Brevet FR2480030A1 — publié le 19811009

La présente invention concerne les disjoncteurs et plus précisément les disjoncteurs réenclenchables à distance et insensibles aux variations de température ambiante. Le disjoncteur habituel a des caractéristiques qui deviennent, dans certaines conditions de fonctionnement, des inconvénients importants. Par exemple, lorsque le disjoncteur comporte un élément bimétallique, son utilisation dans des conditions mettant en oeuvre des températures extrêmes est défavorisée par l'effet qu'a la température sur les caractéristiques de fonctionnement de l'élément bimétallique. Certains disjonc- teurs insensibles aux variations de température ambiante ont été alors réalisés pour remédier à cet inconvénient. Ainsi, le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 032 876 re- présente un disjoncteur ayant un élément monométallique à branches fixes divergentes. Le courant de la charge circule dans l'une des branches. Lorsqu'il atteint une intensité dé- terminée de surcharge, la dilatation thermique de la branche provoque sa flexion et le déverrouillage d'un élément re- poussé élastiquement et qui rcapt la continuité du circuit. Le réenclenchement des disjoncteurs peut poser d'autres problèmes. Il est souvent souhaitable que le dis- joncteur soit réenclenché à distance. Lorsque l'espace et le poids doivent être relativement réduits, la technique de réenclenchement doit être choisie avec soin. Dans des con- ditions particulières par exemple, un arrangement électro- mécanique à électro-aimant ne donne pas satisfaction du fait de la dimension importante de la bobine de l'électro- aimant. En outre, l'intensité importante nécessaire à la commande de l'électro-aimant nécessite l'utilisation de con- ducteurs de grosse section pour l'alimentation de la bobine. Un exemple d'application dans laquelle tous ces facteurs dé- favorables se conjuguent est l'aéronef qui présente couram- ment des variations extrêmes de température et dans lequel les considérations d'encombrement et de poids sont essentielles. L'invention concerne un disjoncteur dont le fonc- tionnement ne dépend pratiquement pas de la température am- biante et qui peut être réenclenché à distance, à l'aide d'un courant très faible. Elle concerne aussi un disjoncteur qui est fiable, de fabrication peu coûteuse et léger. L'invention concerne plus précisément un disjonc- teur réenclenchable à distance et insensible aux variations de la température ambiante, comprenant un organe formé par une bande métallique ayant une première et une seconde branche qui divergent et qui se raccordent au niveau d'une partie supérieure, alors que des parties inférieures sont espacées et fixées à une-base. La partie supérieure commune est mobile entre une première et une secondeposition à la suite. de la dilatation de la première branche et elle est mobile de la seconde à la première position lors de la di- latation de la seconde branche. Ce disjoncteur a des contacts distants qui sont destinés à être en contact électrique avec la partie supérieure de la bande. Un premier contact coopère avec la partie supérieure lorsqu'elle se trouve dans la pre- mière position et un second contact coopère avec elle lors- qu'elle se trouve dans sa seconde position. Les parties inférieures des deux branches ont des connexions électriques. Le premier contact est relié par la charge et une alimentation à la connexion électrique de la première branche. Le second contact est relié par un commu- tateur de réenclenchemnt et sa source d'énergie à la connexion de la seconde branche. Ainsi, la première branche forme un trajet pour la circulation du* courant pendant le fonctionne- ment de la charge. Lorsque l'intensité du courant devient élevée, la branche se dilate et l'élément supérieur passe à sa seconde position. Lorsque le commutateur deréenclenche- ment est fermé, la seconde branche ferme un circuit, s'échauf- fe et se dilate et ramène ainsi l'élément en forme de bande à sa première position. Dans un mode de réalisation avantageux, l'organe ou élément en forme de bande a trois branches formées dans un morceau métallique plat. En outre, un élément à déclenche- ment brusque est fixé à la partie supérieure commune de l'élé- ment afin qu'il coopère avec le premier ou le second contact. L'organe en forme de bande est disposé de manière qu'une force dirigée vers le contact provoque un déclenchement vers l'au- tre contact et inversement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une perspective d'un disjoncteur selon l'invention, représentant schématiquement les éléments du circuit électrique associé; - la figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la figure 1, de l'extrémité de la base du dis- joncteur; - la figure 3 est une vue de dessous de l'élément métallique en forme de bande et de l'élément de déclenchement du disjoncteur; - la figure 4 est une élévation latérale du disjonc- teur dans une première position dans laquelle la charge élec- trique est en circuit; - la figure 5 est analogue à la figure 4 mais re- présente le disjoncteur dans sa seconde position. La figure 1 représente un disjoncteur 10 selon l'invention ayant une base isolante 12 de matière plastique et il comprend un élément monométallique flexible 14 de mise en action raccordé à un commutateur 16 à déclenchement. L'élément flexible 14 est monté sur une base 18 munie de bornes. Le commutateur 16 est disposé jusqu'à un ensemble à contacts. Le disjoncteur 10 est monté dans un circuit représenté sous:Eorme schématique et comprenant une charge électrique 22, une alimentation électrique principale 24, une lampe témoin 26, un commutateur 28 réenclenchable et une source électrique secondaire 30. L'élément flexible 14 représenté est formé d'une pièce plate d'un seul métal tel que le laiton, ayant deux fentes 32 à l'extrémité inférieure (àgauche sur la figure 1), formant ainsi des branches externes 34 et 36 et une branche centrale interne 38. Les fentes 32 ne sont pas forméessur toute la longueur de l'élément 14 et laissent une partie 40 qui n'est pas séparée, à l'extrémité supérieure. La base 18 représentée sur la figure 2 a un sup- port 42 de laiton en U avec deux trous 47, 49 destinés au passage de boulons métalliques 46, 48 qui sont vissés dans des trous de la base 18. Les extrémités inférieures 50 et 52 des branches externes 34 et 36 se glissent sur les bou- lons 46 et 48 au-dessus du support 42, les branches ayant des trous 54 et 56 prévus à cet effet. Une traverse 58 de laiton est montée sur les boulons 46, 48 et maintient les extrémités inférieures 50, 52 des branches entre elles et le support 42. Des écrous 60, 62 vissés à la partie su- périeure des boulons 46, 48 maintiennent les éléments sur la base 12. L'extrémité inférieure 64 de la branche centrale 38 est raccordée à la base 18 par un boulon métallique 66 vissé dans un élément céramique isolant 68 monté dans un trou central 70 de la traverse 58. Le boulon 66 pénètre dans l'élément rapporté 68 par le bas, dans un trou 72 (figure 2) formé dans la branche centrale 38, puis dans une rondelle céramique isolante 74 d'entretoise. L'extrémité 76 du bou- lon 66 dépassant de l'élément rapporté 68 porte un écrou 78 qui est vissé sur elle. Il faut noter que,-au niveau de la base 18, pour ce montage, la branche centrale 38 n'est pas dans l'alignement des branches externes 34, 36. En consé- quence, cette branche 38 diverge par rapport aux branches 34 et 36. Il faut aussi noter que le boulon métallique 66 assure la connexion électrique avec l'extrémité inférieure 64 de la branche centrale 38. L'un oul'autre boulon 46, 48 forme une connexion électrique des branches externes 36, 38 simultanément étant donné la présence de la traverse conduc- trice 58. Par raison de commodité, on choisit un boulon 46 afin qu'il forme la connexion électrique commune des deux branches externes 34, 36. Etant donné l'arrangement des éléments sur la base 18, c'est-à-dire la disposition des éléments isolants 68 et 74, la connexion électrique des branches externes 34, 36 est isolée de la connexion élec- trique à la branche centrale 38. Comme indiqué sur les figures 1 et 3, la partie supérieure 40 non divisée de l'élément flexible 14 est reliée par un plat conducteur 80 au commutateur 16 à déclenche- ment. Ce dernier est formé par une lame 82 en forme de M constituée par un organe plat analogue à une feuille d'une matière conductrice élastique telle que du cuivre au béryl- lium ou du bronze au phosphore. Il comprend deux bras ex- ternes parallèles et distants 84, 86 ayant la même longueur, avec une première paire d'extrémitésadjacentesreliées l'une à l'autre par une barre solidaire 88-de connexion placée en- tre eux. Les bras internes parallèles 90, 92 de même lon- gueur mais plus courts que les bras externes 84, 86, se logent dans l'espace délimité par les bras externes 84, 86. Ces bras internes se raccordent aux autres extrémités des bras externes 84, 86 par des connexions solidaires courbes 94, 96. Les extrémités libres 98, 100 des bras internes , 92 se terminent près de la barre 88 de connexion mais à distance de celle-ci. La lame 82 forme ainsi deux boucles métalliques adjacentes l'une à l'autre, en forme de M; les bras externes 84, 86 des boucles sont reliés par la barre 88 alors que les bras internes 90, 92 ont des extrémités libres 98, 100. Le brevet redélivré des Etats-Unis d'Amérique n' 28 578 donne plus de détails sur la construction et le fonctionnement de ce commutateur 16 à déclenchement.- L'ensemble 20 portant les contacts représenté sur la figure 1, a des contacts supérieur et inférieur 102 et 104 qui sont distants et qui sont montés chacun sur un support rigide et conducteur 106, 108 fixé à la base 12. Les contacts 102, 104 sont reliés par un câblage interne (non représenté) à des bornes externes 110 et 112. La borne supérieure 110 (reliée au contact supé- rieur 102) est elle-même reliée par un câble électrique 114 en série avec la lampe témoin 26 et l'alimentation secondaire , et rejoint ainsi l'extrémité 76 du boulon 66 qui cons- titue une connexion électrique de l'extrémité inférieure 64 de la branche centrale flexible 38. (La lampe témoin 26 est shuntée par le commutateur normalement ouvert 28 de réenclen- chement). La borne inférieure 112 (reliée au contact infé- rieur 104) est reliée par un céble électrique 116 en série avec la charge protégée et la source primaire 24 d'alimen- tation au boulon 46 qui constitue une connexion électrique des extrémités inférieures 50, 52 des branches externes 34, 36 de l'élément flexible. La barre 88 de connexion du commutateur 1-6 est placée entre les contacts 102, 104 distants verticalement de l'ensemble 20. La barre 88 porte un contact 118 tourné vers le bas en face du contact inférieur 104 et porte un contact 120 tourné vers le haut en face du contact supé- rieur 102. Les deux contacts 118 et 120 sont montés afin qu'ils soient en continuité électrique avec la barre 88. Le plot 80 qui porte le commutateur 16 sur l'élément 14, repousse les bras 90, 92 de la lame 82 en M. En conséquence, les deux boucles de la lame sont instables et peuvent être déclenchées d'un côté à l'autre en direction verticale lors dé l'application d'une force. Lorsque le com- mutateur 16 est dans la position basse représentée sur les figures 1 et 4, le contact 118 étant en contact physique et électrique avec le-contact inférieur 104 de l'ensemble 20, une force appliquée vers le bas au plot 80 de la lame 82 (alors que le contact 118 exerce une force contre le contact 104) provoque le déclenchement de la barre 88 en sens oppo- sé, c'est-à-dire vers le haut; si bien que le contact 120 vient coopérer avec le contact supérieur 102 comme indiqué sur la figure 5. Inversement, lorsque le commutateur 16 est dans sa position haute représentée sur la figure 5, une for- ce appliquée vers le haut au plot 80 (alors que le contact 120 est contre le contact 102) provoque le déclenchement en retour de la barre 88 et le rétablissement de la coopé- ration des contacts 118 et 104. Lors du fonctionnement du disjoncteur 10, la posi- tion normale du disjoncteur est celle qui est représentée sur les figures 1 et 4, c'est-à-dire que le contact 118 coo- père avec le contact inférieur 104 car la barre 88 du commu- tateur 16 se trouve en position basse. Dans celle-ci, un circuit primaire est formé pour la circulation du courant dans le câble 116, en provenance de l'alimentation 24, le courant circulant dans la charge électrique protégée 22 et dans le boulon 46 de connexion vers les extrémités infé- rieures 50 et 52 des branches externes 34 et 36 de l'élément flexible 14. Le circuit se poursuit dans les branches ex- ternes 34, 36 jusqu'à la partie supérieure 40 de l'élément flexible et dans le plot 80 vers le commutateur 16. Le courant passe ensuite dans la lame 82 et le contact 78 vers le contact inférieur 104 qui est relié à la borne 112 et au câble 116 qui ferme le circuit. Il n'y a pas de cou- rant important dans cette position du disjoncteur 10, dans la branche centrale 38 de l'élément flexible,car l'extrémi- té inférieure 64 de la branche centrale 38 est isolée du boulon 46. Les différentes parties de l'élément flexible 14 sont choisies de manière que, lorsqu'un courant circule dans le câble électrique 16 avec une intensité légèrement supérieure à l'intensité normale nécessaire à la charge 22, la position du disjoncteur 10 ne varie pas. Cependant, si le circuit consomme un courant d'intensité excessive qui circule dans le disjoncteur, par exemple àla suite d'un court-circuit dans l'élément de charge 22, la chaleur dé- gagée dans les branches externes 34 et 36 par l'excès de courant provoque une dilatation des branches. Etant donné la configuration géométrique de l'élément flexible 14, les branches 34 et 36 s'allongent par rapport à la branche 38 et provoquent le fléchissement de l'élément 14 vers le bas. Cette action provoque l'application d'une force dirigée vers le bas sur la partie supérieure 40 de l'élément por- tant le plot 80 (dans le sens de la flèche 122 sur la fi- gure 4). Comme indiqué précédemment, cette force descendante provoque le déclenchement de la barre 88 du commutateur 16 vers la position indiquée sur la figure 5. Dans cette position, la charge 22 est déconnectée de l'alimentation primaire étant donné l'ouverture du cir- cuit provoquée par la séparation du contact 18 de la barre de connexion et du contact inférieur 104. Le courant s'écou- le alors dans un circuit secondaire comprenant le contact de la barre, le contact supérieur 102, la borne 110, le câble 114, la lampe témoin 26, une alimentation secon- daire 30 et l'extrémité 76 du boulon 66. Ce dernier est re- lié électriquement à l'extrémité inférieure 64 de la bran- che centrale 38 de l'élément flexible 14 si bien que le courant peut s'écouler dans la branche centrale 38 vers la partie supérieure 40 de l'élément flexible, vers la lame 82 en M du commutateur 16 et vers le contact 120 tourné vers le haut. La lampe témoin 26 s'allume et indique que le dis- joncteur 10 a déconnecté la charge 22. Lors-du réenclenchement du disjoncteur 10, le com- mutateur normalement ouvert 28 de réenclenchement est fermé. La lampe témoin 26 est alors mise en dérivation et l'impé- dance de charge du circuit relié par le câble 114 est ré-. duite si bien que le courant augmente. Ce dernier provoque alors une augmentation du dégagement de chaleur dans la branche centrale 38 si bien que celle-ci se dilate. La di- latation de la branche centrale 38 par rapport aux deux au- tres branches 34 et 36 provoque l'application d'une force ascendante à la partie supérieure 40 de l'élément flexible 14 (comme indiqué par la flèche 124 sur la figure 5). La force ascendante provoque le déclenchement brusque de la barre 88 du commutateur 16 si bien que le disjoncteur est réenclenché dans la position normale de la figure 4. Evidemment, si le défaut de fonctionnement qui a provoqué le déclenchement du disjoncteur 10 initialement n'a pas été supprimé, le disjoncteur ouvre à nouveaule circuit de lacharge primaire. Cependant, si ce défaut de fonctionne- ment a disparu, le circuit primaire fermé réenclenché fonc- tionne et la charge 22 est de nouveau connectée à l'alimen- tation primaire 24. Comme les branches externes 34 et 36 de l'élément flexible monométallique 14 et la branche centrale divergente 38 ont une même longueur,la dilatation ou la contraction des branches 34, 36 et 38 lors des variations de la température ambiante ont des effets égaux si bien que le disjoncteur n'estpas sensible à la température ambiante. Il faut un très faible courant pour la commande de l'élément flexible 14 auquel le commutateur 16 à déclenchement brusque est fixé, bien que le changement de position réalisé soit néanmoins fiable et effectif. Grâce à la réversibilité de l'élément de disjonction qui est sensible au courant, le disjoncteur formé est peu encombrant, efficace et léger. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. Par exem- ple, le circuit de réenclenchement peut être modifié, par exemple par utilisation de la même alimentation pour le cir- cuit normal et pour le circuit de réenclenchement. Bien qu'on ait représenté l'utilisation d'alimentations continues, il peut aussi s'agir d'alimentations alternatives. L'élément fle- xible peut aussi comprendre deux ou quatre branches au lieu de trois. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur réenclenchable à distance et insensible aux variations de température ambiante, caractérisé en ce qu'ilcomprend - une base (12), un organe métallique (14) en forme de bande ayant une première et une seconde branche divergente (34, 36; 38), les branches étant reliées à une partie supérieure (40) et ayant des parties inférieures distantes et fixées à la base, la partie supérieure (40) étant mobile entre une première et une seconde position lorsque l'intensité du cou- rant dans la première branche dépasse une valeur choisie et étant mobile de la seconde à la première position lorsqu'un courant d'intensité supérieure à une seconde valeur choisie circule dans la seconde branche, un ensemble (20) ayant des premier et second contacts distants et fixes (102, 104) destinés à être au contact de la partie supérieure, le premier contact coopé- rant avec la partie supérieure lorsqu'elle a sa première position et le second contact coopérant avec la partie su- périeure lorsqdelle a sa-seconde position, - une première connexion électrique reliée à la première branche, et - une seconde connexion électrique reliée à la se- conde branche, - la première connexion électrique pouvant être reliée au premier contact (102) par l'interméidaire d'une charge électrique alors que la seconde connexion électrique est destinée à être reliée au second contact (104) par l'in- termédiaire d'un commutateur de réenclenchement (28). 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe métallique (14) en forme de bande est constitué par une pièce métallique plate allongée ayant deux fentes parallèles et allongées à une première extrémité et délimitant ainsi trois branches, deux branches externes (34, 36) et une branche centrale (38), les branches externes et la branche centrale divergeant. 3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un élément (16) à déclenchement brusque relié électriquement à la partie supérieure (40) et destiné à coopérer avec les contacts distants (102, 104), cet élé- ment à déclenchement brusque étant disposé de manière que le déplacement de la partie supérieure (40) de sa première à sa seconde position provoque le déclenchement de l'élément d'une position de coopération avec le premier contact (102) à une position de coopération avec le second contact (104), et le déplacement de la partie supérieure de sa seconde à sa première position provoque le déclenchement de l'élément de sa position de coopération avec le second contact (104) à sa position de coopération avec le premier contact (102). 4. Disjoncteur réenclenchable à distance et insensible aux variations de température ambiante, caractérisé en ce qu'il comprend - une base (12), - un élément conducteur de mise en action (14) sen- sible au courant qui y circule et ayant une extrémité supé- rieure (40) et au moins une première et une seconde bran- che (34, 36; 38) partant de la partie supérieure de la base et ayant des parties inférieures distantes et fixées à la base, chaque branche étant sensible au courant qui y cir- cule d'une manière telle que, lorsque l'intensité de ce cou- rant dépasse une valeur choisie, la partie supérieure est dé- placée entre ses première et seconde positions, chaque bran- che ayant une borne électrique à sa partie inférieure, - un ensemble (20) portant des contacts fixes et dis- tants (102, 104), - un élément conducteur (16) ayant deux positions de stabilité mécanique et portant des contacts sur une pre- mière et une seconde face opposées disposées entre les con- tacts fixeset distants (102, 104), - l'élément (16) ayant deux positions de stabilité étant commandé mécaniquement par la partie supérieure (40) de l'élément de mise en action de manière qu'il déplace les- dits contacts de la première et de la seconde face afin qu'il passe d'une position de coopération avec l'un des con- tacts fixeset distants une position de coopération avec l'autre, lors du déplacement de la partie supérieure. 5. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à former un circuit principal entre la borne électrique de l'une des branches (34, 36) et l'un des contacts fixe et distants (104), ce circuit compre- nant une source d'énergie électrique (24) et une charge élec- trique (22),et un dispositif formant un circuit secondaire entre la borne électrique de l'autre des branches (38) et l'autre (102) des contacts fixeset distantset comprenant un commuta- teur de réenclenchement (28).