Brevet FR2516299A1 — publié le 19830513

RELAIS MAGNETIQUE D'INTENSITE TEMPORISE L'invention concerne un relais magnétique d'intensité temporisé comprenant dans un bottier d'appareil de protection, une culasse et un noyau fixes aptes à être magnétisés par une bobine parcourue par le courant à surveiller, une palette mobile autour d'un axe qui est attirée vers une position de travail par la culasse et le noyau contre l'action d'un ressort de rappel et dont la position de repos peut être modifiée pour déterminer l'intensité du courant d'appel qui attire la palette et qui provoque l'actionnement, direct ou indirect, d'un interrupteur de sécurité par celle-ci, des moyens ralentisseurs étant associés à la palette pour retarder l'actionnement de l'interrupteur par rapport au moment où circule un courant de défaut dans la bobine. De tels relais sont utilisés dans les installations où l'on souhaite protéger des lignes et des appareils consommateurs qui sont sujets à d'accidentelles ou d'occasionnelles surcharges de courant qui n'atteignent pas toutefois l'intensité des courants de courts-circuits. On sait que les relais connus qui n'utilisent pas des moyens de retardement présentent l'inconvénient de présenter un temps de réponse extrêmement court qui provoque des ouvertures intempestives des interrupteurs de sécurité lorsque les courants à surveiller alimentent en particulier des transformateurs où des charges capacitives. On a, par suite, proposé d'accoupler à une pièce mobile d'un relais d'intensité un dispositif retardateur tel qu'un dashpot ou des engrenages éventuellement associés à une masselotte oscillante jouant le rôle d'un échappement. Ces solutions présentent des inconvénients divers tels que leur complexité, leur coût élevé, l'apparition de frottements importants ou aléatoires, et même la restitution ultérieure à la palette de l'énergie qui a été prélevée antérieurement. L'invention se propose de fournir un dispositif de ralentissement pour un relais d'intensité qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et dont le fonctionnement soit peu sensible aux positions de repos que peut prendre la palette selon la valeur du courant d'appel qui a été conférée au relais d'intensité. Selon l'invention le but visé est atteint grâce au fait que les moyens ralentisseurs sont constitués par une pièce rotative inerte sensiblement cylindrique pivotant autour d'un axe parallèle à l'axe de pivotement de la palette , cette pièce rotative étant maintenue dans une position d'attente contre une butée fixe par un ressort de rappel de façon à présenter une surface d'entraînement qu'elle porte en regard d'un poussoir solidaire de la palette et quelles que soient les positions de repos prises par cette palette. D'autres particularités de l'invention apparaîtront mieux à l'aide de la description détaillée ci-après. Au dessin annexé : La figure 1 représente une vue en élévation d'un relais magnétique d'intensité à retardement coupé par un plan PP' visible à la figure 3 Les figures 2a et 2b représentent dans une vue locale agrandie et en élévation deux positions particulières de la palette du relais et de la pièce de retardement , La figure 3 montre une vue de côté droit d'un appareil mettant en oeuvre plusieurs relais d'intensité selon la figure 1 ; et la figure 4 illustre une vue locale agrandie des pièces mobiles du relais à retardement dans laquelle sont indiquées les différentes positions de repos que l'on peut donner à la palette, selon le réglage du courant d'appel choisi. Un relais d'intensité 1, visible à la figure 1, comprend dans un boîtier 2, une culasse 3, un noyau 4 qui est solidaire de la culasse et qui est magnétisé par une bobine 5 où circule le courant à surveiller. Une palette magnétisable 6 est pivotée autour d'un axe YY' sur une arête d'extrémité 7 de la culasse et est soumise à l'action d'un ressort de rappel 8 qui tend à lui donner une position de repos qui est celle représentée sur cette figure, lorsqu'un courant, inférieur à une certaine intensité, circule dans la bobine. La valeur de ce courant est déterminée (lorsque les formes du circuit magnétique et l'élasticité du ressort 8 sont fixées) par la valeur au repos de l'entrefer 9 qui sépare la palette 6 et l'extrémité 10 du noyau placée en regard. La palette porte, sur sa surface opposée au noyau, un prolongement 11 réalisé, par exemple, en matière plastique dont un point 12 s'appuie sur une butée déplaçable 13, ce qui détermine la position de repos R de la palette. La position de cette butée 13 peut être ajustée, par exemple, à l'aide d'une came 14 qui est solidaire d'un bouton de réglage 15 placé extérieurement au boîtier devant une échelle 16 graduée en intensités de courant et sur laquelle s'appuie élastiquement, grâce au ressort 17, un levier 18 portant cette butée ; la raideur du ressort 17 est telle que le levier 18 ne peut être déplacé par le point 12. Ce prolongement porte un premier poussoir 19 placé dans un plan PP' et un second poussoir 20 placé dans un plan QQ' distinct (voir figure 3). Le premier et le second poussoirs suivent donc des trajectoires courbes C1 et respectivement C2 lorsque la palette est attirée, la trajectoire C2 venant rencontrer, en fin de course de la palette, un levier de déclenchement 21, représenté en traits tiretés, dont le déplacement provoque l'ouverture directe ou indirecte d'un interrupteur de sécurité schématisé par 22 (voir figure 1). Un relais qui ne comprendrait que les éléments qui viennent d'être décrits réagirait de façon extrêmement rapide à des courants intenses (au moins égaux à celui dont la valeur a été choisie) même si leurs durées étaient très courtes. Pour que le mouvement de la palette vienne provoquer l'ouverture de l'interrupteur de sécurité 22, uniquement si la durée du courant d'appel choisi dépasse une certaine valeur, on a disposé, au voisinage du relais 1, un organe ralentisseur à inertie 23 qui est apte à coopérer avec le poussoir 19. Cet organe prend la forme d'une pièce cylindrique rotative 24 qui peut pivoter autour d'un axe XX' parallèle à YY' et dont la masse est relativement importante, par rapport à ses dimensions ; pour ce faire, la pièce cylindrique est de préférence réalisée en un métal ou un alliage apte à être facilement moulé. La pièce rotative 24 est soumise à l'action d'un faible ressort de rappel 25 qui lui donne une position d'attente A pour laquelle un bord 26 de la pièce s'appuie sur une butée fixe 27 du bottier. En regard de la trajectoire C1, la pièce rotative présente un dégagement 28 qui est perpendiculaire à son axe de rotation XX', (voir aussi les figures 2 et 3), et dont le fond 29 présente une surface d'entraînement 30 apte à coopérer avec le premier poussoir 19. En se reportant à la vue agrandie des figures 2a et 2b, on constate que cette surface d'entraînement s'étend entre une première région 31 voisine de l'axe XX' et une seconde région 32 voisine de la surface extérieure 33 de la pièce rotative. Lorsque la palette est attirée (voir la figure 2a), une surface courbe convexe 34 du poussoir 19 rencontre, le long d'une ligne 40 sensiblement parallèle à XX' et YY', une première portion de surface d'entraînement 35 qui est également convexe et communique à la pièce rotative un mouvement angulaire dont l'accélération est déterminée par son moment d'inertie, par l'intensité de la force d'attraction magnétique que subit la palette et par le rapport K qui existe entre les rayons de contact r2 et rl. Lorsque ce rapport r2/rl est donné, la masse de la pièce rotative peut être choisie pour obtenir le ralentissement souhaité ; inversement, pour une masse donnée de cette pièce rotative, le rapport r2/rl peut également être choisi afin d'obtenir le ralentissement souhaité du mouvement de la palette ; la valeur du rapport K = r2/rl détermine en effet le moment d'inertie apparent de la palette, ce rapport étant largement supérieur à 1 et compris entre 4 et 10 avec une valeur intéressante où K = 6 pour le ralentissement désiré de la palette. Au fur et à mesure que la palette est attirée vers sa position de travail T (si la durée et l'intensité du courant de défaut sont suffisantes), la surface 34 du poussoir roule sur la surface d'entraînement 35 le long de lignes 40' jusqu'au moment où cette surface 34 vient glisser tangentiellement sur une seconde portion de surface 36 qui s'étend, extérieurement à la surface cylindrique 33 et au voisinage de celle-ci, sur une saillie 37 placée dans le prolongement du dégagement 28 (voir figure 2b). Cette seconde portion de surface 36 coopère en particulier avec une arete 38 placée à l'extrémité de la surface 34 de façon telle que, lorsque la palette est en position de travail T, le plan S qui passe par les arêtes 38 et 7 soit sensiblement perpendiculaire au plan V passant par la seconde portion de surface 36, la pièce rotative se trouvant alors dans une position particulière B (voir la figure 2b). Ces mesures sont destinées, d'une part, à empêcher que la pièce rotative 23 reprenne une position d'attente A lorsque la palette arrive en position de travail et, d'autre part, à ne pas faire appliquer sur la palette, par la pièce 23, des forces de frottement qui l'empêcheraient de reprendre sa position de repos sous l'effet du ressort de rappel 8. Si l'impulsion donnée à la pièce rotative est suffisamment importante, celle-ci peut prendre momentanément une position extrême Ereprésentée à la figure 2b en pointillé, sans que l'énergie qu'elle a emmagasinée soit restituée à la palette. Si l'impulsion donnée à la pièce rotative n'est pas suffisamment importante pour que celle-ci prenne la position B illustrée en traits pleins à la figure 2b, le ressort de rappel 25 ajoute ses effets à la force de rappel du ressort 8 pour redonner à la palette une position de repos sans déclenchement de l'interrupteur 22. On constate, en se reportant à la figure 4, que la position du poussoir 19 peut varier entre des positions de repos Rm et RM qui sont déterminées par la valeur du courant d'appel choisie. Ces différentes positions qui ne modifient en rien la position d'attente A de la pièce rotative et ne changent donc pas son mode de fonctionnement, entraînent uniquement une modification de la distance de course libre entre les surfaces 34 et 35. I1 est possible de tenir compte de la faible énergie emmagasinée par la palette pendant cette course libre en ajustant le profil de la came, ou en corrigeant l'échelle 16 de façon correspondante. Lorsque plusieurs relais d'intensité (1, 1'...), associés chacun à l'une des phases d'une ligne polyphasée à surveiller, sont utilisés dans un même bottier 1 d'appareil de protection, ces relais sont disposés parallèlement les uns aux autres en regard d'une seule pièce rotative 24 qui s'étend transversalement, ainsi que cela est montré à la figure 3,et qui présente autant de surfaces d'entraînement 30, 30' que de poussoirs de palette 19, 19'... Un seul levier de déclenchement 21 est, dans ce cas, disposé parallèlement à cette pièce rotative et peut être actionné par l'un quelconque des seconds poussoirs 20, 20'... . Des encoches 39, 39'... pratiquées dans la pièce rotative 24, en regard de ces poussoirs, permettent à ceuxci d'atteindre le levier de déclenchement. Revendications de brevet l.relais magnétique d'intensité temporisé comprenant dans un boîtier d'appareil de protection, une culasse et un noyau fixes aptes à être magnétisés par une bobine parcourue par le courant à surveiller, une palette mobile autour d'un axe qui est attirée vers une position de travail par la culasse et le noyau contre l'action d'un ressort de rappel et dont la position de repos peut être modifiée pour déterminer l'intensité du courant d'appel qui attire la palette et qui provoque l'actionnement, direct ou indirect, d'un interrupteur de sécurité par celle-ci, des moyens ralentisseurs étant associés à la palette pour retarder l'actionnement de l'interrupteur par rapport au moment où circule un courant de défaut dans la bobine, caractérisé en ce que les moyens ralentisseurs sont constitués par une pièce rotative inerte (24) sensiblement cylindrique pivotant autour d'un axe (XX') parallèle à l'axe de pivotement (YY') de la palette (6), cette pièce rotative étant maintenue dans une position d'attente (A) contre une butée fixe (27) par un ressort de rappel (25) de façon à présenter une surface d'entraînement (30) qu'elle porte en regard d'un poussoir (19) solidaire de la palette et quelles que soient les positions de repos (RM R prises par cette -- m) prlses par cette palette. 2. Relais d'intensité temporisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'entraînement (30) s'étend depuis une première portion (31) voisine de l'axe de pivotement (XX') de la pièce rotative (24) jusqu'à une seconde portion (36) voisine de la surface extérieure (33) de cette pièce, et se trouve placée au fond d'un dégagement (28) perpendiculaire à cet axe (XX') dans lequel pénètre le poussoir (19). 3. Relais d'intensité temporisé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le poussoir (19) et la pièce rotative (24) entrent d'abord en contact grâce à des surfaces convexes (34) respectivement (35) qu'elles portent. 4. Relais d'intensité temporisé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces de contact (34), (35) du poussoir (19) et respectivement de la pièce rotative (24) se touchent le long de lignes (40) (40') parallèles aux axes (XX') et (YY'); qui sont placées de telle façon que le rapport (K) entre les rayons de contact (r2) et (rl) soit élevé. 5. Relais d'intensité temporisé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce rotative (24) est mobile entre la position d'attente (A) et une position extreme (E) qui est placée au-delà d'une position intermédiaire (B) pour laquelle un plan (V) tangent à la seconde portion de surface (36) est sensiblement perpendiculaire à un plan (S) passant par l'axe de rotation (YY') de la palette (6) et par une arête (38) placée à l'extrémité de la surface convexe (34) du poussoir (19), lorsque cette palette est attirée par le noyau (10, 4) dans une position de travail T. 6. Relais d'intensité temporisé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce la pièce cylindrique (23) est métallique et s'étend axialement en regard de plusieurs relais (1, 1'...) placés parallèlement entre eux dans le boîtier (1).