Brevet FR2570873A1 — publié le 19860328

La présente invention concerne un circuit indicateur servant à signaler le déclenchement d'un disjoncteur thermoélectrique ou magnétique au moyen d'un dispositif lumineux, par exemple une diode électroluminescente. De façon générale, les disjoncteurs connus dans la technique sont utilisés isolément ou par rangées de dispositifs placés côte à côte. Ces dispositifs peuvent comporter un levier faisant saillie ou bien plusieurs interrupteurs disposés à l'intérieur d'un coffret. Dans les deux cas, le levier a deux positions extrêmes et une position intermédiaire. Lors d'une surcharge dans le circuit directement connecté au disjoncteur, celui-ci se déclenche en dépla- çant le levier de la position extreme "EN CIRCUIT" jusqu'à la position intermédiaire, et en interrompant la conduite du courant vers le circuit de charge. S'il y a plusieurs disjoncteurs installés en groupe, ce qui est le montage traditionnel, il est difficile d'iden- tifier le levier ou l'interrupteur qui s'est mis hors circuit, surtout parce que la plupart des disjoncteurs se trouvent dans des caves ou dans d'autres endroits peu éclairés. De plus, même si les disjoncteurs sont dans des endroits bien éclairés, il reste souvent difficile de déterminer le disjoncteur qui a déclenché. Cette déter- mination est pourtant très importante, parce que, quand un circuit a été coupé à cause d'une surcharge, il faut trouver la cause de celle-ci et la corriger avant de commuter le levier ou l'interrup- teur à la position extrême "HORS CIRCUIT", afin de rendre possible sa remise dans la position "EN CIRCUIT". Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 056 816 décrit un disjoncteur éclairé utilisant une diode électroluminescente pour indiquer que le disjoncteur se trouve hors circuit. Cette diode est disposée dans un circuit monté en parallèle sur l'interrupteur prin- cipal du disjoncteur; ledit circuit comprend aussi une résistance montée en série avec la diode électroluminescente. Le dispositif décrit dans le brevet n 4 056 816 cité ci-dessus renferme pourtant une difficulté, laquelle consiste en la limitation de la tension maximale supportée par le dispositif. Les états de surtension existant sur le réseau public, autant que les conditions créées artificiel- lement dans les laboratoires d'essai afin de simuler la pointe de tension éventuellement produite par le réseau public, exigent qu'un disjoncteur mis hors circuit puisse résister à une tension de 1 500 volts. Lorsque le disjoncteur se trouve hors circuit, toute haute tension apparaissant sur les pôles du disjoncteur s'applique en réalité à la charge en série comprenant la diode électroluminescente et la résistance employée pour réduire la tension. Attendu que l'impédance typique de la diode électroluminescente avec sa résis- tance en série est environ 25 000 ohms, toute la surtension apparaîtra au travers de cette résistance pendant le demi-cycle conducteur de la diode électroluminescente, parce que l'impédance de la résistance est plusieurs fois plus élevée que celle de la charge. Pour cette raison, la résistance employée selon le brevet n 4 056 816 cité ci-dessus devra pouvoir supporter une puis- sance nominale de plusieurs watts, en conséquence de la nécessité de disperser la chaleur dans un milieu presque sans ventilation, et du fait de l'absence de voies de conduite thermique vers l'exté- rieur du disjoncteur. La résistance devra aussi être suffisamment longue pour supporter le gradient de potentiel qui apparaîtra au long dudit dispositif. Par suite des limitations d'encombrement du disjoncteur, il est absolument impossible d'installer la résistance à l'intérieur de celui-ci, et les résistances traditionnelles se fractureront à cause de l'élévation de température, à cause des arcs électriques ou à cause de la combinaison de ces deux facteurs. L'invention résout toutes les difficultés de la technique antérieure en proposant un circuit indicateur lumineux pour des disjoncteurs traditionnels, lequel pourvoit à la protection contre les surtensions anormales subies lorsque le dispositif se trouve hors circuit en conséquence d'une véritable surcharge, ou en conséquence d'une surcharge simulée afin d'en faire l'épreuve. Ce circuit utilise un élément réactif tel qu'un condensateur, monté en série avec une diode électroluminescente. Le circuit indicateur est connecté en parallèle avec l'interrupteur principal du disjonc- teur. Lorsque le disjoncteur se déclenche, un contact mobile s'éloigne d'un contact fixe en conséquence de l'action d'un élément de déclenchement thermoélectrique ou magnétique. Ce déplacement ouvre le circuit entre une borne de réseau et la charge. En même 257C873 temps, le circuit monté en parallèle avec l'interrupteur principal et comprenant le condensateur et la diode électroluminescente sus- mentionnés se connecte entre la borne de réseau et la charge. A ce moment, la diode électroluminescente s'allume, permettant d'identifier facilement, dans un ensemble de plusieurs disjoncteurs, le dispositif qui a déclenché. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en section droite d'un disjoncteur traditionnel comprenant le circuit indicateur de l'invention; - la figure 2 est une vue en section droite d'un disjoncteur traditionnel comprenant le circuit indicateur de l'invention,après son déclenchement; la figure 3 est un schéma du circuit de la figure 1, dans les positions "EN CIRCUIT" et "HORS CIRCUIT"; - la figure 4 est un schéma du disjoncteur représenté dans la figure 2; - la figure 5 est un schéma d'un disjoncteur magnétique dans les positions "EN CIRCUIT" et "HORS CIRCUIT"; et - la figure 6 est un schéma du disjoncteur représenté dans la figure 5, après son déclenchement. Comme le montrent les figures 1 et 2, un disjoncteur traditionnel à déclenchement thermoélectrique est monté dans un boîtier en matière isolante convenable. Les dessins omettent le couvercle ou face avant afin de montrer les pièces intérieures. En général, le boîtier et le couvercle sont moulés en matière plastique isolante, mais le choix de la matière n'est pas important pour l'invention. Un levier 14 sort d'une ouverture du boîtier 12. La figure 1 montre en trait continu la position "EN CIRCUIT" du levier 14, et en trait interrompu la position "HORS CIRCUIT" 14'. La figure 2 montre la position déclenchée. Un contact fixe 16 est monté sur un pince-borne de réseau 18 qui s'insère dans un bus de réseau lorsqu'on installe le disjoncteur dans un tableau de distribution, lequel se trouve souvent à un endroit sombre ou peu éclairé. Un contact mobile 20 est disposé sur un porte-contact 22. Un bras déclencheur 24 pivote sur un bossage 26 placé à l'intérieur du boîtier 10 entre la position "EN CIRCUIT" montrée sur la figure 1 et la position déclenchée représentée sur la figure 2. Un ressort de tension excentrique 28 est fixé par une extrémité au porte-contact 22 et par l'autre au bras déclencheur 24. Le levier 14, le porte-contact 22 et le ressort 28 constituent un ensemble excentrique à deux positions, lequel fonctionne comme mécanisme d'actionnement, en déplaçant le contact mobile 20 vers le contact fixe 16 lorsque le ressort 28 se trouve d'un côté du pivot 30, conformément à la figure 1, et vers la position ouverte lorsque le ressort 26 se trouve de l'autre côté dupivot 30, confor- mément à la figure 2. Une borne à vis 32 placée sur le boîtier 10 sert à connecter le disjoncteur à un circuit de charge. Cette vis s'engage dans une barre omnibus 34 fixée sur le boîtier par des vis ou des rivets 36. Un conducteur souple 40, qui consiste typiquement en un fil de cuivre toronné, établit la connexion électrique entre un élément de verrouillage 38 sensible à la chaleur et le contact mobile 22. En général, ce verrou thermosensible 38 est un élément thermostatique bimétallique en forme de crochet comprenant au moins deux couches de métal ayant des coefficients de dilatation thermique différents, ce qui fait courber l'élément en présence d'une éléva- tion de température. Le conducteur souple 40 est fixé directement par une extrémité à une extrémité de l'élément bimétallique 38 et par son autre extrémité au porte-contact 22. L'autre extrémité de l'élément bimétallique se connecte à la borne à vis 32 via le bus 34. Une diode électroluminescente 50 est disposée dans un circuit monté en parallèle sur l'interrupteur principal du disjonc- teur entre le pince-borne de réseau 18 et la borne à vis 32 destinée à la connexion de la charge. Un conducteur isolé 42 est connecté par une extrémité au dos du pince-borne 18 de réseau et par son autre extrémité à un condensateur 44 qui sert à limiter le courant. 257C873 Ce condensateur 44 est connecté via un conducteur 46 à un pôle 48 de la diode électroluminescente 50. Cette diode est encastrée dans le boîtier 12 de manière à rester facilement visible. L'autre p1le de la diode électroluminescente 50 est connecté par un conducteur 52 à un bras 54,qui porte un contact 56. Ce contact 56 établit une con- nexion électrique avec le bras déclencheur 24 lors du déplacement de celui-ci vers la position déclenchée 24', comme le montre la figure 2. Le courant passe dans le bras déclencheur 24 et arrive au porte- contact 22, représenté dans la position 22'. Du porte-contact 22, le courant passe dans le conducteur 40, l'élément bimétallique 38 et le bus 34 pour arriver à la borne à vis 32 à laquelle la charge est normalement connectée. Comme cela est connu dans la technique antérieure, le disjoncteur a pour fonction usuelle d'ouvrir et de fermer les contacts ainsi que de se déclencher lors d'une surcharge. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 930 211 décrit la structure d'un disjoncteur traditionnel et cette description n'est pas nécessaire aux effets de l'invention. Par exemple, dans les circonstances normales, le crochet de l'élément thermosensible 38 soutient le bras déclencheur 24 dans une position écartée du contact 56. Mais, en présence d'une surcharge, l'élément thermosensible 38 se courbe vers l'extérieur du fait de sa composition bimétallique, ce qui libère le bras déclencheur 24 et lui fait rencontrer le contact 56. Les figures 5 et 6 montrent de manière simplifiée le fonctionnement d'un disjoncteur magnétique, lequel ressemble, à beaucoup d'égards, au disjoncteur thermoélectrique représenté sur les figures 1 à 4. Pour cette raison, on utilisera avec les figures et 6 les références numériques employées avec les figures 1 à 4. Dans le disjoncteur magnétique, un induit 60 pénètre dans une bobine d'excitation 62. Cet induit et cette bobine d'excitation remplacent le bras déclencheur 24 et l'élément bimétallique 38, représentés sur les figures 1 à 4. L'induit 60 sert aussi à établir une connexion électrique entre le porte-contact 22 et un contact 64, lorsque le circuit de charge a fait déclencher le disjoncteur. Ensuite, l'induit 60 ferme le circuit, via le contact 56, sur le conducteur 52 et la diode électroluminescente 50. Lorsque le disjoncteur détecte une surcharge, l'induit 60 tire sur le porte-contact 22 pour écarter son contact 20 du contact fixe 16, en fermant le circuit entre le contact 64 et le contact 56, comme le montre la figure 6. Ce dépla- cement ferme le circuit comprenant le bus 18 de réseau, le conducteur 42, le condensateur 44, le conducteur 46 et la diode électrolumines- cente 50. Par conséquent, la diode électroluminescente 50 s'allume et reste éclairée. Le circuit se poursuit,via l'induit 60, le porte- contact 22, la bobine d'excitation 62 et un conducteur 66, jusqu'à la borne à vis 32 de connexion au circuit de charge. En fonctionnement, le levier 14 actionne le porte- contact 22 pour fermer ou bien couper le circuit comprenant le contact 16 et la borne de réseau 18. Lorsque le circuit représenté sur les figures 1 à 4 détecte une surcharge, le mouvement de l'élément bimétallique 38 et le déplacement du déclencheur 24 vers la position 24' coupent le circuit entre le contact 16 et le contact 20 disposé sur le porte-contact. En même temps, ce mouvement ferme un circuit comprenant le conducteur 52, le levier porte-contact 54 et le contact 56, ce qui complète le circuit en parallèle comprenant la diode électroluminescente 50, laquelle reste éclairée jusqu'à ce qu'on ait manoeuvré le levier 14 pour remettre le disjoncteur dans la position connectée. De la même façon, quand le disjoncteur magnétique repré- senté dans les figures 5 et 6 détecte une surcharge, la bobine 62 déplace l'induit 60 afin d'interrompre le circuit de charge en séparant le contact fixe 16 du contact mobile 20 disposé sur le porte-contact. Ce mouvement ferme le circuit comprenant le contact 64 de l'induit et le contact 56 de la diode, ce qui actionne la diode électroluminescente et la maintient éclairée jusqu'à ce qu'on ait manoeuvré le levier 14 pour fermer le circuit principal du disjoncteur. Dans le disjoncteur thermoélectrique représenté sur les figures 1 à 4, de même que dans le disjoncteur magnétique repré- senté sur les figures 5 et 6, le condensateur 44 limiteur de courant aura en général au moment de la détection d'une surcharge une impé- dance beaucoup plus haute que celle de la charge. Pour cette raison, la plus grande partie de la tension de courant alternatif parvenant du bus de réseau apparaîtra sur le circuit indicateur parallèle comprenant le condensateur 44. Attendu que le dispositif limiteur de courant est un condensateur et non une résistance, il n'y a aucun problème de dégagement de chaleur. Le condensateur devra posséder une haute valeur de tension de rupture diélectrique, pouvant être par exemple un type céramique. Naturellement, on peut réaliser beaucoup de changements et de modifications dans l'invention sans dépasser les limites qui la définissent. Par exemple, il ne faut évidemment pas interpréter le disjoncteur ci-dessus décrit et représenté comme étant le seul type qu'on puisse employer avec le circuit parallèle susmentionné; en réalité, on peut utiliser divers disjoncteurs dont la structure et le fonctionnement sont analogues. En outre, bien qu'on ait indiqué l'utilisation d'une diode électroluminescente comme moyen d'éclairage du circuit indicateur, on pourrait aussi employer d'autres dispo- sitifs lumineux, tels que des cristaux liquides ou des indicateurs électrophorétiques.Et bien que, dans la description ci-dessus, il s'agisse d'un disjoncteur unique, le concept qui définit l'invention envisage un ensemble comprenant plusieurs disjoncteurs, chacun desquels serait.pourvu d'un dispositif lumineux particulier. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des circuits dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit indicateur destiné à être monté dans un disjoncteur comprenant un premier contact fixe (16) connecté à une borne d'entrée (18), un contact mobile (20) disposé sur un levier porte-contact (22) pouvant se déplacer entre une position fermée de contact direct avec ledit premier contact fixe, et une position ouverte écartée dudit premier contact fixe, une borne (32) qui est *connectée à un circuit de charge par l'intermédiaire dudit premier contact fixe et dudit contact-mobile pendant le fonctionnement normal du disjoncteur, mais qui se déconnecte dudit premier contact fixe lors d'une surcharge, un appareil détecteur (38; 62) connecté à ladite borne du circuit de charge, servant à détecter la présence d'une surcharge sur le disjoncteur, et un dispositif déclencheur (24, 26, 28, 30; 60) sensible au mouvement dudit détecteur, lequel dispositif déclencheur ferme un circuit avec un deuxième contact fixe (56) lorsque ledit détecteur détecte une surcharge, le circuit indicateur étant caractérisé en ce qu'il est connecté en parallèle avec le trajet compris entre la borne d'entrée (18) et la borne (32) du circuit de charge, et en série avec ledit deuxième contact fixe (56) et ledit dispositif déclencheur, lequel circuit indicateur comprend un dispositif lumineux (50) connecté en série avec un élément réactif limiteur de courant (44), de manière à allumer ledit dispositif lumineux lors de la détection d'une surcharge. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément réactif limiteur de courant est un condensateur (44). 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif lumineux est une diode électroluminescente (50). 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif détecteur est un élément bimétallique (38) actionné par la chaleur. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif détecteur (62) est actionné par le magnétisme. 6. Disjoncteur caractérisé en ce qu'il utilise le circuit indicateur défini par l'une des revendications 1 à 5.