Brevet FR2553572A1 — publié le 19850419

INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL PERFECTIONNE A ENCOMBREMENT REDUIT La présente invention concerne un interrupteur différentiel à encombrement réduit. Les interrupteurs différentiels de type connu ont la plupart du temps des dimensions correspondant à celles d'une pluralité de modules côte à côte, par exemple quatre, et sont par conséquent notablement encombrants et ont donc une influence négative sur les dimensions effectives des tableaux électriques sur lesquels ils sont installés. En réalité, on a également proposé des interrupteurs différentiels de dimensions plus réduites, mais ayant cependant des caractéristiques de structure et des cinématiques internes tels qu'au point de vue de la construction, de l'assemblage et du fonctionnement, ils sont plus complexes et plus difficiles à utiliser que prévu. En effet, ces interrupteurs différentiels connus ont en général un corps formé par une base et un couvercle, ce qui évidemment a une influence négative sur l'assemblage et en outre pour le montage du mécanisme de déclenchement ils exigent l'introduction dans le conteneur d'un dispositif ou cage approprié. La présente invention, par contre, a pour objet un interrupteur différentiel, par exemple du type à haute sensibilité, dans lequel soit le corps ou conteneur, soit le mécanisme interne de déclenchement automatique et de réenclenchement sont conformés et organisés de telle façon qu'ils dotent l'interrupteur lui-même de caractéristiques particulières utiles, en éliminant en même temps les inconvénients et les désavantages des constructions analogues de type connu. Une première caractéristique de l'interrupteur différentiel de l'invention réside dans son encombrement réduit qui en permet l'introduction dans les tableaux électriques de dimensions plus réduites par rapport aux interrupteurs traditionnels. En effet l'interrupteur comprend un corps ou conteneur qui tout en ayant des dimensions modulaires, n'est pas formé d'une seule pièce, mais est réalisé d'une façon avantageuse par des modules combinés suivant le principe des modules élémentaires superposés, en permettant ainsi d'obtenir des économies au moment de l'assemblage par le procédé ainsi nommé "module sur module". Selon une autre caractéristique, le module du conteneur'qui contient le mécanisme de déclenchement présente, par lui-même, sur les parois internes correspondantes des moyens de support et de point d'appui pour tous les composants de ce mécanisme de façon à éliminer la nécessité d'introduire un élément supplémentaire de support des parties en mouvement, comme c'est le cas, par contre, dans les interrupteurs connus. Une telle conformation du conteneur confère par ailleurs à l'interrupteur une protection intrinsèque contre les accidents étant donné qu'il devient impossible pour les utilisateurs distraits de l'ouvrir par l'avant et de dénuder des pièces sous tension, cette ouverture étant par contre possible dans les appareils classiques où l'on prévoit une calotte frontale fixée par de simples vis et donc facilement démontable. Une autre caractéristique supplémentaire de 1 'inven- tion réside dans le mécanisme de déclenchement automatique et de réenclenchement structuré de façon à être contenu dans un conteneur de dimensions réduites comme mentionné ci-dessus, et ayant un levier de commande manuelle et une touche d'essai placés chacun dans un module du conteneur de telle sorte qu'ils soient éloignés l'un de l'autre et que l'on évite ainsi qu'ils créent réciproquement une gêne dans la manoeuvre de réenclenchement et d'essai. Ensuite, dans le cadre de l'interrupteur, les bornes des câbles à l'entrée et à la sortie sont prévues. séparée s avec des protections convenables pour empêcher le contact accidentel avec les parties sous tension, tandis que le levier de commande manuelle, lorsque les contacts s'ouvrent, par suite de l'inversion du déclencheur différentiel, se place dans une position intermédiaire pour pouvoir signaler même de façon visible le défaut intervenu. L'interrupteur différentiel est en outre équipé d'un dispositif électronique de relevé et de signalisation de l'intensité du courant de dispersion à la terre qui permet donc à l'utilisateur d'estimer à l'avance l'impor-- tance de cette perte de courant. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en référence au- dessin annexé , dans lequel : la figure 1 est une vue de face de l'interrupteur les figures 2 et 3 sont des vues latérales des cotés opposés ; les figures 4 et 5 représentent respectivement des vues en plan de dessus et-de dessous de l'interrupteur la figure 6 est une vue en coupe de l'interrupteur dans l'état d'ouverture manuelle des contacts la figure 7 est une vue en coupe similaire de l'interrupteur dans l'état de fermeture des contacts les figures 8 et 9 représentent l'interrupteur dans l'état de déclenchement automatique la figure 10 représente l'interrupteur en phase de réarmement la figure Il est une autre vue en coupe de l'interrupteur faite relativement à la touche d'essai ; et la figure 12 représente un schéma du dispositif de signalisation de l'intensité du courant de défaut. sur ce dessin, le repère 1 indique d'une façon générale le corps ou conteneur qui présente sur sa paroi supérieure deux bornes d'entrée 3-3 pour le branchement des câbles provenant du réseau d'alimentation et sur la paroi inférieure deux bornes de sortie 4-4 pour le branchement des cibles dirigés vers l'installation devant être protégée, lesdites bornes étant séparées entre elles dans le but mentionné ci-dessus. Aussi bien les bornes d'entree que celles de sortie sont fixées à des étriers à vis 3'-4' correspondants qui réalisent le blocage des conducteurs.Sur le dessus du corps ou conteneur 1, il est prévu un siège 5 qui permet le montage de l'interrupteur sur une traverse de support, tandis que sur le coté frontal se trouve le levier de commande manuelle 6 et la touche d'essai 7, qui sont également séparés et chacun étant en vis-à-vis d'un module du corps ou conteneur. A l'intérieur, le corps ou conteneur 1 est conformé de manière à délimiter un espace vide pour le logement d'une bobine toroïdale 8 et des câbles enroulés autour de celle-ci, un évidement pour le logement d'un relais polarisé (10) et un évidement pour le logement des contacts mobiles, neutre 11 et de phase 12, destinés à agir sur des contacts fixes correspondants 11'-12' reliés aux bornes d'entrée 3-3. La bobine toroïdale 8 est tout à fait classique et les cables 9 qui y sont logés constituent l'enroulement primaire qui est relié d'une part aux bornes de sortie 4-4 et d'autre part aux contacts mobiles 11-12 par l'intermédiaire d'une tresse conductrice 13, tandis qu'un enroulement 14 constitue le secondaire et est connecté au relais polarisé 10 fixé dans le conteneur par une vis 10' - voir figure 9 -. Ce relais polarisé 10 présente d'une façon connue un ergot 15 à déplacement axial qui normalement, c'est-à-dire quand le relais est aimanté , est déplacé à l'intérieur à l'état neutre ; au contraire, lorsque le relais polarisé est désaimanté par la présence de courant différentiel, cet ergot 15 se déplace vers l'extérieur pour commander le mécanisme de déclenchement automatique qui sera décrit par la suite. Les contacts mobiles 11-12 sont soutenus par des ressorts à lames 16 qui assurent une pression convenable sur les contacts de fermeture et qui servent de moyen de fixation de ces contacts à deux bras 17-18 correspondants, respectivement , d'un levier basculant ayant son point d'appui sur un arbre 19 et ayant un bras opposé 20 auquel est relié un ressort 21 ancré sur un ergot 22 solidaire d'une petite joue du conteneur, ledit ressort 21 agissant sur le bras 20 du levier pour maintenir les contacts mobiles 11-12 normalement détachés des contacts fixes 11'12', lesdits contacts mobiles pouvant se déplacer conjointement dans un sens et dans l'autre. Au bras 20, par l'intermédiaire de l'arbre 19 et du ressort 21 est reliée l'extrémité d'une plaquette en forme de L 23, dont l'extrémité opposée est conduite, au moyen d'un ergot 24, dans un évidement 25 prévu sur un levier à coulisse 26 se déplaçant en mouvement pendulaire autour d'un point d'appui 27. A l'extrémité du levier à coulisse 26, opposée à son extrémité ayant son point d'appui en 27, un épaulement 28 a etc réalisé destine à s' engager dans une dent de déclenchement 29 prévue sur une ancre mobile 30, commandée dans la phase de déclenchement par le petit piston 15 du relais polarisé 10.D'une part, l'ancre mobile 30 s'appuie à son extrémité en 30' et est sollicitée par un ressort 31 tendant à maintenir normalement la dent 29 accrochée à l'épaulement 28 du levier à coulisse 26 ; du c6té opposé, l'ancre 30 est associée à l'ergot 15 du relais polarisé 10 par I'intermédialre d'une vis de réglage 32 de façon à pouvoir se déplacer en faisant un angle autour du point d'appui 30' et à éloigner ainsi la dent 29 correspondante de l'épaulement 28, lorsque l'ergot 15 du relais polarisé 10 se déplace vers l'exterieur. A la partie intermédiaire dudit levier en forme de L 23 est reliée en 33' l'extrémité d'un tirant à plaquette 33 dont l'extrémité opposée est reliée de façon excentrique en 33" au levier de commande 6 pour déterminer grâce à toute cette cinématique l'ouverture et la fermeture manuelle des contacts et après chaque déclenchement automatique de la part du relais polarisé 10, le réarmement du dispositif. Le levier de commande 6 est sollicité par un ressort 34 tendant à déplacer ce levier dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire vers le bas, à l'état d'ouverture des contacts. Quant à l'ergot 15 du relais polarisé 10, il est engagé par un levier élastique 35 pour le retour en position de réarmement. Ce levier élastique 35 de conformation très particulière est substantiellement et avantageusement constitué par un ressort cylindrique monté sur un ergot 36 et ayant un bras 37 introduit dans un évidement 38 pratiqué dans le levier de commande 6, et un bras opposé 39 s'appuyant sur la tête de l'ergot 15 du relais polarisé 10 pour le pousser vers l'intérieur quand après le déclenchement automatique, on agit sur le levier de commande 6 pour revenir à l'état de fonctionnement normal de l'interrupteur. En pratique, en l'absence de défaut, le relais polarisé 10 est aimanté, l'ergot correspondant 15 est déplacé-vers l'intérieur et l'ancre mobile 30 appuyée en 30' est poussée vers le bas par le ressort correspondant 31 pour maintenir l'opposition entre la dent de déclenchement 29 et l'épaulement 28 et empêcher les déplacements du levier à coulisse 26 dans le sens des aiguilles d'une montre - voir figures 6 et 7 Dans ces conditions, l'interrupteur--peut être actionné à la main pour en ouvrir ou en fermer les contacts au moyen du levier de commande. La fermeture est obtenue par la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire vers le haut et délimitée par un plan 22' de l'ergot 22 du levier de commande 6, ce qui provoque la fermeture des contacts mobiles 11-12 par l'intermédiaire de la chaîne cinématique formée par le tirant 33, le levier en forme de L 23 et le levier porte-contacts 17-18-20, qui se déplace en opposition au ressort 22. Cela est possible étant donné que l'ergot 24 du levier en forme de L 23 est obligé de se déplacer le long de l'évidement 25 du levier à coulisse 26, lequel, étant bloqué par la dent de déclenchement de l'ancre 30, enlève un degré de liberté à la cinématique.La fermeture des contacts est représentée sur la figure 7 en ce qui concerne la cinématique dépendant du levier de commande 6 et sur la figure 11 en ce qui concerne les parties qui dependent du relais polarisé 10. L'ouverture des contacts s'effectue à l'aide du ressort 21 à la suite d'une rotation manuelle dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire vers le bas, du levier de commande 6 jusqu'à ce qu'il dépasse le point mort correspondant à l'état d'alignement des trois articulations de la cinématique constituée par le pivot 6 du levier et par les pivots 33'-33" qui relient le tirant 33 au levier en forme de de L 23 et respectivement au levier de commande. Lorsque l'interrupteur est fermé comme représenté sur les figures 7 et 11, la présence des courants différentiels de défaut provoque, par l'intermédiaire du relais polarisé 10, le déclenchement automatique de la cinématique reliée au levier de commande 6 par l'ouverture des contacts. Dans ce cas, en effet, l'ergot 15 du relais différentiel 10 se déplace vers l'extérieur du relais lui-même et déplace également l'ancre mobile 30 autour du point d'appui de l'extrémité 30' et en s'opposant au ressort 31 qui agit sur ladite ancre. Par conséquent, on obtient le dégagement de la dent de déclenchement 29 par rapport à l'épaulement 28, et donc la libération du levier à coulisse 26. Ce dernier est alors libre de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, poussé par le ressort 21 par l'intermédiaire du levier 20 et du levier en forme de L 23, ce qui détermine par consequent la séparation des contacts mobiles 11-12 des contacts fixes 11'-12' comme représenté sur la figure 8. I1 faut noter que lorsque le levier de commande manuelle 6 est dans l'état de fermeture, le déplacement vers l'extérieur de l'ergot 15 du relais polarisé n'est pas empêché par le levier élastique 35, étant donné que celui-ci est déchargé et que son bras 37 est dégagé de l'évidement 38 de ce levier de commande 6. - Voir les lignes en trait discontinu de la figure 11 -. La poussée de l'ergot 15 se développe par conséquent sur la seule ancre mobile 30 pour réaliser le désenclenchement du levier à coulisse 26. Cependant, à la suite du désenclenchement différentiel du dispositif, le levier de commande 6 s'arrête dans une position intermédiaire par rapport aux positions normales d'ouverture/fermeture, comme représenté sur les figures 8 et 9. de façon à signaler, même visiblement, l'étant de l'interrupteur. Pour arriver dans la position la plus basse, le levier de commande 6, sous l'action du coté 38' de l'évidement 38 et du levier élastique 35 devrait arriver à comprimer l'ergot 15 vers l'intérieur du relais polarisé 10. Cependant, le ressort de rappel 34 du levier de commande 6 est dimensionné de telle façon que ledit levier ne puisse pas seul parvenir à vaincre la résistance du levier élastique 35 et effectuer le réarmement du relais polarisé 10. Pour le réarmement il est donc nécessaire d'actionner manuellement le levier de commande 6 en le déplaçant vers le bas dans la position indiquée par les lignes en trait interrompu de la figure 10. Par un tel déplacement, le côté 38' de l'évidement 38 du levier de commande 6 s'engage sur le bras 37 du levier élastique 35 de façon à déplacer ce dernier de manière que l'autre bras 39 vienne appuyer sur l'ergot 15 pour le faire rentrer dans la position neutre dans le relais polarisé 10. En outre, l'ancre mobile 30, poussée par le ressort correspondant 31, suit le déplacement de l'ergot 15 et revient à son état initial pour intercepter et retenir la dent correspondante 29 dans l'épaulement 28 du levier à coulisse 26. Il est alors possible d'effectuer de nouveau le réarmement du mécanisme de déclenchement en déplaçant simplement le levier de commande 6 dans la position de fermeture comme représenté sur la figure 11 de façon à réaliser de nouveau toutes les conditions pour une intervention successive du relais polarisé pour l'ouverture automatique des contacts en cas de défaut. I1 faut noter enfin que l'interrupteur.-décrit jusqu'à maintenant est également équipé d'un dispositif de signalisation de l'intensité du courant de défaut comme représenté par exemple sur la figure 12. Ce dispositif est constitué par un circuit à film épais 53 contenant des circuits électroniques connus et connectés par l'intermédiaire de conducteurs électriques a) aux deux bornes d'entrée 3-3, pour alimenter les circuits électroniques par l'intermédiaire d'une résistance 60 b) à un enroulement tertiaire 54 enroulé autour du transformateur toroïdal 8 pour le relevé et la mesure du courant différentiel de défaut c) à trois diodes électroluminescentes 55-56-57 placées sur la partie frontale et en haut par rapport à la touche dressai 7, chacune de ces diodes s'allumant lorsque les seuils de courant différentiel indiqués sur la plaque frontale vis-à-vis de chacune des diodes électroluminescentes sont dépassés, par exemple 5, 15, 30 mA respectivement.; et d) à deux contacts auxiliaires 58 dont la fermeture, déterminée par la pression sur la touche d'essai, qui provoque l'extinction des diodes électroluminescentes et la remise en action des circuits de commande correspondants, la touche d'essai présentant, outre une première lame de contact pour un circuit normal d'essai constitué par les composants 50, 51 et 52, sur la figure 11, une seconde lame de contact 59 destinée à agir sur lesdits contacts auxiliaires 58 - voir figure 12 -. A l'interrupteur décrit ci-dessus, on pourra cependant apporter des modificatigns de détail en ce qui concerne la forme, la disposition et le branchement des divers composants sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Interrupteur différentiel à haute sensibilité comprenant un corps ou conteneur (1) portant des bornes d'entree (3-3) connectées à des contacts fixes (11'-12') et des bornes de sortie (4-4) et comportant une bobine toroïdale (8) soutenant un enroulement primaire (9) connectée d'une part à des contacts mobiles (11-12) destinés à se fermer sur lesdits contacts fixes et d'autre part des bornes de sortie, et un enroulement secondaire (14) connecté à un relais polarisé 10) muni d'un ergot (15) mobile axialement et commandant un mécanisme de séparation automatique des contacts mobiles par rapport aux contacts fixes à la suite d'un courant différentiel, ledit mécanisme étant connecté de manière cinématique à un levier (6) pour la commande manuelle de l'ouverture et de la fermeture desdits contacts, tandis que d'autre part, à la bobine toroïdale (8) et au relais polarisé (10) est connecté un circuit avec une touche d'essai (7), caractérisé par le fait que les contacts mobiles (11-12) sont fixés à deux bras parallèles (17-18) d'un levier basculant monté sur un arbre (19) et ayant un bras opposé (20) actionné par un ressort (21) tendant à maintenir lesdits contacts mobiles séparés des contacts fixes, et par le fait que ledit levier basculant pivote à l'extrémité d'un levier en forme due L 23 dont l'extrémité opposée est guidée (24) dans un évidement (25) pratiqué sur un levier à coulisse (266 pouvant se déplacer en un mouvement pendulaire, par le fait que la partie inter médiaire dudit levier en forme de L (23) est reliée par un tirant à plaquette articulé (33) au levier de commande manuelle (6), par le fait qu'au sommet du levier à coulisse (26) il est prévu un épaulement (28) destiné à coopérer avec une dent de déclenchement (29) située sur une ancre mobile d'accrochage (30), et par le fait que ladite ancre peut être déplacée à la façon d'un ressort par un piston (15) du relais polarisé de façon à dégager la dent de déclenchement (29) de l'épaulement (9) en présence d'un courant différentiel. 2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le levier à coulisse (26) lorsque l'ancre mobile (30) est bloquée, limite par l'intermédiaire de son évidement (25) le déplacement du levier en forme de L (23) de façon à obliger l'ouverture et la fermeture des contacts lorsque le levier de commande manuelle est déplacé. 3. Interrupteur selon les revendications 1 et 2j caractérisé par le fait que l'ancre mobile (30) prend son point d'appui à une de ses extrémités (3du) sur le corps ou conteneur, est sollicitée par un ressort intermédiaire (31) destiné à maintenir normalement l'ancre avec la dent de déclenchement correspondante (29) engagée dans l'épaulement (27 sur le levier à coulisse (26) et, à l'extrémité opposée, cette ancre s'appuyant sur l'ergot (15) du relais polarisé (10) par l'intermédiaire d'une vis de réglage (32) de telle sorte que le déplacement opérationnel dudit ergot (15) détermine le dégagement de ladite dent de déclenchement (29) par rapport audit épaulement. 4) Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que sur l'-ergot (15) du relais polarisé (10) est engagé un ressort élastique (35) pour ramener ledit ergot en position neutre à l'intérieur du relais, ledit levier élastique (35) étant constitué par un ressort cylindrique ayant un bras (37) séparé pouvant jouer dans un évidement (38) sur le levier de commande manuelle (6) et un second bras (39) destiné à exercer une poussée axiale sur l'ergot (15) pour le faire rentrer dans sa position lorsque le levier de commande (6) est déplacé vers la position d'ouverture après chaque ouverture automatique des contacts de-la part du relais polarisé (10). 5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit levier élastique (35) coopère avec ltévidement ()8) du levier de commande manuelle (6) pour bloquer ce dernier dans une position intermédiaire lorsque les contacts sont ouverts automatiquement par le relais polarisé (10), ledit levier élastique (35) ayant une puissance supérieure à celle d'un ressort (34) prévu pour le retour du levier de commande manuelle en position de fermeture. 6. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les contacts mobiles (11, 12) sont fixés au levier basculant porte-contacts (17, 18, 20) au moyen de ressorts à lames (16). 7. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'un dispositif de signalisation de l'intensité du courant de défaut comprend un circuit électronique (53) connecté aux bornes entrée (3-3) par l'intermédiaire d'une résistance (60) pour son alimentation et à un enroulement tertiaire (54) enroulé sur la bobine toroldale (8) pour la mesure du courant différentiel de défaut, ainsi qu'à des diodes électroluminescentes (55, 56, 57) visibles sur le corps de l'interrupteur et destinées à s 1allumer lorsque sont dépassés les seuils de courant différentiel prévus pour chacune d'elles, et à deux contacts auxiliaires (58) sur lesquels agit en vue de leur fermeture une lame de contact (59) portée par la touche dressai de l'interrupteur. 8. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le Sait que le corps ou conteneur (1) est constitué par des éléments modulaires assemblés par superposition de façon à constituer une structure sans composants frontaux ajoutés et immobiles, ledit corps ou conteneur ayant un encombrement réduit. 9. Interrupteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit corps ou conteneur présente à l'intérieur des espaces vides pour le logement respectif de la bobine toroidale, du relais polarisé (10) et des contacts mobiles (11,12), avec une cinématique correspondante de fermeture et d'ouverture, et qu'il présente sur les deux côtés opposés, des sièges se séparation des bornes d'entrée (3-3) et de sortie (4-4). 10. Interrupteur selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que ledit corps ou conteneur comprend des joues solidaires munies de moyens pour la fixation ou le point d'papui direct des composants du mécanisme d'ouverture et de fermeture manuelles ainsi que des composants de déclenchement automatique. 11. Interrupteur selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que le levier de commande manuelle (6) et la touche d'essai (7) sont montés vis-à-vis de deux portions différentes ou modules du corps et par le fait que les diodes électroluminescentes sont placées sur la plaque frontale du corps au voisinage de la touche d'essai.