Brevet FR2527018A1 — publié le 19831118

DISTRIBUTION BASSE TENSION A DEUX ETAGES UTILISANT A L'ETAGE AVAL DES DISJONCTEURS SANS PROTECTION INSTANTANEE L'invention est relative à une installation électrique ayant plusieurs départs alimentés par une arrivée commune, chaque départ étant protégé par un disjoncteur divisionnaire de départ, l'arrivée commune comportant un disjoncteur général de protection ayant un dispositif de protection contre les courts-circuits. Une installation électrique connue du genre mentionné comporte, à chaque étage, des disjoncteurs remplissant les fonctions usuelles de protection contre les surcharges et les courts-circuits et assurant éventuellement une sélectivité de déclenchement. Le principal inconvénient d'une telle installation est son cout souvent disproportionné par rapport aux avantages fournis. La présente invention part de la constatation que dans certaines installations, par exemple de distribution domestique, la protection contre les courts-circuits peut être commune à plusieurs départs, à condition de respecter certaines règles précisées ci-dessous. L'installation selon la présente invention est caractérisée n ce que le dispositif de protection de chaque disjoncteur divisionnaire comporte uniquement une protection contre les surcharges, la protection contre les courts-circuits du disjoncteur divisionnaire et du départ associé étant assurée par le disjoncteur général en prévoyant une coordination entre le disjoncteur général et les disjoncteurs divisionnaires, afin (lue, d'une part, les disJoncteurs divisionnaires aient une tenue électrodynamique et une tenue thermique compatibles avec le courant maximal de court-circuit limité par le disjoncteur général et que, d'autre part, la limite d'auto-protection du dispositif de protection contre les surcharges du disjoncteur divisionnaire soit au moins égale au seuil d'intervention du dispositif de protection contre les courtscircuits du disjoncteur général Le disjoncteur divisionnaire comporte une commande d'ouverture et de fermeture pour isoler ou alimenter le départ associé et un déclencheur assurant la protection thermique du disjoncteur et du câble de départ connecté en aval. La fonction de déclenchement sur court-dr- cuit est, par contre, supprimée et reportée sur le disjoncteur général. Ce report implique le respect de certaines règles de coordination en I' occurente Les disjoncteurs divisionnaires doivent avoir une tenue électrody namique des contacts suffisante pour éviter toute répulsion lors d'un court-circuit coupé par le disjoncteur général. Cette tenue électrodynamique doit donc être au moins égale au plus grand cou rant de crête limité par le disjoncteur général lorsqu'il coupe le courant de court-circuit présumé de l'installation La limite maximale d'auto-protection du déclencheur surcharges équi part un appareil divisionnaire doit être supérieure au seuil d'in tervention du déclencheur instantané du disjoncteur général.Ainsi, avant que l'appareil divisionnaire cesse de se protéger lui-même, il commence à être protégé par l'étage supérieur Tout disjoncteur divisionnaire, et en particulier son déclencheur surcharges, doit pouvoir supporter l'intégrale de Joule correspon dant à la coupure par le disjoncteur général. Il en est de meme pour le câble alimenté par le disjoncteur divisionnaire. Le seuil de déclenchement instantané du disjoncteur général doit être main tenu à un niveau suffisant pour éviter des déclenchanents injusti fiés. La coupure d'un court-circuit est prise en charge par le disjoncteur général et le pouvoir de coupure des disjoncteurs divisionnaires peut étre faible. Leur chambre de coupure peut être supprimée ou tout au moins êtrc notablement réduite, ce qui contribue, avec la suppression du déclencheur maç-nétique, à une simplification et à une réduction du cot de fabrication. Dans une installation industrielle ou tertiaire, le disjoncteur général peut etre de type classique, c'est-à-dire muni d'une protection contre les surcharges et d'une protection contre les courts-circuits. Il peut également être dépourvu de protection contre les surcharges, dans la mesure où sa propre tenue thermique est rendue compatible avec la somme des courants pouvant traverser les disjoncteurs division naires, sans foisonnement. Dans une installation à usage domestique, un premier mode de réalisation de l'invention consiste à utiliser comme disJoncteur général le disjoncteur de branchement placé en tête de l'installation, dans la mesure où les disjoncteurs divisionnaires satisfont aux règles do coordination avec cet appareil, telles qu'elles ont été énoncées plus haut. Les caractéristiques du disjoncteur de branchement satisfont en cf- fet à des règles spécifiques et ne peuvent pas être modifiées pour les besoins de l'invention, un examen précis de ces caractéristiques montre toutefois qu'elles ne sont pas incompatibles avec la protection des disjoncteurs divisionnaires et des câbles alimentés par ces derniers, mais qu'elles introduisent simplement certaines contraintes dans leur conception. Dans un deuxième mode de réalisation, on peut envisager de lmïter ces contraintes en ne s'en remettant plus au disjonctei de branchement pour l'élimination des courts-cireuits, mais en plaçant en série avec celui-ci un disjoncteur supplémentaire particulièrement étudié en vue d'assurer la coordination avec les disjoncteurs divisionnaires. Cet appareil serait, en particulier, dépourvu de protection surcharges. Par contre, il devrait être plus performant que les disjoncteurs de branchement en ce qui concerne la protection contre les courts-circuits, c'est-à-dire : Présenter un pouvoir de limitation supérieur, entre équipé d'un déclencheur instantané à seuil plus bas, la limi te pouvant être admise, pour ce seuil correspondant par exemple, a' la somme des calibres de tous les disjoncteurs divisionnaires. Le coût d'introduction de cet appareil supplémentaire serait contrebalancé Far les économies réalisées sur tous les disjoncteurs divisionnaires, ces derniers ayant alors des contraintes allégées dans le domaine de la tenue électrodynamique et de la tenue athermique sur court-circuit. Selon un développement particulièrement intéressant de l'invention, un disjoncteur général et les disjoncteurs divisionnaires peuvent être réunis dans un meme bloc fonctionnel, ainsi que les liaisons électriques entre eux Le travail de l'installateur se résume alors au branchement des conducteurs d'alimentation du bloc et des conducteurs de départ. Sur un plan de la sécurité des interventions en aval, il est bon que les disjoncteurs divisionnaires répondent aux règles de sectionnement et notamment que la position de l'organe de commande traduise de façon fiable la position des contacts. Dans le mne esprit, le disjoncteur général incorporé dans le bloc fonctionnel peut être avantageusement doté d'un pôle additionnel de coupure du neutre. Les disjoncteurs divisronnaires sont, soit unipolaires, soit multipolaires, notamment trîpolaîres, avec ou sans coupure du neutre, ce dernier n'étant pas protégé. Le disjoncteur général est unipolaire ou multipolaire, par exemple tripolaire, avec ou sans coupure du neutre. D'autre avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné 2 titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel . La Fig. 1 est une vue schematique d'un tableau d'abonné équipé d'un bloc fonctionnel selon l'invention Les Fig. 2 et 3 sont des vues analogues illustrant des variantes de réalisation Sur la Fig. 1, un tableau d'abonné 10 d'une insallation electric;lte basse tension comprend un disjoncteur de branchement 12 alimenté par le réseau de distribution public 14.La borne de sortie de phase 16 du disjoncteur de branchement 12 est reliée par un conducteur de phase 18 à l'entrée 20 d'un bloc fonctionnel de départ 22. Dans le bloc fonctionnel 22, sont logés six disjoncteurs divisionnaires de départ 24 alimentés en parallèle par un conducteur de répartition 26 relié à la borne d'entrée 20 du bloc 22. Le bloc fonctionnel 22 comporte six bornes de départ 28 correspondant respectivement aux tor- nes de sortie des disjoncteurs divisionnaires 24, caque borne 28 étant susceptible de recevoir un câble de départ 30.La borne de sortie 32 de neutre du disjoncteur de branchement ,2 est reliée à une barrette de raccordement de neutre 34 à laquelle sont raccordés des conducteurs de neutre 36 correspondant aux chables de départ 30 pré cites . Le disjoncteur de branchement 12 assure, de la maniere usuelle, la protection contre les surcharges et les courts-circuits et, éventuellement, contre les défauts d'isolement. La protection contre les surcharges est réalisée par un relais thermique provoquant le déclenchement lors d'un dépassement d'un seuil prédéterminé correspondant à la puissance souscrite par l'abonné. La protection contre les courts-circuits est assurée par un relais magnétique provoquant l'ouverture du disjoncteur, par exemple, en moins de 10 ms, pour tout courant supé- rieur à 10 In, In étant la puissance souscrite par exemple de 45 Am- pères. Chaque disjoncteur divisionnaire de départ 24 comporte un déclenchour de protection thermique 38, Je déclencheur thermique par exemple constitué par des bilames à chauffage direct, qui provoque île d(clenç:he- ment du disjoncteur correspondant lors d'une surcharge pour protéger le départ correspondant. A titre d'exemple, on admettra que les six départs 30 ont un même calibre de 10 Ampères chacun, nais il est clair que ce calibre pourrait être différent, par exemple, de iib ou 20 Ampères, ou que certains départs ont un calibre supérieur à celui des autres.Les disjoncteurs divisionnaires 24 sont démunis d'une protection contre les courts-circuits, qui est assurée par les disjoncteurs de branchement 12 de la manière décrite oet-dessous. Ce report de la fonction de protection instantanée sur le disjoncteur de branchement 12 est obtenu par le respect des règles suivantes de coordination entre les disJoncteurs divisionnaires de départ 24 et le disjoncteur de branchement 12. Chaque disjoncteur divisionnaire 24 a une tenue électrodynamique des contacts suffisante pour éviter toute répulsion lors d'un court-circuit coupé par le disjoncteur de branchement 12. Dans le cas envisagé d'une installation de distribution domestique, la puissance maximaie de court-circuit est généralement de 1 500 Ampères. La plus grande crête possible du courant est d'environ 2 200 Ampères et les contacts du disjoncteur divisionnaire 24 sont agencés pour rester en position fermée pour une valeur du courant coupé par le disjoncteur de branchement 12 de 2 200 Ampères. Cette tenue électrodynamique peut être obtenue par une pression de contact appropriéeet/ou par une géométrie des contacts limitant les effets de répulsion électrodynamique. Un tel agencement des contacts est réalisable du fait du pouvoir de coupure limité du disjoncteur divisionnaire 24, les courants de courtscircuits étant pris en charge par le disjoncteur de branchement 12. Le déclencheur thermique du disjoncteur divisionnaire 24 doit, d'autre part, protéger le disjoncteur divisionnaire Jusqu'à l'intervention du déclencheur instantané du disjoncteur de branchement 12. Dans l'exemple de réalisation envisagé, le seuil de déclenchement instantané du disjoncteur de branchement 12 est de 450 Ampères et la bilame du disJoncteur divisionnaire 24 assure l'auto-protec-tion de cet appareil jtlsqu'à des courants supérieurs à ces 450 Ampères. La bilame du disjoncteur divisionnaire 24 ne doit pas être détruite par la contrainte thermique maximale correspondant à la coupure du court-circuit naal de 1 50 Ampères. Dans lwhypothèse retenue d'une coupure en moins de 10 ms d'un court-circuit par le disjoncteur de bran 42 cément 12, cette contrainte thermique est inférieure à ',2j x 10 A s. L'installation selon la Fig. 1 fonctionne de la manière suivante A un instant donné, le courant pareourt, par exemple, le contact de phase et les déclencheurs de protection thermique et magnétique du disjoncteur de branchement 12 pour sortir par la borne de phase 16 et parcourir les conducteurs l8, 16, un ou plusieurs disjoncteurs divisionnaires de départ 24, les câbles de départ 30, la charge (non re présentée) alimentée par les départs 30 pour revenir par le ou les conducteurs de neutre 36, la barrette de raccordement 34 et le conducteur de neutre du disjoncteur de branchement 12.Chaque disjoncteur divisionnaire comporte de la manière usuelle une manette d'ouverture et de fermeture manuelle du disjoncteur pour interrompre ou fermer l'alimentation d'une charge raccordée au conducteur de départ associé 30. En fonctionnement normal, le disjoncteur de branchement 12 et les disjoncteurs divisionnaires 24 sont fermés. Lors d'une surcharge intervenant sur l'un des départs 30, le déclencheur thermique 38 correspondant provoque l'ouverture du disjoncteur 24 pour interrompre l'alimentation de ce départ 30 en surcharge. Le disjoncteur de branchement 12 reste en position fermée d'alimentation des autres départs. La position de la manette du disjoncteur divisionnaire 24 déclenché permet une indication du circuit de départ en surcharge et une réalimentation de ce circuit par simple fermeture du disjoncteur correspondant 24. Lors d'un court-circuit intervenant sur l'un quelconque des départs 30, le déclencheur instantané du disjoncteur de branchement 12 provoque le déclenchement de ce dernier et la coupure du courant de court-circuit. L'alimentation de toute l'installation est bien entendu interrompue et une intervention au niveau du tableau d'abonné 10 est indispensable pour la remise en service. Le disjoncteur divis;on- naire 24 est protégé par le disjoncteur de branchement 12 en amont et il n'est pas endommagé par ce courant de court-circuit ainsi que le câble 30. Chaque disjoncteur divisionnaire 24 est avantageusement du type à coupure visible ou répondant aux règles de sectionnement, c'est-àdire que la cinématique du mécanisme de commande du disjoncteur empêche la venue en position ouverte de la manette de commande tant que les contacts ne sont pas effectivement en position ouverte. On évite ainsi le risque d'intervention sur un circuit sous tension. Le disjoncteur divisionnaire 24 est d'un type simplifié puisqu'il ne comporte pas de déclencheur magnétique et que son pouvoir de coupure est notablement réduit. La chambre de coupure peut être inexistante ou présenter un pouvoir de coupure très limité et les contacts peuvent être démunis de pastilles.Le profil du bloc fonctionnel 72 correspond avantageusement au profil modulaire du système comnfr- cialement dénamr7é MULTI 9, et présente un dispositif de fixation par encliquetage sur un rail DIN. Il est clair que le disjoncteur de branchement 12 peut être conçu pour-une fixation ou un encliquetage direct sur le bloc fonctionnel 22, la liaison électrique entre les deux éléments pouvant s'effectuer automztiquement lors de l'encliquetage. Le seuil de déclenchement instantané du disjoncteur de branchement 12 est notablement supérieur à la somme des courants nominaux des six départs 30. Dans l'exemple retenu, le seuil de déclenchement instantané est de 450 Ampères, alors que la somme des courants nominaux était de 60 Ampères. Cette différence notable impose des contraintes importantes au disjoncteur divisionnaire de départ 24 dont il est possible de sraffranehir en plaçant,en série avec le disjoncteur de branchement 12, un disjoncteur général de caractéristiques appropriées. Le seuil de déclenchement instantané de ce disjoncteur général est alors choisi du même ordre de grandeur que la somme des courants nominaux des départs 30, de manière à éviter un déclenchement intempestif lors d'une alimentation a' pleine charge de tous les départs 30. Le disJoncteur simplifié doit, bien entendu, être utilisé uniquement dans une installation du type précité et il convient de le rendre inutilisable dans un autre contexte. La Fig. 2 représente un appareil dans lec;uel le disjoncteur général simplifié 40 est agencé en forme de bloc accolé et assujetti au bloc fonctionnel de départ 22. Le cir- cuit de phase des blocs 22, 40 comprend une borne d'entrée de phase 42 du bloc disjoncteur 40, les contacts de phase 44 pilotés par le déclencheur magnétique 46 et les disjoncteurs divisionnaires de départ 24, reliés aux bornes de sortie 28. Les blocs 22, 40 comprennent également un circuit de neutre se limitant à une borne d'entrée 48 reliée directement à une borne de sortie 50.Les calibre et caractéristiques des disjoncteurs 24, 44 sont déterminés en usine et l'utilisateur n'aura qu'à raccorder les câbles d'arrivée et de départ respectivement aux bornes 42, 48 et 28, 50. Il est clair que le circuit de neutre peut également comprendre des contacts d'ouverture associés, soit au contact de phase 44 du disjoncteur général, soit au contact de phase des disjoncteurs divisionnaires 24. Les blocs 22, 40 peuvent être assemblés en usine ou livrés séparément avec un système de fixation et de raccordement rapide. La Fig. 3 illustre une variante de réalisation dans laquelle le disjoncteur général est intégré dans le bloc foictionnel 22. Les mimes numéros de repère désignent sur cette figure les pièces identiques ou analogues à celles de la Fig. 2 et on reconnalt les bornes d'entrée 42, 48 du disjoncteur principal à contact de phase 44 et à déclencheur magnétique 46, ainsi que les disjoncteurs divisionnaires 24. Le circuit de neutre est doté d'un contact c"interruption 52 couplé au contact de phase 44, mais il est clair que les variantes décrites en référence à la Fig. 2 d'un circuit de neutre dépourvu de contact de sectionnement ou extérieur au bloc 22 sont applicables. Dans cette version intégrée, toute erreur de montage ou de manoeuvre est exclue. L'agencement interne des blocs peut, bien entendu, etre différent de ceux représentés sur les figures et les déclencheurs magnétique et thermique peuvent être d'un type différent L'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre particuliere- ment décrit et représenté, en particulier, son utilisation ne se limite pas obligatoirement au secteur domestique qui n'a cle' pris ici que comme support de description dans un domaine particulièrement intéressant. Les mêmes principes pourraient être appliqués clans les domaines industriel ou tertiaire, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Installation électrique ayant plusieurs départs (30) alimentés par une arrivée commune (14), chaque départ étant protégé par un disjoncteur divisienndire (24) de départ, l'arrivée commune com- sortant un disjoncteur général de protection (12, 44, 52) ayant un dispositif de protection congre les courts-circuits (46) caracté rise en ce que le dispositif de protection de chaque disjoncteur divisicn;;aire (24) comporte uniquement une protection (38) contre les surcharges, la protection contre les courts-circuits dd dis joncteur divisionnaire (24) et du départ (30) dssocié étant assu rce par le disjoncteur général (12, 44, 52) en prévoyant une coor dination entre le disjoncteur général et les disjoncteurs divi sionnaires afin ~iue, d'une part 9.es disjoncteurs divisionnaires aient une tenue éleotrodynwn que et une tenue thermique ccmpatibles avec Je courant maximal de court-circuit limité par le disjoncteur général et que, d'autre part, la limite d'auto-protection du dis positif de protection contre les surcharges (38) du disjoncteur divisionnaire (24) soit au moins égale au seuil d'intervention du dispositif de protection (46) contre les courts-circuits du dis joncteur général (12, 44, 52). 2. Installation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les disjoncteurs divisionnaires sont de conception simpli fiée dans la mesure où leur pouvoir de coupure n'a pour limite in férieure que le seuil Ce déclenchement instantané du disjoncteur général. des organes tels que la chambre de coupure et les pastil les de contact pouvant être simplifiés ou meme supprimés sur les disjoncteurs divisionnaires. 3. Installation électrique selon la revendication 1 ou 2, à usage dolestique. caraetérisée par le fait que le disjoncteur général de protection (;2f est constitué par le disjoncteur de branche ment de l'installation au réseau. 4. Installation lectrique selon la revendication í, 2 ou 3, caracté rise en ce que plusieurs disjoncteurs divisionnaires (24) sont incorporés dans un bloc fonctionnel (22) de départ alimenté par le disjoncteur général (12, 44, 52). 5. Installation électrique selon la revendication 1, 2 ou 4, caracté risée en ce que les disjoncteurs divisionnaires (24) et le dis joncteur général (12, 44, 52) sont associés et que le disjoncteur général, qui est alors différent du disjoncteur de branchement, ne comprend pas de dispositif de protection contre les surcharges. 6. Installation électrique selon la revendication 1, 2, 4 ou 5, ca ractérisée en ce que le disjoncteur général (44, 52) et plusieurs disjoncteurs divisionnaires (24) sont incorporés dans un momie bloc fonctionnel (22) de départ contenant les conducteurs de raccorde ment entre les disjoncteurs divisionnaires et le disjoncteur gé néral, chaque disjoncteur divisionnaire ayant uniquement un dispo sitif de protection contre les surcharges(38) et le disjoncteur général ayant uniquement un dispositif de protection contre les courts-circuits (46) dont le seuil peut entre limité à une valeur voisine de la somme des courants nominaux des disjoncteurs divi sionnaires. 7. Installation électrique monophasée selon la revendication 6, ca ractérisée en ce que le disjoncteur général comporte un disposi tif de coupure de la phase (44) et du neutre (52) et les disjonc teurs divisionnaires uniquement un dispositif de coupure de la phase. 8. Installation électrique polyphasée selon la revendication 6, ca ractérisée en ce que le disjoncteur général comporte un dispositif de coupure des phases (44) et du neutre (52) et les disjoncteurs divisionnaires (24) uniquement un dispositif de coupure des phases. 9. Installation électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les disjoncteurs divisionnai res (24) comportent un dispositif indicateur de position ouvert des contacts. 10. Bloc fonctionnel (22) de distribution domestique pour une instal lation selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca ractérisé en ce qu il comoorte une borne d'entrée (42) de raccordement des conducteurs d'alimentation de phase, une pluralité de bornes (28) de départ de phase, éventuellement une borne d'entrée (48) et une borne de départ -(50) du neutre, un circuit de phase conprenant. en série entre les bornes d'entrée et de départ, 1e pôle (44) de phase du disjoncteur général, le conducteur de répartition et les poles de phase des disJoncteurs divisionnaires (24) et, le cas échéant, un circuit de neutre reliant les bornes d'entrée et de départ /'8, 5@) du neutre, par l'intermédiaire du pôle (52) dc neutre du disjoncteur général, les disjoncteurs divisionnaires (24) ayant uniquement une protection thermique (38) contre les surcharges e le disjoncteur général (44,52) ayant uniquement une protection magnétique (46) congre les courtscircuits.