Brevet FR2409594A1 — publié le 19790615

L'invention concerne un appareil de commutation électrique, et en particulier un interrupteur automatique de protection de ligne, avec un déclencheur électromagnétique qui, en cas de survenuenue d'un 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'accroitre de plus en plus les puissances de coupure. La tendance va dans le sens de l'obten- tion de I'élévation de puissance par des dispositifs limitant le courant à'l'inte'rieur de l'interrupteur de protection de ligne. I1 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 peuvent être par exemple des résistances PTC qui subissent une élévation très rapide et brusque de leur valeur à la suite d'un dépassement d'une certaine température (température de seuil) en conséquence du passage de courant.Certes, une coupure en cas de court-circuit peut être influencée de manière favorable par un dispositif de ce genre; mais un déclenchement simultané résultant d' une surintens i- té ne peut se produire que Si un élément bimétallique, intercalé dans le circuit, agit sur le mecanisme de commutation de l'interrupteur de protection de ligne en question. Le but de l'invention est de fournir un appareil de consuta- tion 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 monté, en parallèle sur la bobine du déclencheur électromamné- tique, un élément thermo-bimétallique dont l'une des extrémités est montée en un point fixe et à l'autre extrémité duquel est prévu un point de contact. I1 existe certes une grande variété de composants montés en parallèle sur la bobine et réagissant à une élévation de la tempé- rature. Par exemple, la demande de brevet DAS 1 567 837 décrit un système de commutation dans lequel une résistance PTC est montée en parallèle sur le dé-lencheur magnétique. Dans ce cas, le courant se répartit en un courant partiel à travers la bobine et un courant partiel à travers la résistance PTC. Dès que le courant a dépassé la valeur de seuil de la résistance ou que la température a dépassé un niveau déterminé, le courant qui passe à travers la résistance est commuté entièrement vers la bobine.Toutefois, une telle rei- tance PTC possède une faible capacité de conduction du courant; on ne saurait obtenir une limitation du courant. Il est décrit, dans le brevet allemand no 440 392, non thermouttat destiné à provoquer la coupure en cas de température ezessive ou de surintensité, thermostat dans lequel un composant réagissant à la température est monté en parallèle sur une bobine magnétique d'un déclencheur magnétique.Dès que le composant qui reagit à la température dépasse une température déterminée, la résistance varie brusquement, si bien qu'il se produit un changement de position du noyau de fer à l'intérieur des bobines en raison du décalage mutuel des nombres d'ampèretours des deux bobines et que levier déclencheur est actionné dans le sens de l'ouverture d"rn contact. Ce système de commutation ne sert pas non plus pour la lfmita- tion de courant; d'ailleurs, le thermostat est monté, non pas dans le circuit de courant principal, mais en parallèle sur les conduc- teurs du réseau. Par rapport à ces systèmes connus de commutation, le mode de réalisation selon l'invention offre l'avantage qu'il agit en limitant le courant, aussi bien en cas d'une surinten1-té qu'en cas d'un courant de court-circuit. On dimensionnera le dispositi! de sorte que la bobine du déclencheur magnétique ait une résistance ohmique nettement plus élevée que l'élément thermo-Mimétallinue. Dans les conditions normales, la fraction du courant principal passe à travers llélément thermo-bimétallique en parallèle sur la bobine. Dès qu'une surintensité ou même un courant de court-circuit survient, le point de contact s'ouvre sur l'élément tr:no- bimétallique, si bien que le courant est dirigé dans sa totalité à travers la bobine. De cette manière, on parvient d'une part à un renforcement du déclenchement en cas de surintensite et, d'autre part, à une limitation de courant. Si l'on suppose par exemple que la résistance ohrnique de la bobine est d'environ 70 n et que la résistance de l'élément thermo-bimétallique est de l'ordre de grandeur de 0,5n, on obtient une limitation de courant par la bobine de l'ordre de 20 environ.Il y a donc lieu de noter que la lame de bimétal nest pas nécessaire pour la libération d'un point d'enclenchement, mais que cette libération s'effectue simplement au moyen de la bobine de déclenchement. De ce fait, on obtient une constance améliorée du déclenchement, en raison du fait que des dispersions dans le trajet de libération et la force de libération ne peuvent avoir aucune influence sur le processus de déclenchement, comme cela arrive avec les systèmes classiques. Par tailleurs, il existe la possibilité, par un simple réglage de l'élément bimétallique, de faire varier dans de larges limites le déclenchement thermique. Il existe alors la possibilité d'intercaler une résistance sensible à la température en-série avec l'élément thermo-bimétallique, dans le circuit de celui-ci. Si l'on choisit à cet effet une résistance NTC, il se produit, du fait de la diminution de la valeur de résistance dans la branche de 1' élément bimétallique, une. plus petite constante de temps pour le déclenchement thermique en cas de surintensité, tandis que si l'on utilise une résistance dite PUC, il en résulte une constante de temps plus grande. Les deux variations des constantes de temps sont souhaitées dans certaines applications. L'invention pourra de toute façon être 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 représente le dispositif de commutation électrique avec un élément thermo-bimétallique monté en parallèle sur une bobine. 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. Il 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 no 1 082 971. Le système de déclenchement thermique conporte un élément thermo-bimétallique qui, dans les interrupteurs de protection de ligne connus, agit sur le même verrou de commutation que le système de déclenchement !:agné- tique. Sur la fig. 1 est représentée schématiquement une forme de réalisation selon l'invention. L'interrupteur de protection de ligne, dont le boîtier 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 déclenchenent 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 lA est également représentée sous forme schéruati- que et elle porte le numéro de référence 16.A l'intérieur de la bobine s'étend un induit plongeur percutant 18, indiqué en tirets, induit dont l'extrémité libre agit sur un verrou de commutation 20 ou sur le contact mobile, également de la manière décrite dans le brevet allenand précité. Le verrou de commutation 20 actionne un levier de contact mobile 22, respectivement dans le sens de l'ouverture et dans celui de la fermeture du trajet de courant qui s'détend entre les deux bornes de connexion 10 et 12. Pour la manoeuvre manuelle du levier de contact 22, il est prévu un organe d'actionnement qui est indiqué en 24. En parallèle sur la bobine 16 est prévu un circuit d'élément thermo-bimétallique. A cet effet, un élément therno-binétallique 28 est fixé sur une butée fixe 26. A ltextrémité libre de l'élément thermo-bimétallique se trouve une pièce de contact supplémentaire 30 qui coopère avec une pièce de contact fixe supplémentaire 32. Dans les conditions normales, il passe à travers llinterrup- teur un courant J qui se répartit, au point de branchement 34, c'est-à-dire au point de jonction du circuit de l'élément thermo- bimétallique, en les deux fractions de courant J1 et J2 3n aval de l'autre point de jonction 36, les deux fractions de courant J1 et J2 se réunissent et constituent ainsi le courant J qui passe à travers le levier de contact mobile ou le point de contact principal.Sur le dessin, on a représenté la position de couru. Dans ces conditions, lorsque le courant J croit, l'élément thera,o- bimétallique 28 s'échauffe, si bien qu'il se déplace dans le sens de la flèche 10, soit lentement, soit brusquement (cela dépend du mode de réalisation de l'élément thermo-bimétallique) et qu'il sépare l'une de l'autre les deux pièces de contact 30 et 32. Mais le courant J2 est ainsi commute vers la bobine 16, ce qui fait que l'induit plongeur percutant 18 réagit et libère le point d'enclen- chement dans le verrou de commutation 20, si bien que le levier de contact 22 se déplace à partir de sa position fermée (non représen- tée sur la figure) vers sa position ouverte (représentée sur la figure). L'ensemble du dispositif est dimensionné de telle manière qu'en cas de court-circuit supérieur à 500 ampères, le déclencheur magnétique réagisse dans tous les cas. Si la capacité de limftat:on du courant des tales d'extinction adjointes au point de contact principal ne suffit pas, 1' elément thermo-bimétallique réagit et s'ouvre, si bien que tout le reste du courant passe à travers la bobine. La résistance de la bobine s'ajoute à celle qui est formée par l'arc électrique et elle produit ainsi une nouvelle limitation ou une extinction rapide de l'arc éleotriqus. Le dispositif de commutation représenté sur la fig. 2 est semblable à celui de la fig. l tel qu'il a été décrit jusqu'ici; il est simplement monté une résistance sensible à la température 38 dans le circuit de l'élément thermo-bimétallique. Si l'on choisit par exemple une résistance SEC, il en résulte, par diminution de la valeur de résistance dans ie circuit de l'élément bimétallique, une constante de temps plus petite pour le déclenchement then-lnqu en cas de surintensité; si l'on choisit une résistance PTC, il n résulte une plus grande constante de temps. Les variations de la caractéristique de déclenchement sont souhaitables dans des cas d'application déterminés. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modrc 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. REVENDICATIONS 1.- Appareil de commutation électrique, et en particulier interrupteur automatique de protection de ligne, avec un déclencheur e'lectrotagnétique qui, en cas de survenue d'un courant de courtcircuit et/ou d'une surintensité, agit sur un verrou de cotmmuta- tion afin de provoquer l'ouverture d'une pièce de contact mobile, caractérisé en ce qu'il est monté, en parallèle sur la bobine (16) du déclencheur électromagnétique (14), un élément therno-bimétal- lique (28) dont l'une des extrémités est montée en un point fixe et à l'autre extrémité duquel est prévu un point de contact (30, 32). 2.- Appareil de commutation électrique selon la revendieation 1, caractérisé en ce que l'élément bimétallique (28) est réalisé de telle manière qu'il modifie brusquement sa position initiale en cas de survenue d'une surintensité. 3. Appareil de commutation électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bobine (16) est dimensionnée de telle manière que sa résistance ohnique soit élevée. 4.- Appareil de commutation électrique selon l'une auelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une résistance sensible à la température (38) est prévue en série avec l'élément bimétallique (28). 5.- Appareil de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu une résistance NTC en tant que résistance sensible à la température (38). 6.- Appareil de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications r à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu une résistance PTC n tant que résistance sensible à la température (38).