Brevet FR2533363A1 — publié le 19840323

DISJONCTEUR ELECTRIQUE A COURANT ALTERNATIF EQUIPE D'UN DECLENCHEUR MAGNETOTHERMIQUE ET D'UN ORGANE DE COMMUTATION STATIQUE A TELECOMMANDE. L'invention est relative à un disjoncteur électrique à cou- rant alternatif et à boitier en matériau isolant moulé ren- fermant par pôle: une paire de contacts séparables, l'un étant fixe et l'autre mobile, un mécanisme d'actionnement d'un bras de contact servant de support au contact mobile, une manette de commande manuelle du mécanisme, un déclencheur magnétothermique susceptible de coopérer en cas de surcharge ou de court-circuit avec un verrou du mécanisme pour provoquer l'ouverture automatique des con- tacts, une chambre de coupure de l'arc tiré entre les contacts. séparés,,ladite chambre étant encadrée par une paire de cornes de guidage de l'arc, et une paire de bornes de raccordement. La commande manuelle locale d'un tel disjoncteur connu s'effectue par l'actionnement de la manette dans un sens prédéterminé selon que l'on désire passer de la position de fermeture à la position d'ouverture, et réciproquement. Il est possible d'adjoindre un bloc de télécommande à ce type de disjoncteur pour réaliser la commande à distance (ouverture fermeture) de tout circuit de distribution. Ce bloc de télécommande comporte généralement deux électro- aimants à action rapide, l'un pourla fermeture, l'autre pour l'ouverture coopérant directement avec les organes constitutifs du mécanisme La télécommande peut également tre réalisée au moyen d'un moteur électrique réversible associé à un dispositif d'entraînement de la manette. L'utilisation de tels blocs de télécommande est justifiée pour des disjoncteurs à basse tension de calibres supé- rieurs à 125 Ampères, mais leur prix de revient et leur encombrement les rendent incompatibles pour des disjonc- teurs miniatures de calibres inférieurs à 80 Ampères. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un disjoncteur à déclencheur magnétothermique et à télécommande simple et bon marché. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un commutateur statique télé- commandé, notamment un triac ou deux thyristors en tête- bêche parallèle, connecté dans le circuit principal du pôle en série avec la paire de contacts et le déclencheur magnétothermique tel que le dispositif de télécommande extérieur au boîtier assure l'établissement ou l'interrup- tion du courant nominal respectivement par la conduction ou le blocage du triac sans intervention du mécanisme, et que le triac est automatiquement court-circuité grâce au déplacement de l'arc intervenant pendant la phase de cou- pure suite à l'apparition d'un courant de défaut détecté par le déclencheur Le shuntage du triac s'opère par la commutation de l'arc sur l'une des cornes de guidage pro- longée en direction de la chambre de formation d'arc. On remarque que la fonction télécommande est réalisée de manière simple grâce à l'insertion d'un commutateur sta- tique en série avec les contacts du pôle, le mécanisme du disjoncteur restant inactif en position de fermeture des contacts La fonction protection contre les surintensités est assurée par le déclencheur magnétothermique, et on uti- lise avantageusement la commutation de l'arc intervenant- dans la chambre de formation-d'arc lors de la phase de cou- pure pour protéger le commutateur en état conducteur con- tre le courant de défaut L'insertion du commutateur sta- tique peut être effectuée en un endroit quelconque du cir- cuit principal du pôle. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de deux modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans les- quels: la figure 1 est une vue en coupe verticale d-'un pôle de disjoncteur magnétothermique équipé d'un commutateur sta- tiquetélécommandé selon l'invention, les contacts du pôle étant en position de fermeture; la figure 2 représente le schéma électrique du disjoncteur de la fig 1; la figure 3 est une vue analogue à la fig 2, d'une variante de réalisation. Sur les figures 1 et 2, est représenté un pôle d'un disjonc- teur 10 électrique miniature utilisé dans un réseau alter- natif à basse tension Le bottier 12 en matériau isolant moulé comporte un socle 14 postérieur adaptable à un rail support au moyen d'un verrou 16 d'encliquetage, et une face avant 18 munie d'une ouverture de passage d'une manette 20 de commande Chaque pôle comprend une paire de contacts 22, 24 'séparables, une chambre de coupure 26 à tôles 28 de dés- ionisation de l'arc et un mécanisme de manoeuvre 30 associé à la manette 20 de commande manuelle et à un déclencheur automatique magnétothermique 32 Ce dernier est inséré électriquement dans le circuit principal de déclenchement et est formé par un déclencheur thermique à bilame 34 et un déclencheur électromagnétique à bobine 36 connectés en série avec la paire de contacts 22, 24 en liaison électrique avec les bornes de raccordement 38, 40 du pôle La chambre de coupure 26 est encadrée par deux cornes d'arc inférieure 39 et supérieure 41 s'étendant parallèlement aux tôles 28 et au:fond du socle 14. Le contact mobile 24 est solidaire d'un bras de contact 42 actionné par le mécanisme de manoeuvre 30 Le bras de con- tact 42 est monté à pivotement sur un culbuteur 44 accouplé mécaniquement à une genouillère 46 associée à la manette Un levier de déclenchement 48 pivotant sur un axe 50 coopère avec l'extrémité du bras de contact 42 à l'opposé, du contact mobile 24, de manière à solidariser le bras 42 au culbuteur 44 Un verrou 52 assure l'accrochage du levier de déclenchement 48 en position de verrouillage L'ouver- ture automatique des contacts 22, 24 du pôle est provoquée par un pivotement du verrou 52 vers une position déver- rouillée qui libère le levier de déclenchement 48 entral- nant sous l'action d'un ressort le bras de contact 42 pivo- tant vers la position d'ouverture Le verrou 52 est action- né vers la position déverrouillée soit par là déflexion du bilame 34 en cas de surcharge, soit par le déplacement du noyau mobile du déclencheur électromagnétique 36 lors de l'apparition d'un court-circuit. Le fonctionnement d'un tel disjoncteur est bien connu des spécialistes et est décrit dans le brevet français, NO 2 468 202, auquel on se reportera pour de plus amples détails. Selon l'invention, un organe de commutation statique formé par un élément semi-conducteur commandé, notamment un triac 56 ou deux thyristors en tête-bêche parallèle, est connecté électriquement dans le circuit principal de dé- clenchement, en série avec la paire de contacts 22, 24 et les déclencheurs à bilame 34 et à bobine électromagnétique 36 L'électrode d'amorçage du triac 56 est reliée à une prise de connexion 57 agencée dans le bottier 12 et pouvant recevoir un conducteur 58 extérieur en liaison avec un dis- positif de télécommande 60 (fig 2). En référence aux fig 1 et 2, le triac 56 est connecté élec- triquement dans le circuit principal entre le contact fixe 22 et l'une 40 des bornes de raccordement du pôle Le con- tact mobile 24 est en liaison électrique avec l'autre borne 38 à travers la bobine 36 et le bilame 34 En position de fermeture des contacts 22, 24, le courant nominal circulant dans le circuit principal, traverse le triac 56 dans l'état débloqué, la bobine 36 du déclencheur électromagnétique et le bilame 34 du déclencheur thermique La corne d'arc supé- rieure 41 est raccordée à la base du bilame 34 reliée à la borne 38 La corne d'arc inférieure 39 est prolongée Jus- qu 'au voisinage du contact fixe 22 et est connectée par un conducteur de liaison 62 à un point de raccordement 64 situé entre le triac 56 et la borne 40 du circuit princi- pal La corne d'arc 39 est séparée du contact fixe 22 par un faible intervalle 66 de manière à autoriser la commuta- tion rapide de l'arc sur le prolongement de la corne infé- rieure 39 dès le début de la course d'ouverture du bras de contact 42. Le fonctionnement du disjoncteur 10 magnétothermique à télécommande selon les fig 1 et 2 est le suivant: En fonctionnement normal de surveillance du disjoncteur, le triac 56 est conducteur et les contacts 22, 24 se trouvent en position de fermeture Le courant du pôle cir- cule dans le circuit principal comprenant le, bilame 34, la bobine 36 et le triac 56. Lors de l'apparition d'un courant de surcharge s'opère la déflexion du bilame 34 susceptible de provoquer le déver- rouillage du verrou 52 après dépassement du seuil de dé- clenchement thermique Le mécanisme de manoeuvre 30 assure d'une manière bien connue le déplacement du bras de contact 42 vers la position d'ouverture Il en est de même lorsque le courant de défaut est un court-circuit important fai- sant intervenir le déclencheur électromagnétique 36 lors du dépassement du seuil de-déelenchement instantané Le triac 56 conducteur est courtcircuité par le conducteur 62 dès que l'arc commute sur la corne inférieure 39 au début de la course d'ouverture du contact mobile 24 (en pointillé) Le triac 56-est ainsi protégé contre toute sur- intensité dès la séparation des contacts 22, 24 et s'éteint automatiquement au prochain passage à zéro du courant En fin de course d'ouverture du bras de contact 42, intervient la commutation classique de l'arc sur la corne supérieure 41, l'arc étant alors ancré entre les deux cornes 39, 41 de la chambre 26, de manière à shunter le bilame 34 et la bobine 36 des déclencheurs thermique et électromagnétique. L'extinction de l'arc s'opère dans la chambre 26 grâce aux tôles 28 de désionisation. En l'absence de défaut sur le réseau, l'ouverture et la fermeture du disjoncteur connecté au réseau s'effectue de Ceux manières distinctes soit par action manuelle de la manette 20 de commande du mécanisme 30 qui entraîne mécaniquement le bras de con- tact 42 vers la position d'ouverture ou de fermeture Le disjoncteur 10 fonctionne alors en interrupteur méca- nique susceptible d'établir et d'interrompre le courant nominal du pôle; soit par commande à distance du triac 56 au moyen du dis- positif 60, la manette 20 du mécanisme 30 et les con- tacts 22, 24 restant immobiles en position de fermeture. Le disjoncteur 10 fonctionne alors en interrupteur statique télécommandé par blocage et déblocage du triac 56 assurant respectivement l'interruption et l'établissement du cou- rant nominal dans le circuit principal du pôle sans inter- vention du mécanisme 30 du disjoncteur. On remarque que la fonction protection contre les surinten- sités est assurée par le déclencheur magnétothermique 32 coopérant avec le mécanisme 30 pour ouvrir le bras de con- tact 42, le triac 56 étant dans l'état conducteur La com- mutation de l'arc sur la corne 39 court-circuite le triac 56 qui s'éteint, ce dernier étant protégé contre le cou- rant de défaut dès que les contacts 22, 24 se séparent La fonction télécommande du disjoncteur 10 résulte exclusive ment de l'intervention du dispositif 60 de commande à dis- tance du triac 56 pendant que le mécanisme 30 reste inac- tif en position de fermeture des contacts 22, 24. La variante de la fig 3 montre une connexion électrique différente du triac 56 dans le circuit principal de dé- clenchement du pôle Tous les autres éléments du disjonc- teur 10 sont identiques à celui des fig 1 et 2, à l'excep- tion de la corne inférieure 39 raccordée directement au contact fixe 22 Le triac 56 est inséré entre le contact mobile 24 et la borne 38 en série avec le bilamie 34 et la bobine 36 du déclencheur magnétothermique 32 Le contact fixe 22 est relié directement à la borne 40. Le fonctionnement du disjoncteur télécommandé 10 selon la fig 3 est similaire à celui des fig 1 et 2, seul est - modifié l'instant de shuntage du triac 56 pendant la phase de coupure Le shuntage intervient en fin de course d'ou- verture du bras de contact 42 (en pointillé) lorsque l'arc est commuté sur la corne supérieure 41 Le circuit série formé par le triac 56, le bilame 34 et la bobine 36 est 8 alors court-circuité par la corne supérieure 41. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et repré- sentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équi- valences électrotechniques REVENDICATIONS 1 Disjoncteur électrique à courant alternatif et à bol- tier en matériau isolant moulé renfermant par pôle: une paire de contacts séparables, l'un ( 22) étant fixe, et l'autre ( 24) mobile, un mécanisme ( 30) d'actionnement d'un bras de contact ( 42) servant de support au contact mobile, une manette ( 20) de commande manuelle du mécanisme ( 30), un déclencheur magnétothermique ( 32) susceptible de co- opérer en cas de surcharge ou de court-circuit avec un ver- rou ( 52) du mécanisme ( 30) pour provoquer l'ouverture au- tomatique des contacts ( 22, 24), une chambre ( 26) de coupure de l'arc tiré entre les con- tacts séparés, ladite chambre étant encadrée par une paire de cornes ( 39, 41) de guidage de l'arc, et une paire de borne ( 38, 40) de raccordement, caractérisé par le fait que le disjoncteur (f 0) comporte de plus un commutateur statique télécommandé, notamment un triac ( 56) ou deux thyristors en tête-bêche parallèle, connecté dans le circuit principal du pôle en série avec la paire de contacts ( 22, 24) et le déclencheur magnéto- thermique ( 32) tel que le dispositif de télécommande ( 60) extérieur au bottier ( 12) assure l'établissement ou l'in- terruption du courant nominal respectivement par la con- duction ou le blocage du triac ( 56) sans intervention du mécanisme ( 30), et que le triac ( 56) est automatiquement court-circuité grâce au déplacement de l'arc intervenant pendant la phase de coupure suite à l'apparition d'un cou- rant de défaut détecté par le déclencheur ( 32). 2 Disjoncteur électrique selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que le shuntage du triac ( 56) s'opère par la commutation de l'arc sur l'une des cornes ( 39, 41) de guidage prolongée en direction de la chambre de forma- tion d'arc. 3 Disjoncteur électrique selon la revendication 2, carac- térisé par le fait que le triac ( 56) est connecté élec- triquement entre le contact fixe ( 22) et la borne ( 40) de raccordement associée, et que le prolongement de la corne de guidage ( 39) inférieure est séparé du contact fixe ( 22) par un faible intervalle ( 66) et est relié par un conduc- teur de liaison ( 62) à un point de raccordement ( 64) situé entre le triac ( 56) et la borne ( 40) du circuit principal. 4 Disjoncteur électrique selon la revendication 2, carac- térisé par le fait que le triac ( 56) est branché en série avec le déclencheur magnétothermique ( 32) entre le contact mobile ( 24) et la borne de raccordement ( 38) en liaison électrique avec la corne de guidage supérieure ( 41). Disjoncteur électrique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'électrode de commande du triac ( 56) est reliée à une prise de con- nexion ( 57) agencée dans le boîtier ( 12) et pouvant rece- voir un conducteur ( 58) extérieur de liaison au dispositif de télécommande ( 60).