Brevet FR2561435A1 — publié le 19850920

-1- 2561435 La présenté invention concerne un dispositif électromagnétique en particulier dans un appareil de coupure, avec une armature actionnée par une bobine conductrice lorsque 'Lintensité du courant dépasse une valeur de seuil. L'on connait déjà des dispositifs de ce genre destinés à de nombreuses fins. o l'on utilise toujours d'une façon quelconque le mouvement de l'armature. Leur utilisation est très réepandue dans des appareils de cou- pure tels que disjoncteurs de protection de ligne, pro- tections, relais, autres interrupteurs et appareils ana- logues. Un problème de base pour cesdispositifs est le rap- port entre la valeur de seuil à laquelle ils répondent, et la rapidité avec laquelle leur mouvement s'effectue, ou 1lénergie- q ils rendent disponible ainsi pour le but outils doivent remplir. Ce rapport déjà défavorable pour certaines tâches est, la plupart du temps, encore aggra- vé par la création, au moyen d'un ressort, de la force de maintien nécessaire pour larmature jusqu'à ce que la valeur de seuil soit atteinte Le ressort continue alors à se tendre pendant le mouvement de l'armature et stop- pose à celui-ci danrs une mesure croissante. Pour se libérer de la force maintenant l'armature jusqu'à ce que la valeur de seuïl soit atteinte, lon connmait déjà un procédé: constituer l'armature sous la forme d'un aimant cuirassé avec un noyau à aimantation permanente, qui crée la force de maintien. Un tel aimant cuirassé est toutefois un composant de précision onéreux, en outrer il est cependant nécessaire la plupart du temps -2- 2561435 de conserver un ressort destiné avant tot = r2pel me de l'armature. Un nouveau pas vers l'amélioration d.u r=prt question est représenté par une proposti.o. non en-mre publiée, qui forme le contenu de la dem2me de breva allemande P 33 35 465. Malgré tous ces efforts, la force et ln'e e qu'une armature peut développer dans les di-zBit i électromagnétiques considérés, restent ceani t jw à présent limitées. L'accroissement de cette force et de cette e:Eue, an tant qu'objectúf, est à la base de la pr-sEts;- vention. Conformément à l-inven-tion, cet objeCtîi.st aditt., au moyen d'un montage actionné pendant la pe-iière partL- du mouvement de l'armature et destiné à Ia,rdation- d"lE flux magnétique accru agissant sur lratmmre. Cette solution permet 'alignement d7m di'sDzsit2i électromagnétique. d'une part sur la valemr de seuil e d'autre part sur la création de force et d'nergie, s-E aucune interférence défavorable entre e!2e.s. Les possibilités de réalisation de lhent in -im- extrèmement variées. Le montage servant à la création dI,mm S m, E"taii- que accru agissant sur l'tarmature peut,,2 exempl-e, amener une tension plus élevée sur une itDine préez:- tante, ou introduire une bobine supplimentmie,. u am- croitre la perméance du circuit magnétime- amenée d'une tension plus élevée.at "seffezt m=r par exemple par la suppression d'une r'slsmme tell-e qu'on lteffectue par shuntage de la risistance, ou Ép commutation sur une autre source de tensmim,:u par 'd en circuit d'un accumulateur d'énergie gpi peit aliss être un condensateur, L'accroissement de la perméance du ecîruit mgnéti- que est par exemple possible par l'léfim, ion d"nie r - luctance magnétique du circuit magnétie, çr exemple par la fermeture d'un vide dans le noy=a de fer- doux généralement présent.. -3- 2561435 L'on peut également penser à une combinaison entre plusieurs possibilités de ce genre. Le montage peut être actionné par un interrupteur, mais aussi drune autre façon. L'on peut faire frotter un contact glissant sur une résistance ou un autre utilisa- teur, de façon qu'il élimine ces derniers progressive- mentr ou le faire opérer sur un transistor. L'on peut aussi commander le transistor par variation de son cou- rant de base. ro Ces possibilités d'actionner le montage destiné à la création d'un flux magnétique accru, représentent aussi en partie-ce montage lui-même. D'après une configuration de l'invention particu- lièrement recommandée, le montage déjà mentionné compor- te une deuxième bobine monté en série avec la bobine, disposée concentriquement autour de la première bobine et de résistance plus élevée, ainsi qu'un interrupteur monté dans un circuit shuntant la deuxième bobine, de façon telle que l'interrupteur soit fermé pendant la- première partie du mouvement de l'armature. La deuxième bobine, avec la première, limite alors, jusqu'au déclanchement du dispositif, le courant passant dans ce dernier. Lorsque la valeur de seuil du courant est dépassée et que le dispositif est alors déclanché, le shuntage irmmédiat de la deuxième bobine à plus forte résistance montée en série avec la première bobine, li- mite la résistance totale du dispositif à celle de la première bobine. Dans celle-ci passe alors un courant relativement plus fort, ce pourquoi l'armature peut dé- velopper relativement plus drénergie mécanique. Dans cette perspective, cette bobine-est placée comme élément interne des deux bobines concentriques, Dans une autre configuration de lXinvention, le mon- tage mentionné comporte deux bobines connectées en paral- lèle et disposées concentriquement et, dans le circuit de la bobine intérieure uninterrupteur, de façon que l'inter- rupteur soit fermé pendant la première partie du mouve- ment de l'armature. _4_- 2561435 Ainsi, la bobine intérieure est rise en circuit. Elle a de préférence une résistance plus faible que l'autre bobine. Cette disposition a l'avantage que les deux bobines sont disponibles pour gagner de l'énergie destinée au mouvement de l'armature. Quant à savoir laquelle des deux configurations est la plus favorable-, cela dépend des circonstances. L'im- portance de la réalisation mécanique peut exercer aussi une influence décisive0 L'armature pourrait aussi être formée de plusieurs parties avec une armature auxiliaire servant à actionner l'interrupteur déjà mentionné. Dans les dessins sont précisés des exemples de réa- lisation de 1 'invention. La Pig.l montre un disjoncteur de protection d ligne avec undsositif électromagnétique conforme à lrinven- tion. La Pig.2 montre une section: de la Fig.oI dans une autre position du disjoncteur de protection de ligne. La Pigo3 montre une section de la Fig.2 dans une encore- autre position du disjoncteur de protection de ligne. Des Fig.4 à 6 montrent des schémas de montage d'autres dispositifs électromagnétiques. A travers le disjoncteur de protection de ligne représenté sur les Fig.1 à 3 passe un circuit de courant principal l1 dans lequel sont disposés un interrupteur thermique 2 réagissant aux surintensités, un mécanisme magnétique 3 réagissant au court-circuit, et un point de coupure 4 actionné par lîinterrupteur thermique 2 (non dessiné) ainsi que par le mécanisme magnétique 3. Le mécanisme magnétique 3 et le point de coupure 4 sont shuntés par un circuit auxiliaire 5. Darns ce dernier sont disposés une résistance électrique 6 ayant par exem- ple de 0,1 à 5 ou même jusqurà 10 Ohms pour une intensité nominale de 6 à 100 A, un autre interrupteur thermique 7 et un deuxième point de coupure 8. Derrière les points de coupure 4 et 8 s'embranche un circuit supplémen- taire 9 allant à travers un autre mécanisme magnétique lO et un troisième point de coupure ll jusqu'au conduc- teur neutre. Dans le mécanisme magnétique supplémentaire , le circuit supplémentaire 9 passe dans une bobine in- tisre 12 de par exemple 10 Ohms et ensuite par une bo- bine extérieure 13 de par exemple lO0 Ohms. Le point de coupure il est forme par un bras de contact 16 pivotant et par un contact glissant 17 avec lequel coopère le oras de contact 16, Entre les deux bobines s'embranche en 14 un conduc-teur de shîntage 15, Celui-ci passe par un point de coupure 4.5 et rejoint à nouveau en 46 le circuit supplémentaire. Le point de coupure 45 est formé iY pa:r un braes de contact, pivotant, 47 et un contact glis- sant 48, .inter..upteur thermique 2 agit sur le deuxième poin de couur 3 à travers un verrou de maintien non gurée Le point de coupuLre 8, ce qui n'est pas non plus figur', est couple mecaxiquement avec le point de cou= pure 4 -d fac9on telle que le point de coupure 4 puisse o-ixvrir -t, fermer indépendamment du deuxième point de coupre r mais ouvre en même temps que l'ouverture du deu-,&me -point de coupure 80 L'interrupteur thermique p iémentaire' 7. agoiît égalemen=. par le verrou de main- tien deja men'.onnéesur le deuxième point de coupure 8o. d mecaris e' manérti oue 3 set le mécanisme magn&%tiqV su-pvémonta-irie île agissent également s-rle point de cou- pure 4 Le tGrolsieme poúnt de coupure Il est couplé avec i i-oint de coupure- 4 de facon que l'un ouvre lorsque- 3C 1 'autire ferme, Ces liaisons sont réalisées mécaniquement commie suit r le mécanisme magnétique supplémentaire 10 et un res- sort de rappel 19 agissent en sens de rotation contraire sur un levier à deux bras 21 fixé en 20, qui porte à une 3 de ses extrémités un clot de contact 23 opérant avec un plot de contact- 22 place sur un bras pivotant élastique. Les plots de contact 22 et 23 forment le point de coupure 4. A son autre extrémité, le levier 21 est pourvu d'un -6= 2561435 élément d'encliquetage 24. Celui-ci copèrer avec un cli- guet 25, cui est monté. rune extrémité d'l-ar autre levier à deux bras 27 fixé en 26, e sur lequel le mecan isme magnétique 3 agit dans ie sens du. l ue.a.. centre la force d'un ressort de rappel 28, Depuis l'é1ément d'encliquetage 24, une tige 29, dont les deux extrS2ités srnt fixées par une arilaton, sétend usau'au bras de contact 16. Un ressor Cis e rapel 30 arrête seulement arm ature 32 du îé- t d' enciú ue3tage 24 est maintenu p-ar le cliquet - 2C Le flux de -o__ ura..t..,en o.sse _a le circuit de courant principal I e qt%nd le point de cupuree 4 est fermé ig.2). Le flux de Pcou-t ssmt -r le circuit de courant secondaire 5 dans le-uel le point de coupure S est -galement fermé,- est nglieabl-e en raison de la mrèsence de la résistanze, 6. le cireuit de courant sup- pigémetairse 9 est mtarr-opu par le roint de coulDure l aui est ouvert. Si un court-circuit itevien g mécanisme magnétique 3 tire sous 'acion du courLant beaucoup pZlus fort et fait mouvoir le levier 27 - le cliquet 25 déclan- che. Le ressort de rappel 19 tire alors le levier 21 et le fait pivoter jusqu'à ce qu"il bute sur un taquet 35 de l'armature 33. Le point de coupure 4 ouvre-le point de coupure il est fermé par l'intermédiaire de la tige 29. Par l'ouverture du point de coupure 4, le circuit de courant principal 1 est immédiatement interrompu. -7- 2561435 Dans le circuit secondaire 5,continue à s'écouler un courant considérablement diminué. Le circuit supplé- mentaire 9 est presque sans courant par suite de la chute de potentiel provoquée Dar le court-circuit et malgré la fermeture de son point de coupure ll1 Si par exemple, le court-circuit se trouve dans la section de ligne placée entre le disjoncteur de pro- tection de ligne considéré et un disjoncteur de protec- tion de ligne monté en aval, l'interrupteur thermique 7 actionne, après un intervalle de temps déterminé sur lequel il est réglé, le verrou de maintien déjà mention- né, et ainsi ouvre aussi le point de coupure 8. L'inter ruption provoquée par le disjoncteur de protection de ligne est alors complète et définitive. Si le court-circuit se trouve derrière un disjonc- teur de protection de ligne monté en aval, celui-ci en général opère en même temps que le mécanisme magnétique 3, mais en tout cas encore longtemps avant l'interrup- teur thermique 7 et il isole l'endroit du court-circuit.. Cela entraine la montée de la tension à l'entrée du cir- cuit de courant supplémentaire 9, il s'établit alors dans ce dernier un courant d'une telle intensité que le mécmiisme masgnétique 10 fonctionne et attire le levier 2. Dès que, avec la rotation du bras de contact liée au mou- vement du levier 21, et par lrindermédiaire de la tige, le bras de contact atteint le plot de contact glissant (Figo3), et ferme ainsi le quatrième point de coupure 45, la bobine extérieure 13 daunes le mécanisme magnétique lO est court-circuitée r à la dérivation 14, le courant emprunte le chemin sans résistance par le conducteur de shuntage 15. Ainsi s'élève l'intensité du courant dans la bobine intérieure 12 et donc la force exercée sur l'ar- mature 33. L'armature 33 reçoit alorspour la suite de son trajet, suffisamment d'énergie pour fermer le point de coupure 4 sous la tension du ressort à pression 34 et pour verrouiller l'élément d'encliquetage 24 avec le cliquet 25, à l'o-cason de quoi le cliquet 25, soua la. tension du ressort de rappel 28, est poussé par lrélé- ment d'encliquetage 24, en glissant sur celui-ci. Le levier 27 portant le cliquet 25 a éit, sous l'ac- tion de traction du ressort de rappel 28, ramené dans sa position de sortie dès l'ouverture du point de coupure 4, en même temps que l'armature 32. Le point de coupure 11 est alors de nouveau ouvert. Le circuit de courant supplémentaire 9 et le mécanisme magnétique supplémentaire 10 sont sanrs courant. Le res- sort de rappel 31 ramène l'armature 33 et ouvre aussi le point de coupure 45. Ainsi l'état normal du disjoncteur de protection de ligne est rétabli. Tous les autres usagers montés en ava ainsi que celui dans la branche duquel se trouve le court- circuit, ont de nouveau de la tension. S'il se produit une surintensité, l'interrupteur thermique 2 fonctionne et libère le verrou de maintien déjà mentionné. Celui-ci ouvre le point de coupure 8, lequel, de son côté, ouvre le point de coupure 4 par l'intermédiaire des couplages déjà mentionnés et non figurés. Dans ce cas aussir l'interrupDtion effectuée par le disjoncteur de protection de ligne est complète et. définitive. De tels couplages, ainsi que le principe de base du disjoncteur de protection de ligne décrit ici, sont connus d'après DE-OS 33 16 230. Les schémas de montage des Fig. 4 et 5 correspon- dent au dispositif d'après les Fig. 1 à 3, la Pig.4 com- portant seulement une modification dans la disposition des points de coupure. Dans la Fig.4 comme dans la Fig.5, l'on retrouve la bobine intérieure12 et la bobine extérieu- re 13, ainsi que sur la Pig.4 les points de coupure ll et 45. Sur la Pigo5, le point de coupure ou l'interrupteur 37 correspond au point de coupure 11, et le point de cou- pure ou l'interrupteur 39, au point de coupure 45. Le dispositif de la Fig.5 présente l'avantage que l'inter- rupteur 37 est ménagé. Les bobines 40 et 41 représentées sur la Pig.6 sont montées en parallèle. La bobine 40 correspond à la bobine intérieure 12 et la bobine 41 à la bobine extérieure 13, dans la mesure o,comme celles-ci, elles sont à concevoir -9- comme bobines intérieure et extérieure du mécanisme magnétique lO, et o la bobine 41 sert à faire fonc- tionner le mécanisme magnétique, et o la bobine 40 sert, aDrès le fonctionnement du mécanisme, à fournir une é nergie accrue pour-le travail de l'armature. Pour ces différents buts, la bobine 41 pourrait par exemple avoir Ohms et la bobine 40 par exemple.20 Ohms. Les inter- rupteurs 42 et 43 correspondent aux points de coupure 11 et 45 dans la mesure o le premier met généralement en lG circuit le mécanisme magnétique considéré, et o le der- nier est actionné après le- fonctionnement du mécanisme magnétique et commute sur ce dernier une résistance plus faible. Revendications: 1. Dispositif électromagnétique, en Particulier dans un appareil de coupure, avec une armature actionnée par une bobine conductrice, lorsque l'intensité du cou- rant dépasse une valeur de seuil, caractérisé par un montage (12-15 ou 40) actionné pendant la première partie du mouvement de l'armature (45 ou 43) et des- tiné à la création d'un flux magnétique accru agis- sant sur l'armature. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit montage comprend une résistance (13) montée en série avec la bobine (12) et un interrun- t:eur (45) placé sur un conducteur (15) shuntant la résistance (13), de telle façon que l'interrupteur (45) soit fermé pendant la première partie du mouve- ment de l'armature.. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance est une deuxième bobine (13), de préférence-disposée concentriquement à la première (12) et ayant une résistance plus élevée. 4. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit montage comporte deux bobines (40,41), de préférence disposées concentriquement et, dans le circuit de l'une dlentrelles, de préférence la bo- bine intérieure (40), un interrupteur (43), de façon. quer pendant la première partie du mouvement de l'ar- mature, l'interrupteur (43) soit fermé.