Brevet FR2553931A1 — publié le 19850426

BOBINIE DE C0I4NA!DE D'UNI DECLENCHEUR ELECTROtlAGhIETIQUE DE DIS30NCTEUR. L'invention est relative à un déclencheur électromagnétique coopérant avec le mécanisme d'actionnement d'un disjoncteur multipolaire et comprenant par pôle un circuit magnétique à entrefer traversé par le flux d'induction engendré par une bobine de commande, et une armature mobile susceptible d'être attirée contre une surface polaire du circuit magnétique lorsque l'intensité du courant circulant dans la bobine dépasse un seuil prédéterminé entranant le déclenchement du mécanisme. Un déclencheur du genre mentionné est décrit dans le brevet américain tl 3.104.297. Le réglage du seuil de déclenchement instantané du déclencheur électromagnétique intervient en usine par variation du nombre de spires de la bobine de commande. Les figures 7 à 9 montrent respectivement des bobines à trois, une et deux spires, chaque bobine étant constituée par un conducteur rigide, notamment du fil émaillé ou une bande, enroulé sur un noyau magnétique fixe. A chaque bobine correspond une valeur prédéterminée du seuil de déclenchement instantané pour la protection contre les courants de court-circuit. La présence de ces différents types de bobines complique la fabrication du déclencheur. Le soudage des extrémités de la bobine à des conducteurs auxiliaires ou connecteurs est indispensable pour la mise en série de la bobine avec le bilame et le contact mobile du pôle correspondant. Selon un autre dispositif connu (brevet français 1.529.259) le seuil de déclenchement du déclencheur électromagnétique peut être ajusté par l'utilisateur par variation de l'entrefer ménagé entre l'armature mobile et le circuit magnétique fixe. Le dispositif d'ajustage des entrefers est commun à tous les pôles du disjoncteur, chaque armature mobile étant reliée par une liaison mécanique à une barre rotative de réglage dont la position angulaire est déterminée par un organe manuel d' ajustage. Ce dispositif est encombrant et onéreux et est généralement utilisé pour des disjoncteurs de gros calibres. Le circuit magnétique du déclencheur électromagnétique comprend un étrier ferromagnétique traversé par un conducteur rectiligne rigide, notamment une barrette, dans lequel circule le courant du pôle. Selon le brevet américain 2.659.783, le conducteur traversant l'étrier magnétique en U du déclencheur électromagnétique est formé par la tresse de liaison du contact mobile et du bilame. Le seuil de déclenchement est fixe, et la tresse s'étend selon une direction rectiligne à l'intérieur de l'étrier en U. Le champ magnétique engendré par un tel conducteur est faible, et l'attraction de l'armature mobile n'intervient que pour des courants de courtcircuit élevés. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un déclencheur électromagnétique de structure simplifiée et de grande sensibilité autorisant un réglage usine du seuil de déclenchement instantané. Le déclencheur selon l'invention est caractérisé par le fait que la bobine de commande du déclencheur électromagnétique de chaque pôle est réalisée au moyen de la partie intermédiaire d'un conducteur souple continu, enroulé autour d'un noyau fixe du circuit magnétique pour former une ou plusieurs spires selon les caractéristiques de déclenchement, et que l'une des extrémités du conducteur souple est solidarisée au bras de contact de support du contact mobile. Le réglage du seuil de déclenchement s'opère lors du montage en usine du disjoncteur en choisissant le nombre de spires du conducteur souple pour la constitution de la bobine de commande. Le conducteur souple peut être une tresse en cuivre, nue ou revêtue par une gaine coaxiale en matériau isolant. Aucune interruption du conducteur souple n'est nécessaire au niveau du déclencheur électromagnétique. Dans le cas d'une tresse isolée, cette dernière est enroulée directement sur le noyau fixe. L'utilisation d'une tresse nue nécessite la présence d'une carcasse isolante sur le noyau. Selon un développement de l'invention, le circuit magnétique du déclencheur comporte une culasse en U entourant la bobine du noyau, et un fiasque amagnétique s'étend entre les branches opposées de la culasse pour la maintien des spires de la bobine sur le noyau. La base du flasque est conformée en support du pied de bilame et en grille de désionisation des gaz d'échappement. La bobine de commande peut être appliquée à un déclencheur à palette pivotante ou à un déclencheur à noyau plongeur coulissant. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titres d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un pôle du disjoncteur équipé du déclencheur électromagnétique selon l'invention; - la figure 2 montre à échelle agrandie une vue en perspective du déclencheur selon la fig. 1, la bobine ayant une spire de tresse isolée; - la figure 3 représente une vue en élévation du déclencheur selon la fig. 1, avec une bobine à trois spires; - la figure 4 est une vue identique à la fig. 3 d'une variante de réalisation utilisant une tresse nue;; - les figures 5 et ó montrent respectivement des coupes selon les lignes V-V et VI-VI des figures 3 et 4; - la figure 7 est une variante de la fig. 4. Sur la figure 1, est représenté un pôle d'un disjoncteur électrique multipolaire à basse tension comprenant un bot- tier 10 en matériau isolant moulé. Chaque pôle comporte une paire de contactes 12, 14 séparables et une chambre 16 d'extinction d'arc logée dans un compartiment inférieur du bottier 10 isolant avec le déclencheur magnétothermique 18 associé. Le contact fixe 12 est porté par un conducteur 20 d'extrémité prolongé extérieurement par une plage de contact 22 faisant saillie du bottier 10. Le contact mobile 14 est agencé à l'extrémité d'un bras 23 de contact vertical solidarisé par un ressort 26 à un barreau 24 multipolaire de commutation en matériau isolant.Le barreau 24 est monté à rotation limitée entre les positions d'ouverture et de fermeture du disjoncteur et s'étend transversalement dans la partie supérieure du bottier 10 selon une direction perpendiculaire aux bras de contact 23 mobiles des poles. La chambre d'extinction d'arc 16 est constituée par un empilage de séparateurs métalliques ou tôles de désionisation 27 s'étendant perpendiculairement au fond du bottier 10. L'actionnement du barreau 24 de commutation s'effectue au moyen d'un mécanisme de manoeuvre (non représenté) accouplé à un organe de commande manuelle, notamment une manette 28, et à un crochet ou levier de déclenchement 30 automatique coopérant avec un verrou 32 d'une barre de déclenchement 34 multipolaire. Cette dernière s'étend au-dessus du déclencheur magnétothermique 18 de chaque pôle, selon une direction parallèle au barreau de commutation 24, et est montée à rotation limitée entre une position armée de verrouillage du nez d'accrochage du crochet 30 par le verrou 32 et une position déclenchée libérant le crochet 30 par déverrouillage du verrou 32.Le passage de la position armée à la position déclenchée de la barre 34 rotative est piloté par le déclencheur magnétothermique 18 ou par d'autres auxiliaires de déclenchement entraînant le déclenchement automatique du mécanisme et l'ouverture des contacts 12, 14 par rotation du barreau 24 commun. Le fonctionnement d'un tel disjoncteur est classique et est bien connu des spécialistes. Le déclencheur magnétothermique 18 de chaque pôle est for mé par un ensemble monobloc (fig. 1 et 2), comportant un déclencheur thermique à bilame 36 pour la protection contre les courants de surcharge, et un déclencheur électromagnétique désigné par le repère général 38 pour la protection contre les courants de court-circuit. Le déclencheur électromagnétique 38 est positionné entre la chambre 16 d'extinction d'arc et le bilame 36, et son circuit magnétique est doté d'une carcasse ou culasse 40 ferromagnétique en forme de U qui entoure une bobine 42 de commande montée sur un noyau 44 magnétique fixe. Le noyau 44 s'étend perpendiculairement aux tôles 27 verticales de la chambre 16 en étant solidarisé à la partie centrale interne de l'âme 46 verticale de la culasse 40.A l'extrémité de la branche inférieure 48 de la culasse 40 est montée à pivotement une armature 50 mobile susceptible d'être actionnée contre la surface polaire 52 du noyau 44 fixe-lorsque le courant d'excitation de la bobine 42 du déclencheur 38 dépasse un seuil prédéterminé. La course de pivotement de l'armature 50 vers la position attirée s'opère par attraction magnétique à l'encontre d'un ressort 54 de polarisation logé dans un trou 56 axial du noyau 44 cylindrique. Le ressort 54 du type à compression sollicite le rappel de l'armature 50 vers la position écartée (fig. 2) en appui d'une butée formée par la tête 57 d'une vis 58. Cette dernière traverse le ressort 54 de rappel de l'armature 50 et présente une extrémité filetée introduite dans le noyau 44 et l'rame 46 de la culasse 40. Le chauffeur du bilame 36 est connecté à une plage de contact 60 alignée avec la plage opposée 22 selon la direction longitudinale du pôle. Le bras de contact 23 est relié électriquement au bilame 36 au moyen d'un conducteur souple 62 continu dont la partie intermédiaire est enroulée autour du noyau 44 pour constituer la bobine 42 de commande du déclencheur électromagnétique 38. La bobine 42 peut comporter une spire unique (fig. 1 et 2) ou plusieurs spires (fig. 3, 4) en fonction du calibre de l'appareil et du réglage du seuil de déclenchement instantané du déclencheur 38. Le passage simple ou multiple du conducteur souple 62 à l'intérieur de la culasse 40 s'effectue lors du montage de l'appareil sans aucune interruption du conducteur 62 et sans points de soudage au niveau de la bobine 42.L'une des extrémités du conducteur souple 62 est soudée au bras de contact 23 et l'extrémité opposée à la tête du bilame 36. Le conductcur souple 62 est généralement formé par une tresse 64 conductrice, notamment en cuivre, pouvant être isolée par une gaine 65 extérieure coaxiale en matériau isolant plastique (fig. 5) ou être dépourvue d'isolant (fig. 6). La tresse 64 isolée peut être bobinée directement sur le noyau 44 magnétique (fig. 1 à 3) sans pièce intermédiaire isolante, tandis que l'utilisation d'une tresse 64 nue nécessite l'emploi d'une carcasse 66 isolante (fig. 4) positionnée entre le noyau 44 et la culasse 40. La carcasse 66 isolante comporte des gorges 68 de positionnement des spires de la bobine 42, et des cloisons 70 divisionnaires pour l'isolement des spires de la tresse 64 nue. Sur les figures 1 à 4, le maintien des spires de la bobine 42 sur le noyau 44 est réalisé au moyen d'un flasque 72 métallique de fermeture du U de la culasse 40. Le flasque 72 est en matériau amagnétique, notamment en acier inoxydable, laiton ou bronze, et comporte une patte 74 recourbée qui sert de support au bilame 36. Le réglage usine du seuil de déclenchement du bilame 36 s'effectue grâce å une vis de réglage 76 susceptible de déformer le pied du bilame 36 fixé à la patte 74 du flasque 72. La base du flasque 72 du déclencheur 38 prend appui sur le fond du bottier 20 isolant et est située sur le trajet des gaz d'échappement de la chambre d'extinction 16 d'arc. Une pluralité de fentes 78 est agencée dans la base du flasque 72 pour faciliter l'échappement des gaz de coupure chassés vers l'extérieur par une ouverture 80 du bottier 20, située sous la plage de contact 60. Le flasque 72 métallique joue également le rôle d'une grille de refroidissement des gaz d'échappement lors de leur passage par les fentes 78. Dans la variante de la figure 7, -le flasque 72 amagnétique est supprimé, et la culasse 40 ferromagnétique est limitée à une simple équerre de support du noyau 44 fixe. La bobine d'excitation 42 est formée par trois spires du conducteur 62 souple enroulé sur la carcasse 66 isolante du noyau 44 magnétique. Ce dernier est creux pour le logement du ressort 54 de rappel de l'armature 50 pivotante dont la butée de fin de course est formée par un arrêt 82 solidaire de la carcasse 66. Le pied de bilame 36 est fixé directement à une patte 84 inférieure de la culasse 40 ferromagnétique. L'armature 50 mobile du déclencheur électromagnétique 38 des fig. 1 à 4 et 7 est conformée en palette pivotante intercalée entre la surface polaire 52 du noyau 44 et le déclencheur à bilame 36. L'extrémité inférieure de la palette constitue le point de pivotement sur la branche 48 de la culasse 40, et l'extrémité supérieure actionne une saillie 86 (fig.1) de la barre de déclenchement 34 de manière à libérer le crochet 30 lorsque la palette est plaquée par attraction magnétique contre la surface polaire 52 du noyau 44. On remarque sur la figure 7 que le point d'appui de la palette contre l'arrêt 82 se trouve entre le ressort de rappel 54 et le point de pivotement sur la branche 48 de la culasse 40. Ce montage permet d'éliminer tout entrefer parasite à l'articulation. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrèment décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques. La disposition du déclencheur électromagnétique 38 à l'intérieur de chaque pôle peut être quelconque, et la bobine 42 de commande constituée par une ou plusieurs spires du conducteur souple 62 peut être associée à un noyau fixe coopérant avec un noyau plongeur mobile en translation. REVEIIDICATIOtIS 1. Déclencheur électromagnétique coopérant avec le mécanisme d'actionnement d'un disjoncteur multipolaire et comprenant par pôle un circuit magnétique à entrefer traverse par le flux d'induction engendré par une bobine de commande, et une armature mobile susceptible d'être attirée contre une surface polaire du circuit magnétique lorsque l'intensité du courant circulant dans la bobine dépasse un seuil prédéterminé entraînant le déclenchement du mécanisme, caractérisé par le fait que la bobine (42) de commande du déclencheur électromagnétique (38) de chaque pôle est réalisée au moyen de la partie intermédiaire d'un conducteur (62) souple continu, enroulé autour d'un noyau (44) fixe du circuit magnétique pour former une ou plusieurs spires selon les caractéristiques de déclenchement, et que l'une des extrémités du conducteur (62) souple est solidarisée au bras de contact (23) de support du contact mobile (14). 2. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur souple (62 > est formé par une tresse (64) conductrice, notamment en cuivre, revêtue par une gaine (65) extérieure coaxiale en matériau isolant. 3. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur souple (62) est constitué par une tresse (64) conductrice nue dont ladite partie intermédiaire est enroulée sur une carcasse (66) isolante du noyau (44). 4. Déclencheur magnétothermique comprenant un premier déclencheur électromagnétique selon la revendication 1, 2 ou 3, et un deuxième déclencheur thermique à bilame, caractérisé par le fait que l'ensemble circuit magnétique et armature (50) mobile du déclencheur électromagnétique de chaque pôle est agencé entre le bras de contact (23) et le déclencheur thermique à bilame (36), et que l'autre extrémité du conducteur (62) souple est connectée par soudage au bilame (36). 5. Déclencheur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le circuit magnétique comporte une culasse (40) de support du noyau (44), et que l'armature (50) mobile est montée à pivotement sur une branche (48) de la culasse (40) en étant sollicitée vers la position écartée par un moyen élastique (54) de rappel logé dans un trou (56) du noyau (44 > . 6. Déclencheur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la culasse (40) est formée par un étrier en U entourant la bobine (42) de commande du noyau (44), ce dernier étant fixé à l'âme (46) de l'étrier en s'étendant parallèlement à la branche (48) de la culasse. 7. Déclencheur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un flasque (72) en matériau métallique amagnétique s'étend entre les deux branches opposées de l'étrier en U pour le maintien des spires de la bobine (42) sur le noyau (44), et que la base du flasque (72) est conformée en support du pied de bilame (36) et en grille de désionisation des gaz d'échappement. 8. Déclencheur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la base du flasque (72) prend appui sur le fond du bottier (10) isolant en étant située entre la chambre d'extinction (16) d'arc et une ouverture (ROj du bottier (10), et que des fentes (78) sont ménagées dans la base du flasque (72) pour améliorer l'échappement des gaz vers l'extérieur à l'opposé du contact fixe (12). 9. Déclencheur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que le moyen élastique (54) de rappel de l'armature (50) mobile est formé par un ressort de compression, et qu'une vis (58) traverse le ressort (54) à l'intérieur du trou (56), la tête (57) de la vis (58) servant de butée de fin de course réglable à l'armature (50) placée en position écartée. 10. Déclencheur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'armature 50 mobile est formée par une palette venant en butée en position écartée contre un arrêt 82, et que ledit arrêt 82 est agencé entre le moyen élastique 54 de rappel et le point d'articulation de la palette pivotante sur la branche 48 de la culasse 40 pour éliminer tout entrefer parasite audit point d'articulation.