Brevet FR2466850A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne un disjoncteur électrique ainsi qu'un véhicule à moteur muni d'un tel disjoncteur. Selon une première caractéristique de l'invention, le disjoncteur comprend en série (1) un interrupteur; (2) un détecteur d'intensité dé courant formé d'un composant qui provoque l'ouverture du circuit dans le cas où l'in tensité d'un courant traversant le composant, ou agissant sur ce dernier1 dépasse une intensité prédéterminée; et (3) un moyen de contrôle de sens de courant adapté pour neutraliser le passage du courant à travers ledit composant, et pour neutraliser l'action du courant sur ce composant, à moins que le courant ne circule dans un sens prédéterminé. Selon une seconde caractéristique de la présente invention, le composant précité du disjoncteur suivant la première caractéristique est en matiere ferromagnétique ou ferroélectrique et comprend un élément de chauffage alimenté ou contrôlé par le courant, ce matériau présentant un point de Curie tel qu'au bout d'un temps déterminé après que l'intensité du courant a dépassé l'intensité prédéterminée, la température du matériau dépasse le point de Curie. Selon une troisième caractéristique. de la présente invention, l'élément de chauffage du disjoncteur suivant la seconde caractéristique a une puissance de sortie variable. Selon une quatrième caractéristique de la présente invention, le détecteur d'intensité du disjoncteur suivant la seconde caractéristique comprend un élément de refroidissement qui commande la capacité thermique dudit composant. Selon une cinquième caractéristique de la présente invention, le composant du disjoncteur suivant l'une quelconque des caractéristiques précédentes sert d'armature à un relais à circuit magnétique qui règle le fonctionnement de l'interrupteur. Selon une sixième caractéristique de la présente invention, le détecteur d'intensité et le moyen de contrôle de sens du courant du disjoncteur suivant la première caractéristique utilise un dispositif à effet de Hall. Selon une septième caractéristique de la présente invention, le moyen de contrôle de sens de courant du disjoncteur suivant l'une quelconque des caractéristiques précédentes comprend une diode. Suivant une huitième caractéristique de la présente invention, le moyen de contrôle de sens de courant du disjoncteur suivant la première caractéristique comprend un amplificateur différentiel adapté pour détecter une chute de tension aux bornes du composant et pour fournir un signal de sortie dépendant du sens et de la valeur de la chute de tension. Suivant une neuvième caractéristique de la présente invention, le disjoncteur suivant l'une quelconque des caractéristiques précédentes comprend un circuit de dérivation monté en parallèle avec le détecteur d'intensité et le moyen de contrôle de sens de courant, de sorte que le courant circulant en sens opposé au sens-choisi préalablement ne traverse le composant ni n'agisse sur ce dernier. Suivant une dixième caractéristique selon la présente invention, un véhicule à moteur est muni d'un disjoncteur suivant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels la ligure 1 est un schéma synoptique du disjoncteur; la figure 2 est un schéma synoptique d'un composant du disjoncteur de la figure l;et les figures 3 et 4 sont des schémas de circuit relatifs à des circuits comprenant le disjoncteur des figures 1 et 2; et les figures 5 à 7 sont des schémas de circuit relatifs à des circuits utilisés à titre d'exemple dans une automobile. La figure 1 montre un disjoncteur à temps de déclenchement réglable formé par une ligne 10 reliant en série un dispositif 11 de contrôle de sens de courant, un détecteur 12 d'intensité et un interrupteur 13 comportant des contacts 14. Une ligne 15 de défaut couple l'interrupteur 13 au détecteur d'intensité que l'on va décrire ci-après de façon plus détaillée en référence à la figure 2. Sur la figure 2, le détecteur 12 d'intensité comprend un élément chauffant 16 alimenté par une ligne 10 et en bon contact d'échange thermique avec un bloc 17 de matière ferromagnétique. Le bloc 17 sert d'armature à un relais 18 à circuit magnétique qui applique un signal à la ligne 15 pour maintenir les contacts 14 fermés tant que le courant circulant dans la ligne ne dépasse pas une valeur prédéterminée Dans le cas où le courant dépasse cette valeur, la température de l'élément chauffant 16 augmente, de sorte que celui-ci chauffe davantage le bloc 17. Au bout d'une période de chauffage déterminée, le point de Curie du matériau constituant le bloc 17 est dépassé et le matériau perd ses propriétés ferromagnétiques. Ceci a pour effet que le relais 18 est actionné et supprime l'application du signal a la ligne 15. Les contacts 14 s'ouvrent alors de manière à isoler les éléments se trouvant dans la ligne 10 en aval du disjonteur 13. On peut modifier le temps de réponse du bloc 17 en faisant varier la puissance de sortie de l'élément chauffant ou la taille du bloc ferromagnétique ou bien en util-isant un élément de refroidissement réglable en contact avec le bloc 17 et/o-u l'élément chauffant 16. Le dispositif ll de contrôle de sens de courant comprend une diode, de sorte que les éléments de circuit restant se trouvant dans la ligne 10 ne sont traversés que par un courant circulant dans le sens de la flèche llA. Une autre technique possible pour détecter le sens du courant est de surveiller la chute de tension aux bornes de l'élément chauffant 16 au moyen d'un amplificateur différentiel dont le signal de sortie est appliqué à une porte ET-conjointement avec un signal de défaut ou d'anomalie provenant du détecteur d'intensité. Une intensité anormale conjointement avec la présence d'un signal de sens a donc pour effet d'amener la porte ET à émettre un signal de sortie qui actionne l'interrupteur. On peut aussi obtenir un temps de réponse variable en commandant un dispositif de minutage électronique à l'aide du signal de sortie de la porte ET. On peut obtenir un détecteur d'intensité combiné à un dispositif de contrôle de sens de courant en utilisant-un dispositif à effet de Hall. Ce dispositif est monté dans un entrefer d'un feuilletage formant un circuit magnétique disposé autour du câble transportant le courant dont il est question. Le feuilletage sert à créer un champ magnétique au droit d'un matériau semiconducteur se trouvant dans le dispositif. Si un courant est amené à traverser le matériau semiconducteur, une différence de tension est engendrée aux bornes de ce dernier par le champ magnétique. Cette tension est proportionnelle au sens du courant circulant à travers le câble ainsi qu'à l'intensité du champ magnétiqué (lui-meme proportionnel à l'intensité du courant). Le dispositif fournit donc un signal de sortie analogique qui est fonction de l'intensité du courant et du sens de ce courant.Si la tension de sortie V1 est une tension équivalente à un courant anormal circulant dans un sens donné,V2 est une tension équivalente à un courant anormal ou courant de défaut circulant dans l'autre sens à travers le câble, la comparaison de la tension de sortie du dispositif avec les tensions de référence équivalentes V1 et V2 dans les portes ET donne alors des signaux de sortie destinés à actionner le disjoncteur. On peut ici encore obtenir une variation des temps de réponse én commandant un dispositif de minutage électronique par. les signaux de sortie de la porte ET. La figure 3 représente un procédé d'utilisation de plusieurs des disjoncteurs 23 à 27 décrits ci-dessus mais sans utilisation d'un dispositif de réglage de sens. La ligne 20 est alimentéé par la source 21 destinée aux charges L1, L2, L3, L4. Les disjoncteurs 23 à 27 sont étalonnés avec des temps de fonctionnement t(23), t(24), t(25), etc., où t(23) > t(24) > t(25) > t(26) > t(27). Si une anomalie ou défaut se manifeste entre les disjoncteurs 26,27 (par suite d'une charge excessive par exemple), le disjoncteur 26 se déclenche alors de la manière décrite. Toutefois, le circuit s'étendant de la source 21 jusqu'au disjonteur 26 reste susceptible de fonctionner. La figure 4 montre un système de distribution en forme de boucle pour des charges Ll, L2, L3, L4, L5, munies d'une protection de circuit sous la forme de disjoncteurs A, B, C, A', B', C'. La boucle 41 est alimentée par la source 42 et chaque charge d'utilisation est munie d'une protection de charge sous la forme d'un disjoncteur ou fusible (non représenté) présentant un temps de réponse plus rapide que n'importe lequel des disjoncteurs A, B, C,etc. à temps de réponse réglable. La protection de la boucle en anneau est assurée par les disjoncteurs A, B, C et A', B', C'. Le temps de réponse des disjoncteurs est réglé de telle sorte que le temps de déclenchement soit:pour A et A',t(a);pour B et B',tfb);et pour C et C' t(c); avec t(a) A en laissant intacte l'alimentation de A et de C'. Avec une protection de cette façon, la moitié de la boucle reste intacte quelle que soit l'endroit où l'anomalie se manifeste. On va se référer maintenant aux figures 5, 6 et 7 qui montrent des circuits utilisant des disjoncteurs comprenant un dispositif de contrôle de sens de courant. La figure 5 montre une boucle 51 alimentée à partir d'une source 52 et comprenant des disjoncteurs A,B,C,D,E,F,G,H,J, à temps de réponse réglé de façon graduelle. Les disjoncteurs A, C, E, G et J détectent le courant circulant en sens inverse des aiguilles d'une montre comme représenté par la flèche 53. Les disjoncteurs B, D, F, H et K détectent le courant circulant dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté par la flèche 54. Les temps de réponse t(x) des disjoncteurs sont réglés de façon graduelle de-manière telle que t(A) La figure 6 montre une disposition constructive pour une boucle 61 formant un circuit d'acheminement de données alimenté par une source 62 au moyen d'un interrupteur 63. L'interrupteur 63 comprend un contact mobile pouvant venir porter contre des contacts fixes X et Y. La boucle 61 comprend des disjoncteurs A,B,C,D,E,F,G et H à temps de réponse réglé de façon graduelle et capable de détecter le sens du courant. Les disjoncteurs A, C, E et G détectent le courant qui circule en sens inverse des aiguilles d'une montre comme représenté par la flèche 64. Les disjoncteurs B, D, F et H détectent le courant qui circule dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté par la flèche 65.De façon typique, lorsqu'une anomalie survient dans la branche 66, le disjoncteur F, qui est réglé de manière à fonctionner après un temps t(F), se déclenche en laissant la boucle intacte, dans le sens des aiguilles d'une montre, depuis la source 62 jusqu'au disjoncteur E avec le contact mobile de l'interrupteur 63 sur le contact fixe X. Toutefois, une anomalie entraînant le déclanchement du disjoncteur B entraîne la coupure de la majeure partie du circuit à moins que l'interrupteur 63 n'ait été actionné de maniere d relier la source 62 au contact Y.Ceci a pour effet de coupler de nouveau l'anomalie provoquant le fonctionnement du disjoncteurC,mais enmaintenant les disjoncteurs H, G, F, E et D å l'état apte à fonctionner et nen est de même pour les branches (non représentées) protégées par ces disjoncteurs. La figure 7 montre un rail d'alimentation en énergie électrique constitué par des boucles 71,72 reliées par une ligne 73. La boucle 71 est alimentée à partir d'une source 74 par la ligne 75. Des charges L sont reliées aux boucles ainsi qu'aux lignes. Chaque charge L contient sa propre protection locale. La disposition constructive représentée est destinée à protéger le système dans le cas d'une défaillance de la protection locale ou dans le cas d'un endommagement physique du circuit en anneau.Le rail comprend des disjoncteurs A à V à temps de réponse réglé de façon graduelle et sensibles au sens du courant. Les disjoncteurs G à M et T à V détectent le courant circulant en sens inverse des aiguilles d'une montre comme représenté par la flèche 76. Les disjoncteurs A à F et Q à S détectent le courant qui circule dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté par la flèche 78. Les disjonteurs N et P ne sont pas sensibles au sens du courant mais servent à protéger la ligne 73 contre un excès de courant circulant dans l'un ou l'autre sens. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur comprenant un interrupteur et caractérisé par le fait qu'il comporte un détecteur (12) d'intensité de courant monté en série avec l'interrupteur (13) comprenant un composant (17) qui provoque l'ouverture du circuit par l'interrupteur (13) dans le cas où l'intensité du courant traver-sant le composant (17), ou agissant sur ce composant, dépasse une valeur prédéterminée; et un dispositif (11) de contrôle de sens de courant monté en série avec le détecteur (12) et l'interrupteur (13) et adapté pour neutraliser le passage du courant dans le composant (17) ou l'action du courant sur ce composant ou encore l'action de ce composant, à moins que le courant ne circule dans un sens prédéterminé. 2. Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le composant (17) est en matériau ferromagnétique ou ferroélectrique et comprend un élément de chauffage (16) alimenté ou réglé par le courant, ce matériau présentant un point de Curie tel qu'au bout-d'un temps déterminé après que l'intensité du courant a dépassé la valeur prédéterminée, la température du matériau dépasse le point de Curie. 3. Disjoncteur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément de chauffage (16) a une puissance de sortie variable. 4. Disjoncteur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le détecteur (12) comprend un élément de refroidissement pour commander la capacité thermique du composant. 5. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composant (17) sert d'armature à un relais à circuit magnétique qui règle le fonctionnement de l'interrupteur (13). 6. Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le détecteur (12) d'intensité et le dispositif (11) de contrôle de sens de courant utilise un dispositif à effet de Hall. 7. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le dispositif (ll)de contrôle de sens de courant comprend une diode. 8. Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif (11) de contrôle de sens de courant comprend un amplificateur différentiel adapté pour détecter une chute de tension aux bornes du composant (17) et pour fournir un signal de sortie qui est fonction du sens et de la valeur de la chute de tension. 9. Disjoncteur suivant l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un circuit de dérivation de courant monté en parallèle avec le détecteur (12) d'intensité et le dispositif (11) de contrôle de sens de courant, de telle sorte que le courant circulant dans le sens opposé au sens choisi préalablement ne traverse le composant (17) ni n'agisse sur ce dernier. 10. Véhicule à moteur muni d'un système électrique comportant une succession de disjoncteurs suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que lors du passage d'un courant ayant une valeur d'intensité supérieure à la valeur prédéterminée et circulant dans un sens prédéterminé, le temps de fonctionnement (t(A)* t(B), etc) de chaque disjoncteur (A,B etc) est différent de celui du disjoncteur voisin dans ladite série de disjoncteurs, cela d'une quantité prédéterminée. 11. Véhicule à moteur muni d'un système de distribution électrique en boucle comprenant une succession de disjoncteurs suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, et un groupe de charges électriques d'utilisation, chaque charge du groupe étant protée par un disjoncteur de la succession de disjoncteurs.