Brevet FR2437058A1 — publié le 19800418

La presente invention concerne d'une manière générale les disjoncteurs. Ainsi qu'on le sait, un disjoncteur comporte globalement, dans un bottier, un premier contact, qui est fixe, un deuxième contact, qui est mobile entre une position enclenchée de fermeture et une positiodeclenchée d'ouverture, des moyens élastiques, qui sont aptes à solliciter ledit contact mobile en direction de sa position déclenchée d'ouverture, et un mécanisme d'accrochage, qui est apte à maintenir le contact mobile en position enclenchée de fermeture, ledit mécanisme d'accrochage étant soumis à au moins un organe de déclenchement apte à agir sur lui d'une manière propre à provoquer la libération du contact mobile, et donc le passage de celui-ci de sa position enclenchée de fermeture à sa position déclenchée d'ouverture. Dans les disjoncteurs actuellement mis en oeuvre, l'un et/ou l'autre de deux types distincts d'organe de déclenchement sont utilisés : les relais thermiques, et les relaies magnétiques. Les relais thermiques, qui en pratique mettent en oeuvre un bilame, ont un temps de réponse fonction inverse du courant : en cas de surintensité, due par exemple à un court-circuit, il stécou- le inévitablement un certain délai, dû à leur montée en température, avant qu'ils agissent sur le mécanisme d'accrochage et en provoquent la cassure. Les relais magnétiques, qui, en pratique, mettent en oeuvre un bobinage parcouru par le courant à contrôler et pilotant un noyau mobile propre à agir sur le mécanisme d'accrochage, présentent également un certain délai d'intervention, dA au temps nécessaire à la magnétisation de leur noyau. A cette inertie, thermique ou magnétique, des organes de déclenchement usuellement mis en oeuvre àce jour, s'ajoute l'inertie mécanique propre au mécanisme d'accrochage, un délai s'écoulant inévitablement entre le moment où ce mécanisme reçoit une impulsion de organe de déclenchement qui le pilote et celui où il libère le contact mobile. Ainsi, globalement, pour tout disjoncteur, il s'écoule inévitablement un certain délai, dit temps de préarc, entre l'apparition d'un défaut sur le courant à contraler et le début de 11 ouverture du contact mobile. Pour l'obtention de performances élevées, et notamment d'un pouvoir de coupure important, il est primordial de pouvoir réduire au mieux ce temps de pré arc. En effet, dès l'ouverture du contact mobile, la tension d'arc qui s'établit entre lui et le contact fixe limite avantageusement le courant, et donc les contraintes thermiques, ce qui permet d' augmenter lesr performances du disjoncteur et d'en ménager la longé- vité. Par exemple, pour une onde de courant symétrique de 10.000 -ampères, si le temps de préarc atteint 0,5.10- seconde ce qui est fréquent lorsqu'à l'inertie thermique ou magnétique s'ajoute l'inertie mécanique du mécanisme d'accrochage, le courant atteint déjà 2.190 ampères à l'ouverture. Pour réduire ce temps de préarc, il a donc été déjà proposé des artifices permettant, par une action mécanique directe de percussion ou d'arrachement sur le contact mobile, avant même la cassure du mécanisme d'accrochage, de réduire, voire même d'éliminer, le retard dû à l'inertie mécanique de ce mécanisme. Dans l'exemple numérique donné ci-dessus, et si le temps de préarc peut ainsi être ramené à 0,2.10 3 seconde, le courant à 1' ouverture n'est plus que de 879 ampères. La présente invention a d'une manière générale pour objet de réduire encore, les autres conditions étant égales par ailleurs, ce temps de préarc, par une action plus rapide sur le contact mobile. De manière plus précise, elle a pour objet un disjoncteur dont l'organe de,'déclenchement, ou l'un des organes de déclenchement qui l'équipent, comporte deux armatures montées en série avec l'un quelconque de ses contacts et disposées parallèlement l'une à l'autre, l'une de ces'armatures étant fixe tandis que l'autre est montée mobile pour action sur le mécanisme d'accrochage. Ces deux armatures constituent conjointement un relais électrodynamique : à raison du courant qui les traverse, elles sont l'objet d'une répulsion ou d'une attraction l'une par rapport à l'autre. que De préférence, elles sont disposées tete-bêche, en sorte/l'une est parcourue dans un sens par le courant traversant le disjoncteur, tandis que l'autre est parcourue en sens opposé par ce courant. Dans ce cas, étant parcourues en sens inverses par le courant, il y a répulsion entre elles. Dans lecas d'une surintensité, cette répulsion, dont la valeur est directement proportionnelle au carré du courant, devient quasi instantanément suffisante pour, dans un premier temps, provoquer la cassure du mécanisme d'accrochage, et, dans un deuxième temps, as surer une action mécanique de percussion ou d'arrachement sur le contact mobile. Ainsi, ce contact mobile, par la suppression d'un quelconque temps de magnétisation, est avantageusement l'objet d'un effort d' ouverture dès l'apparition même du défaut nécessitant cette ouverture. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure I est une représentation schématique d'un disjoncteur équipé d'un organe de déclenchement électrodynamique suivant l'invention, ce disjoncteur étant représenté partie en élévation et partie en coupe la figure 2 est une vue en perspective de ce disjoncteur ; la figure 3 est un diagramme illustrant le mode d'intervention de son organe de déclenchement électrodynamique les figures 4A et 4B sont des vues analogues à celle de la figure l,pour diverses phases de cette intervention. Sur les figures, seuls ont été représentés, partiellement ou en totalité,les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Le disjoncteur concerné comporte globalement, dans un bottier 10, un premier contact llA, qui est fixe, un deuxième contact 11B, qui est mobile entre une position enclenchée de fermeture, figure 1, et une position déclenchée d'ouverture, figure 4B, des moyens élastiques 12, un simple ressort dans exemple représenté, qui, prenant appui sur le bottier 10, et portant sur le contact mobile llB, sont aptes à ainsi solliciter celui-ci en direction de sa position déclenchée d'ouverture et un mécanisme d'accrochage 13, qui est apte à maintenir le contact mobile 11B en position enclenchée de fermeture. Dans l'exemple de réalisation représenté, et tel que décrit notamment dans le brevet français déposé sous le No 75 34575 et publié sous le No 2.331.879, le mécanisme d'accrochage 13 comporte un levier de déclenchement 14 auquel le contact mobile 11B est articulé par un pivot 15. L'axe 15 est monté eoulissant dans des boutonnières 16 du bottier 10. A l'une de ses extrémités, le levier de déclenchement 14 présente un cran d'accrochage 17, pour coopération avec un ergot d' accrochage 18. Tel que décrit dans le brevet français mentionné ci-dessus, cet ergot d'accrochage 18 est lui-mEme monté mobile dans une boutonnière ménagée à ce effet dans une manette d'enclenchement et de déclenchement à la disposition de l'usager (non représentée sur les figures). Ces dispositions étant bien connues par elles-mEmes et ne faisant pas partie de la présente invention, elles ne seront pas décrites ici plus en détail ; il suffit notamment de se reporter à leur sujet au brevet français mentionné ci-dessus. De manière également connue en soi, le mécanisme d'accrochage 13 est soumis à au moins un organe de déclenchement apte à agir sur lui d'une manière propre à provoquer la libération du contact mobile 11B, et donc le passage de celui-ci de sa position enclenchée de fermeture à sa position déclenchée d'ouverture. Dans l'exemple de réalisation représenté, trois de tels organes de déclenchement sont prévus. I1 y a tout d'abord, de manière connue, un relais thermique comportant un bilame 20 dont l'extrémité libre est disposée de manière à agir sur un prolongement 21 du levier de déclenchement 14, ce prolongement comportant à cet effet en saillie, en regard de ladite extrémité libre, un ergot 22. I1 y a ensuite un relais magnétique comportant un bobinage 23 auquel est soumis un noyau mobile 24 ; dans l'exemple de réalisation représenté, ce noyau mobile 24 se prolonge, au-delà d'un épaulement 25, par une tige 26 portant une chape 27, qui encadre le contact mobile 11B, et qui, au-delà de celui-ci, est attelé, avec jeu, à un bras 28 du levier de déclenchement 14, ce bras 28 portant transversalementen saillie à cet effet, un axe 29 engagé dans des fenêtres 30 de la chape 27. I1 y a enfin, suivant l'invention, un relais électrodynamique 32. Ce relais électro-dynamique comporte deux armatures 33, 34, constituées de simples plaquettes métalliques dans l'exemple de réalisation représenté, et celles-ci s'étendent globalement parallèlement l'une à l'autre. L'armature 33 est fixe, des éléments 35 solidaires du bottier 10, étant de place en place engagés sur sa tranche. L'armature 34 est elle au contraire montée mobile dans le bot- tier 10. Dans l'exemple de réalisation représenté, les armatures 33 et 34 sont superposées l'une à l'autre, avec insertion d'une plaquette isolante 36, et elles sont engagées avec jeu sur la tige 26 qui prolonge le noyau mobile 24, la plaquette mobile venant ainsi porter sur l'épaulement 25 de ce noyau mobile 24. Quoi qu'il en soit, suivant l'invention, les armatures 33 et 34 sont montées en série avec l'un quelconque des contacts llA, 11B. Dans l'exemple de réalisation représenté, elles sont en série avec le contact mobile 11B : une tresse 38 relie ce contacmto/îil3e avec l'une des extrémités de l'armature 33, une tresse 39 relie 1' autre extrémité de cette armature 33 avec l'extrémité en regard de l'armature 34, une tresse 40 relie l'autre extrémité de l'armature 34 avec l'une des extrémités du bobinage 23, et une tresse 41, schématisée par un trait interrompu sur les figures, relie l'autre extrémitede ce bobinage 23 avec l'extrémité libre du bilame 20 ; conjointement, le contact fixe llA est relié par un quelconque conducteur 42 à une borne de connexion 43A, tandis que ltextrémité fixe du bilame 20 est reliée par un conducteur 44 à une autre borne de connexion 43B. Eu égard à-un tel montage, les armatures 33 et 34, qui sont disposées côte à côte, sont, dans l'exemple de réalisation représenté, tête bêche : quand l'une est parcourue dans un sens par le courant traversant le disjoncteur, suivant la flèche F1 de la figure 1 par exemple, l'autre est parcourue par ce courant en sens opposé, suivant la flèche F2 de cette figure 1. I1 en résulte le développement, entre les armatures 33 et 34, d'une force de répulsion éleetro-dynamique Fe. Cette force de répulsion Fe croit avec le carré du courant. Sur le diagramme de la figure 3, sur lequel le temps a été porté en abscisse, on a représenté, en trait plein, la courbe représentative de cette force de répulsion électro-dynamique Fe. Elle est normalement inférieure à la force de déclenchement Fd nécessaire pour provoquer la cassure du mécanisme d'accrochage 13, c'est-à-dire la force permettant au levier de déclenchement 21 d'échapper à l'ergot d'accrochage 18. En cas de surintensité, la force de répulsion électro-dynamiqe Fe atteint au temps Tl -la valeur de la force de déclenchement Fd, puis la dépasse. Dès que la force de déclenchement Fd est atteinte, le relais électro-dynamique 32 suivant l'invention entre en action. Dans un premier temps, figure 4A, l'armature mobile 34, qui s'écarte de l'armature fixe 33 suivant les flèches F3 de cette figure 4A, entrasse danslle même sens le noyau mobile 24, et provoque de ce fait, par la chape 27 un pivotement suffisant du levier de déclenchement 14, autour de l'axe 15, pour que le cran d'accrochage 17 de ce levier de déclenchement 14 échappe à l'ergot d'accrochage 18, ce qui provoque la "cassure" du mécanisme d'accrochage 13, et donc la libération du contact mobile 11B. Simultanément, il y a absorption du jeu J existant initialement entre le bras 28 du levier de déclenchement 14 et lecontact mobile 11B. Dès lors, la force électro-dynamique de répulsion du relais suivant l'invention ajoute mécaniquement ses effets à ceux sollicitant par ailleurs en ouverture le contact mobile 11B, et notamment, le mécanisme d'accrochage 13 étant cassé, le ressort 12. L'ouverture du contact mobile 11B, figure 4B s'en trouve acc+ lérée. Bien entendu, le relais magnétique que comporte le disjoncteur déploie également ses effets. Mais, tel qu'illustré en trait interrompu à la figure 3, la force magnétique Fm due à ce relais ne prend naissance qu'après un retard At correspondant à l'inertie magnétique, c'est-à-dire aux effets d'hystérésis et de courant de Foucault dans le noyau mobile 24. Un tel retard ne se retrouve pas pour la force de répulsion électro-dynamique Fe. Ainsi que l'illustre la figure 3 en l'absence du relais électro-dynamique 32 suivant l'invention, la force magnétique Fm due au relais magnétique aurait été seule à intervenir, et elle n' aurait été en mesure de surmonter la force de déclenchement Fd qu' au bout d'un temps T2 supérieur au temps T1 précédent. En cas de surcharge, c'est, classiquement, le bilame qui intervient, ce bilame venant agir sur le levier de déclenchement 14 de manière à provoquer l'échappement de ce levier vis-à-vis de l'ergot d'accrochage 18, et par là, comme précédemment, la cassure du mécanisme d'accrochage 13. Dans tous les cas, et de manière usuelle, une action sur la manette d'enclenchement et de déclenchement ramène tous les constituants du disjoncteur dans leur position initiale d'enclenchement. Bien entendu la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. En particulier la structure propre du mécanisme d'accrochage mis en oeuvre peut être différente de celle décrite dans le brevet français n" 75 34.575 mentionné ci-dessus, il peut par exemple s' agir aussi bien d'un mécanisme d'accrochage à bille du type de celui décrit dans le brevet français déposé sous le n" 78 03.760 le 10 Février 1978. Dans tous les cas, il suffit que l'armature mobile du relais électro-dynamique suivant l'invention soit liée, pour un sens de déplacement au moins, à un quelconque élément mobile apte à agir en cassure sur le mécanisme d'accrochage. Mais cette armature mobile peut aussi bien être liée à un tel élément mobile pour les deux sens de déplacement de celui-ci. Par exemple, pour la forme deréallsation décrite et représentée,ltarmature mobile du relais électro-dynamique suivant l'invention peut être engagée à force sur la tige prolongeant le noyau mobile du relais magnétique. Enfin, au lieu d'agir par répulsion, les armatures du relais électro-dynamique suivant l'invention peuventaussi bien agir par attraction, leur branchement étant alors établi de manière à ce que le courant le traverse dans le même sens. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur du genre comportant, dans un bottier, un premier contact, qui est fixe, un deuxième contact, qui est mobile entre une position enclenchée de fermeture et une position déclenchée d'ouverture, des moyens élastiques, qui sont aptes à solliciter ledit contact mobile en direction de sa position déclenchée d'ouverture, et un mécanisme d'accrochage, qui est apte à maintenir le contact mobile en position enclenchée de fermeture, ledit mécanisme d'accrochage étant soumis à au moins un organe de déclenchement apte à agir sur lui d'une manière propre à provoquer la libération du contact mobile, et donc le passage de celui-ci de sa position enclenchée de fermeture à sa position déclenchée d' ouverture un tel disjoncteur caractérisé en ce que ledit organe de déclenchement comporte deux armatures montées en série avec 1' un quelconque desdits contacts et disposées globalement parallèlement l'une à l'autre, l'une de ces armatures étant fixe tandis que l'autre est montée mobile, pour action sur le mécanisme d'accrochage. 2. Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les armatures sont montées tête-bêche, en sorte que l'une est parcourue dans un sens par le courant traversant le disjoncteur tandis que l'autre est parcourue par ce courant en sens opposé. 3. DisJoncteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux armatures sont superposées, avec insertion d'une plaquette isolante. 4. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un autre organe de déclenchement à élément mobile est prévu, caractérisé en ce que l'armature mobile est liée au dit élément mobile, pour un sens de déplacement au moins. 5. Disjoncteur suivant la revendication 4 , caractérisé en ce que l'autre organe de déclenchement étant un relais magnétique à noyau mobile, l'armature mobile porte sur un épaulement dudit noyau.