60 ne puisse pratiquement pas s'élever au-dessus de 50 V, il faut dans ce cas que la résistance de limitation n'ait pas une valeur supérieure à environ 30 V / 60Q A = 50 mfl Dans un circuit de courant de 220 V, il existe avec une telle résistance une limitation du courant de court-circuit a 400 A maximum. Cette limitation peut etre rendue encore plus efficace Si, comme on l'a indiqué précédemment, la résistance est réalisée sous forme de résistance dependant du courant ou même, le cas échéant, sous forme de résistance sensible à la pression. De telles résistances dépendant du courant sont par exemple des résistances PTC. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs dégà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. RfflVENDICATtONS 1.- Appareil de commutation électrique, et en particulier interrupteur automatique de protection de ligne, avec un déclencheur électromagnétique qui, en cas de survenue d'un courant de courtcircuit et/ou d'une surintensité, agit sur un verrou de commutation afin de provoquer l'ouverture d'une pièce de contact mobile1 caractérisé en ce qu'il est prévu un point de contact surplémen- taire (60) en série avec.la bobine (16) du déclencheur électromagnétique et en ce qu'il est monté, en parallèle sur la bobine du déclencheur électromagnétique et sur le point de contact supplémentaire, une résistance (58) qui produit un amortissement. 2.- Appareil de commutation électrique avec un levier de contact mobile muni d'une pièce de contact principal mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de contact (40) est monté à rotation dans sa partie moyenne et en ce qu'il porte sur l'une de ses branches la pièce de contact principal mobile (44) et sur son autre branche une pièce de contact pour le point de contact supplémentaire (60). 7.- Appareil de commutation électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la résistance (58) est montée en parallèle sur un élément thermo-bimétallique (56), sur la bobine (16) du déclencheur électromagnétique (14) et sur le point de contact supplémentaire (60). 4.- Appareil de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la résistance (58) est connectée galvaniquement avec l'axe de rotation (ss2) du levier de contact (40). 5.- Appareil de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des chicanes d'extinction d'arc (50) servant addftionnellement de moyens de limitation de courant sont disposées au point de contact principal (44, 46). 6.- Appareil de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la résistance (58) est réalisée sous forme de résistance dépendant du courant. 7.- Appareil de commutation électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de la résistance (58) pour un interrupteur de protection de ligne à courant nominal de 25 Â, avec une valeur de réponse de 125 A, s1 élève à 50 mQ 8.- Appareil de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérise' en ce que la valeur de la résistance (58) est choisie de telle manière qu'elle soit plus grande que la valeur de résistance du déclencheur (16), et cela de sorte qu'à l'ouverture du point de contact supplémentaire (60), il se produise au niveau de ce dernier une chute de tension d'environ 30 v.