Brevet FR2462016A1 — publié le 19810206

1. L'invention se rapporte à un interrupteur auto- matique à deux déclencheurs dont la fonction de l'un dépend de l'action thermique du courant (déclencheur thermique) et dont celle de l'autre dépend de l'action du courant dans une bobine magnétique. Les deux déclencheurs provoquent l'ouver- ture d'un verrou de maintien d'un point de contact. Les disjoncteurs automatiques ainsi que les interrupteurs automatiques de protection de conducteurs, et d'autres dispositifs dans lesquels circule un courant, contre les surintensités assument leur fonction de protection contre les surintensités dans la plage de surcharge au moyen d'un déclencheur thermique et, dans la plage des courts-circuits, au moyen d'un déclencheur électromagnétique. Les déclen- cheurs thermiques généralement utilisés sont des bilames et, par contre, les déclencheurs magnétiques utilisés sont de type à armature battante ou à noyau plongeur. -En général, les différents déclencheurs, et en particulier le déclencheur thermique et la bobine du déclencheur magnétique, sont montés en série. Il existe également des solutions dans lesquelles la bobine et certaines parties des circuits sont montées en parallèle afin d'élever l'intensité du courant nominal du déclencheur thermique. Il est par ailleurs connu de remplacer la bilame pour le déclenchement aux surcharges par des matières de résistance à coefficient positif de température, un fil en alliage de fer et de nickel étant monté en paral- lèle sur la bobine du déclencheur magnétique. Il faut des disjoncteurs automatiques pour une large plage de courants nominaux. La plage des courants nomi- naux va en général de 0,2 à 100 Ampères. La multiplicité des intensités des courants nominaux exige de nombreuses varian- tes de réalisation et les recherches effectuées en vue de rationaliser la fabrication ont abouti à la mise au point d'un unique modèle de base destiné à un courant nominal déterminé de base et à l'adaptation de ce modèle de base à d'autres courants nominaux au moyen d'éléments de shuntage. Ainsi, une dérivation est montée en parallèle sur les élé- ments de déclenchement et donc ces derniers peuvent être conçus pour de faibles intensités du courant nominal; la 24620 1 6 2. dérivation ou différentes dérivations permettent d'obtenir des intensités supérieures du courant nominal (voir la demande de brevet DEOS n0 21 ol 456). Il est possible ainsi de réaliser des matériels d'installation domestique et des disjoncteurs automatiques pour de faibles intensités du courant nominal et de les produire en grande série. Le problème soulevé réside toutefois dans le fait que dans les modes de réalisation dans lesquels l'adaptation à des inten- sités déterminées du courant nominal est effectuée par shuntage, il faut admettre en contre-partie de plus fortes dissipations de puissance que dans les modes de réalisation qui sont directement adaptés à l'utilisation particulière. L'invention a pour objet un circuit qui élimine le problème des interrupteurs automatiques de l'art anté- rieur, c'est-à-dire qui évite le principe dit du "réglage" du courant du déclencheur magnétique par rapport au courant nominal. En d'autres termes, l'interrupteur automatique de l'invention a d'une part une résistance interne relativement faible, mais d'autre part néanmoins une grande sensibilité de réponse. Selon une particularité essentielle de l'inven- tion, le filament chauffant du déclencheur thermique est un fil de résistance à coefficient positif de température. La résistance de shuntage à coefficient positif de température est montée en parallèle sur les déclencheurs thermique et magnétique. Les avantages obtenus résident essentiellement dans la réduction de la résistance du disjoncteur automatique ainsi que dans la réduction de la dissipation de puissance. L'abaissement de la résistance interne est en particulier très important pour les installations de commande en raison de la faible chute nécessaire de tension. De plus, la réduc- tion de la dissipation de puissance est aussi importante, car une dissipation trop forte provoque un trop fort échauffement de l'appareil et, de plus, se répercute dans la distribution avec, pour conséquence, une complication de l'appareillage, car il s'agit d'obtenir un refroidissement ou une circulation d'air suffisant. 3. L'invention apporte par ailleurs l'avantage de permettre une fabrication rationnelle en grande série d'un mode de réalisation de base et l'adaptation aux intensités nominales voulues peut ne s'effectuer que par shuntage ulté- rieur, c'est-à-dire par montage convenable en parallèle de la résistance à coefficient positif de température calculée en conséquence. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est un schéma d'un interrupteur automatique selon l'invention; et - la figure 2 est une représentation schématique des éléments essentiels d'un interrupteur automatique. La figure 1 représente le circuit principal 10 comprenant deux bornes 12 et 14 branchées sur l'extérieur. Le circuit principal comprend un point de contact 16, un déclen- cheur thermique 18 et un déclencheur magnétique 20. Une résistance 22 à coefficient positif de température est montée en parallèle sur le déclencheur thermique 18 et le déclen- cheur magnétique 20. Le déclencheur thermique 18, qui consiste en une bilame, supporte un enroulement formé d'un filament chauffant et également constitué d'une résistance à coefficient positif de température. Ce montage est représenté sur la figure 1 par une résistance 24 à coefficient positif de température. La figure 2 représente schématiquement le mode de construction et la distribution du montage de la figure 1. Cette figure représente la borne 12 et le conducteur 10 dans lequel circule le courant principal ainsi que le déclencheur thermique 18. Par ailleurs, le déclencheur électromagnétique ouvre le point de contact 16 au moyen d'un noyau plongeur 26 à déplacement brusque que représente schématiquement une ligne brisée, ce point de contact étant formé d'un levier 28 qui est rotatif autour d'un axe 30. Le levier rotatif 28 comporte à l'extrémité libre un plot de contact mobile 32 et un plot de contact fixe 24 est fixé à un conducteur relié à la borne 14 et correspondant au conducteur principal 10. Une 4. bilame 38 de déclenchement thermique est fixée avec interpo- sition d'un bloc isolant 36 sur le conducteur principal 10 de la borne 12 qui, dans la représentation du dessin, est constitué d'une barre en cornière. Un fil chauffant enroulé autour de la bilame et portant la référence 24 afin de l'identifier est constitué d'un fil de résistance à coeffi- cient positif de température et réalisé en alliage de fer et de nickel. Le déclencheur thermique 18 agit par une ligne 39 sur un verrou de maintien 40 représenté schématiquement et destiné à provoquer l'ouverture du levier de contact mobile 28 par une autre ligne d'action 42 représentée en lignes brisées. Le noyau plongeur 26 à mouvement brusque, dont l'extrémité droite, dans la représentation du dessin, bute directement contre le levier de contact mobile et dont l'extrémité gauche agit par une ligne d'action 44 sur le verrou de maintien 40,est entouré d'une bobine 48 qui est connectée à une extrémité par l'intermédiaire d'un conducteur 46 au filament chauffant 24 et à l'autre extrémité par un fil torsadé 50 au levier de contact mobile 28. Le courant circule de la manière suivante lorsqu'un interrupteur automatique est enclenché, donc lorsque le point de contact 16 est fermé et que les deux plots 32 et 34 sont en contact: de la borne 12 par le conducteur 10, le filament chauffant 24, le conducteur intermédiaire 46, vers la bobine 48 et, de-là, par le fil torsadé 50 vers le point de contact 16 et, par le conducteur , vers la borne de sortie 14. La résistance 22 à coefficient positif de tempé- rature est montée en parallèle sur le circuit décrit entre la borne 12, c'est-à-dire le point de connexion 25 du filament chauffant 24, donc en 52, et la sortie en 54 de la bobine 48, point auquel il aboutit sur le circuit principal. En fonctionnement normal, donc lorsque le point de contact est fermé, le flux principal du courant passe par le circuit en parallèle, c'est-à-dire par la résistance 22 à coefficient positif de température qui conduit bien le courant. Lorsque le courant est suffisamment élevé, le déclencheur électromagnétique 20 ouvre le point de contact 16 sans que la résistance 22 à coefficient positif de tempéra- 5. ture doive subir une variation, car les résistances montées dans le circuit de déclenchement 20 sont dimensionnées de manière que le courant circulant dans le filament chauffant 24 et la bobine 48 soit malgré tout suffisamment élevé. Si le filament chauffant 24 était en matériau normal, le courant qui y circule serait encore plus faible, car la résistance offerte par un filament chauffant en matériau normal est forte. Lorsque seule une surintensité apparaît, la résistance 22 à coefficient positif de température s'échauffe et sa résistance augmente, de sorte que la majeure partie du courant est commutée sur le circuit du filament chauffant et de la bobine. Ce filament chauffant 24 subit donc un échauf- fement et provoque la flexion de la bilame. La température de la bilame étant proportionnelle à i2 x R, donc proportion- nelle au carré du courant en circulation multiplié par la valeur de la résistance, la température s'élève plus forte- ment qu'avec un filament chauffant normal à résistance appro- ximativement constante, de sorte que la bilame s'échauffe très rapidement et fléchit donc rapidement. Le modèle de base de l'interrupteur électrique automatique est donc constitué par la partie du circuit qui comprend le déclencheur thermique et le déclencheur magné- tique; le shuntage ultérieur et l'adaptation résultante de ce modèle de base à différentes intensités du courant nominal s'obtiennent au moyen de la résistance 22 à coefficient posi- tif de température qui est montée en parallèle. Le circuit principal comprenant les déclencheurs thermique et magné- tique peut donc être réalisé pour des intensités du courant nominal qui sont relativement faibles et ce modèle de base peut être adapté sans difficulté à l'intensité correcte et nécessaire du courant nominal par dimensionnement convenable d'une résistance 22 à coefficient positif de température, c'est-à-dire d'une résistance auxiliaire en dérivation. Il a été mentionné dans la descriptiuon ci-dessus que le déclencheur thermique est une bilame. Il est bien entendu possible d'utiliser aussi d'autres matériaux subis- sant une déformation par échauffement. Il est possible, par 24620 1 6 6. exemple, d'utiliser des éléments en un alliage dit ayant une mémoire de leur forme, c'est-à-dire dont la forme varie à température élevée pratiquement de la même manière qu'une bilame en déclenchant un verrou de maintien. La résistance 22 à coefficient positif de tempé- rature qui est montée en parallèle permet de réaliser le circuit principal comprenant les déclencheurs thermique et magnétique pour des intensités du courant nominal qui sont relativement faibles et le dimensionnement convenable de la résistance 22 à coefficient positif de température ou d'une résistance auxiliaire de shuntage permet d'adapter sans difficulté ce circuit à l'intensité correcte et nécessaire du courant nominal. 7. REVENDICATION Interrupteur automatique à deux déclencheurs dont la fonction de l'un dépend de l'action thermique du courant (déclencheur thermique) et celle de l'autre dépend de l'action du courant circulant dans une bobine magnétique (déclencheur magnétique) qui agit sur un verrou de maintien pour ouvrir un point de contact, interrupteur caractérisé en ce que le filament chauffant du déclencheur thermique est un fil de résistance (24) à coefficient positif de température et au moins une autre résistance (22) à coefficient positif de température est montée en parallèle sur les déclencheurs thermique et magnétique (18 et 20) afin de réaliser un shuntage.