Brevet FR2581792A1 — publié le 19861114

La présente invention concerne un disjoncteur bi- polaire Jie protection contre les mises accidentelles à la masse. La denande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 725 730 déposée le 22 avril 1985 aux noms de Robert A. Aorris et colllaborateurs décrit un disjoncteur unipolaire de protection contre les mises accidentelles à la masse dont le montage s'effectue en partie par un procédé automatisé. Le succès commercial de ce disjoncteur unipolaire a poussé à la réalisation d'un dispositif d'interruption bipolaire de protection contre les mises accidentelles à la masse avec une réduction similaire des coûts. La présente invention prévoit un moyen pour adapter le disjoncteur unipolaire du brevet cité ci-dessus à un disjoncteur bipolaire, les deux pôles partageant le même module de protection contre les mi- ses accidentelles à la masse et le même circuit de traite- ment de signal. Dans la présente invention, on réalise un disjonc- teur bipolaire de protection contre les mises accidentelles à la masse en montant un module d'alimentation entre un pre- mier module de disjoncteur unipolaire et un second module de disjonctear unipolaire de protection contre les mises acci- dentelles à la masse L'interconnexion électrique entre le circuit de traitement du signal de mise accidentelle à la masse et les premier et second pôles est obtenue au moyen -2 d'une première paire de conducteurs, et la liaison électri- que entre le module d'alimentation et le premier disjoncteur unipolaire est effectuée au moyen d'une paire séparée de conducteurs. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une rue en perspective de dessus, dans une projection isométrique, d'un disjoncteur bipolaire de protection contre les aises accidentelles à la masse selon la présente invention; figure 2, une vue de face du disjoncteur de pro- tection contre les mises accidentelles à la masse de la fi- gure 1, avec l'alimentation reliée électriquement et repré- sentée dans une vue en plan dans le but de montrer les in- terconnexions de câblage entre l'alimentation et le premier disjoncteur unipolaire; figure 3, une vue de face du module d'alimentation relié au module du second disjoncteur unipolaire; figure 4, une vue en plan du module de protection contre les mises accidentelles à la masse à l'intérieur du disjoncteur bipolaire de protection contre les mises acci- dentelles à la masse de la figure 1; figure 5, une vue de face du disjoncteur bipolaire de la figure 1 Lorsqu'il est complètement monté; et figure 6, une représentation schématique du cir- cuit de traitement de signal et du circuit d'alimentation à l'intérieur du disjoncteur bipolaire de protection contre les mises accidentelles à la masse selon la présente inven- tion. La figure 1 représente un disjoncteur bipolaire 10 de protection contre les aises accidentelles à la masse avec un disjoncteur unipolaire 11 de protection contre les mises accidentelles à la masse (désigné ciaprès par "premier p5le") pré-assemblé comme cela est décrit dans la demande de brevet américain citée ci-dessus et ayant le module 12 de -3disjoncteur unipolaire (désigné ci-après par "module de pre iier pôle") fixé au module 13 de protection contre les mises accidentelles à la masse. Des spires de fil 14 fournissent l'accès électrique à la borne du neutre du module de protec- tion contre les mises accidentelles à la masse. Une poignée de marchearrêt est en saillie sur le module du premier pôle 12 et un bouton d'essai 16 s'étend entre le module de protection contre les mises accidentelles à la masse et le nodule de disjoncteur. Le module du premier pôle 12 est a- gencé de manière à être connecté au second pôle que renferme un module similaire de disjoncteur unipolaire 26 (désigné ci-après par "module du second pôle"). Le couvercle 17 du module 26 du second pôle est tout d'abord connecté au fond du module du premier pôle 12 avant sa liaison à un module d'alimentation 9 et au module du second pôle 26 qui contient le disjoncteur du second pôle (désigné ci-après par "second pôle"). Un conducteur isolé 18 du côté ligne destiné au se- cond pôle et un conducteur isolé 19 du côté charge destiné également au second pôle sont introduits par l'intermédiaire d'une fente 22 ménagée dans le couvercle. Le conducteur du côté charge se termine par un connecteur 20 à cosse à plage ouverte qui est relié à l'embout 30 du second pôle. Le con- ducteur 18 se termine par un connecteur de ligne à clip 21 destiné au second pôle, qui s'emboîte dans un évidement 31 et sur lequel on place ultérieurement le ressort 32 du con- necteur. Une plaquette de circuit imprimé 28 d'alimentation montée à l'intérieur du module d'alimentation 9 assure la liaison électrique avec le module de traitement de signal qui est contenu à l'intérieur du module 13 de protection contre les mises accidentelles à la masse au moyen de con- ducteurs isolés d'alimenttion 24, 25. Les conducteurs tra- versent une ouverture 33 ménagée dans le couvercle 17, et une paire d'entretoises de positionnement 29 est disposée à l'intérieur d'ouvertures alésées 34 pour rivet avant de fixer le couvercle 17 au module du premier pôle 12. Un élé- - 4 - ment de retenue conducteur de l'électricité 36 est relié électriquement par un conducteur 37 à une broche 38 de la plaquette de circuit imprimé 28, et est inséré dans le modu- le d'alimentation 9 en l'introduisant à l'intérieur d'un évidement ménagé dans la partie moulée en prolongement 35 qui est formée à l'intérieur du boîtier 27 du second pôle ainsi que du boîtier 8 du module d'alimentation. Dans le mo- dule du second pôle 26, une came de déclenchement 40 est montée qui coopère avec une came similaire de déclenchement située à l'intérieur du module du premier pôle 12 pour re- lier les mécanismes de déclenchement des deux pôles au moyen d'une barre commune de déclenchement 39. On trouvera une bonne description de la façon de monter une barre commune de déclenchement dans des disjoncteurs multipolaires à boîtier moulé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 288 965 (au non de K.W. Klein), lequel est incorporé ici à titre de ré- férence. La barre de déclenchement s'étend à travers une ou- verture plate 41 ménagée dans le couvercle 17. Un élément encastré 42 en matériau plastique, monté à l'intérieur de la partie moulée 35 en prolongement, ferme cette partie à la place d'un bouton d'essai 16 qui n'est pas nécessaire. Dès que la liaison électrique entre le module d'alimentation 9, le module du second pôle 26 et le disjoncteur du premier pôle 11 est réalisée, tous ces éléments sont fixés ensemble au moyen de rivets 43 s'étendant dans les ouvertures 34, et un organe d'accouplement 44 de poignée de marche-arrêt 45 du second pôle, comme cela est courant dans tous les disjonc- teurs bipolaires. En figure 2, on a représenté le disjoncteur bipo- laire 10 avec le couvercle 17 fixé sur le disjoncteur du premier pôle 11 et avec les conducteurs 18, 19 et 24, 25 fixés au module d'alimentation 9. Le connecteur à cosse à plage ouverte monté à l'extrémité du connecteur 19 est bran- ché, après passage dans une ouverture 7 ménagée dans le boî- tier 8 d'alimentation, à la borne (non représentée) du dis- joncteur du second p8le. Le connecteur à clip 21 est assis à l'intérieur de l'évidement 31 formé dans le boîtier 8 du mo- dule d'alimentation. Le conducteur 37 est connecté entre la broche 38 de la plaquette d'alimentation à circuit imprimé 28 et l'élément de retenue 36 supporté à l'intérieur de la partie moulée 35. Comme on l'a décrit cidessus, l'élément encastré 42 est utilisé à la place du bouton de déclenche- ment pour fermer l'ouverture de la fente 49 ménagée dans le boîtier 8 du module d'alimentation. La liaison entre le con- ducteur 24 et la plaquette de circuit imprimé d'alimentation 28 s'effectue à une broche 47 et la liaison entre la pla- quette de circuit imprimé d'alimentation et le conducteur 25 à une broche 48. Les divers composants d'alimentation tels que des varistances 50, 51 et des diodes 52, 53 s'étendent à partir du dessus de la plaquette de circuit imprimé 28. L'élément de retenue 36 est maintenu à l'intérieur de la partie en prolongement 35 au moyen d'un ressort d'essai 66. Comme on peut le voir en se reportant maintenant à la figure 3, le conducteur 37 est relié électriquement à la borne de ligne du disjoncteur du second p8le par l'intermédiaire d'une jonction 67 entre le bilame du second pôle et la la- melle de ligne (non représentée) par l'intermédiaire de - l'élément de retenue 36 et du ressort 66. L'extrémité du conducteur 37 est reliée électriquement à l'élément de rete- nue 36 au moyen d'une ouverture 68 découpée dans cet élé- ment, comme cela est indiqué. La liaison électrique exté- rieure avec le côté ligne du module du second pôle 26 est effectuée au moyen d'une borne 65 de charge de ligne du se- cond pôle. Le disjoncteur bipolaire 10 est représenté entiè- rement monté en figure 5, avec le disjoncteur unipolaire 11, constitué du module du premier pôle 12 connecté fonctionnel- lement au module 13 de protection contre les mises acciden- telles à la masse, relié électriquement et mécaniquement au module d'alimentation 9 et au module du second p6le 26. Le raccordement électrique des circuits extérieurs au disjonc- -6- teur bipolaire 10 s'effectue par une cosse de neutre 64 et par la cosse de charge 65 du second pôle, par une cosse de charge 82 du premier pôle, et par un conducteur 70 de neutre. Pour montrer l'agencement des conducteurs 18, 19 à l'intérieur du module 13 de traitement de signal, on a re- présenté en figure 4 la partie inférieure de ce module. Les deux conducteurs traversent une fente 60 ménagée dans le boîtier du module de protection contre les mises accidentel- les à la masse et passent au-dessous d'une plaquette 54 de circuit imprimé de traitement de signal sur laquelle sont montés un transformateur 57 de courant différentiel et un transformateur 56 d'excitation du neutre, lesquels sont re- liés par une barrette de connexion 55. Un conducteur isolé 63 pour le premier pôle relie le connecteur à cosse à plage ouverte 61 du premier pôle au connecteur à clip 62 de ce premier p6le après passage dans les ouvertures des deux transformateurs. Le conducteur 18 traverse d'abord l'ouver- ture du transformateur 56, puis celle du transformateur de courant différentiel, d'o il sort en tant que conducteur 19 pour branchement au second pôle. L'un des conducteurs 24 de l'alimentation est relié à la plaquette de circuit imprimé de traitement de signal par une pastille conductrice 58 et sort du module de protection contre les mises accidentelles à la masse en passant par une fente 59 ménagée dans le bo - tier de ce module. L'autre conducteur 25 de l'alimentation traverse la fente 59 et est relié électriquement à un élé- ment de retenue, non représenté, mais semblable à celui re- présenté en 36 en figure 3 et décrit dans la demande de bre- vet citée ci-dessus comme reliant électriquement la jonction entre le bilame et la barrette de connexion de ligne à l'in- térieur du module 12 du disjoncteur du premier pôle, module qui est fixé au-dessus du module 13 de protection contre les mises accidentelles à la masse comme on l'a décrit précédem- ment. Le bouton d'essai 16 est monté à l'intérieur d'un évi- dement 77 formé à l'intérieur de la partie moulée en prolon- -7- gement 78 afin de réaliser un contact électrique temporaire entre un ressort d'essai 80 et le module 13. La liaison électrique extérieure avec le premier pôle est réalisée par la cosse 64 de charge du neutre et par le conducteur 70 du neutre de ligne situé à l'extrémité des spires 14. Le circuit 74 de traitement de signal représenté en figure 6 est semblable à celui décrit dans la demande de brevet américain citée ci-dessus, avec l'incorporation des contacts 71 du disjoncteur du premier pôle en série avec le conducteur isolé 63 qui traverse les ouvertures du transfor- mateur 56 et du transformateur 57. Le conducteur 18 du se- cond pôle se trouvant sur un côté des deux transformateurs devient de l'autre côté, le conducteur 19, comme on l'a dé- crit antérieurement en liaison avec la figure 4. Les con- tacts 72 du disjoncteur du second pôle sont en série avec le conducteur 19 comme cela est représenté. Le circuit d'ali- mentation 73, constitué par la mise en parallèle de la va- ristance 50 et de la diode 52 avec la varistance 51 et la diode 53, est branché entre les conducteurs des premier et second pôles au moyen de conducteurs 75 et 76. Dans les figures, on vient donc de montrer qu'un disjoncteur bipolaire 10 de protection contre les mises ac- cidentelles à la masse est réalisé par l'addition du module de second pôle 26 mis en relation avec le disjoncteur de premier pôle 11 de protection contre les mises accidentelles à la masse au moyen du module d'alimentation 9. Le module d'alimentation fournit l'énergie électrique au module 13 de protection contre les mises accidentelles à la masse par l'intermédiaire du circuit d'alimentation 73, lequel reçoit sa puissance d'entrée soit du premier, soit du second pôle. Le disjoncteur bipolaire 10 restera par conséquent fonction- nel pour maintenir la protection contre les mises acciden- telles à la masse du pôle restant si l'un des deux pôles ne se trouve plus sous tension. Un solénoïde de déclenchement 83 est monté en sé- - 8 - rie avec le circuit d'alimentation 73. Les diodes 52, 53 re- liées aux conducteurs 75, 76 permettent de fournir un cou- rant redressé au circuit 74 de traitement de signal. Il est d'usage de placer un solénoïde séparé dans le circuit de chaque pôle d'un disjoncteur bipolaire de protection contre les aises accidentelles à la masse. On vient de découvrir quten utilisant une paire de diodes à avalanche et en mon- tant une varistance aux -bornes de chaque diode, comme dans le circuit d'alimentation 73, on peut employer pour les deux pôles un circuit unique de traitement de signal 74. Cela permet l'utilisation d'un circuit unique de traitement de signal 74 à l'intérieur d'un module 13 de protection contre les mises accidentelles à la masse, qui comprend un seul so- lénoIde pour des disjoncteurs tant unipolaires que bipolai- res par la simple addition du circuit d'alimentation 73 au lieu de l'adjonction d'un circuit entier de traitement de signal. La fabrication du circuit de traitement de signal monté à l'intérieur du module 13 de protection contre les mises accidentelles à la masse s'effectue sur un équipement hautement automatisé, circuit qui nécessiterait des opéra- tions importantes d'adaptation du circuit unipolaire stan- dard de traitement de signal pour obtenir une protection bi- polaire contre les mises accidentelles à la masse d'un autre type de réalisation. - 9 _ REVENDICAT IONS 1. Disjoncteur bipolaire de protection contre les mises accidentelles à la masse, caractérisé en ce qu'il com- prend: S - un disjoncteur de premier pôle (12) à l'inté- rieur d'un premier boîtier moulé, relié fonctionnellement à un module (13) de circuit de protection contre les mises ac- cidentelles à la masse monté à l'intérieur d'un second boî- tier moulé; - un disjoncteur de second pôle (26) à l'intérieur d'un troisième boîtier moulé (8), relié fonctionnellement au module du circuit de protection contre les mises accidentel- les à la masse ainsi qu'au disjoncteur du premier pôle; et - un circuit d'alimentation (73) à l'intérieur d'un quatrième boîtier moulé, relié électriquement aux dis- joncteurs des premier et second pôles et au module du cir- cuit de protection contre les mises accidentelles à la masse afin de fournir l'énergie de marche audit module à partir soit du disjoncteur du premier pôle, soit du disjoncteur du second pôle. 2. Disjoncteur bipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disjoncteurs des premier et second pôles sont interconnectés par une barre commune de déclen- chement (39) s'étendant à travers le boîtier moulé d'alimen- Z5 tation (8). 3. Disjoncteur bipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation (73) com- prend la combinaison en parallèle d'une première diode (52) et d'une varistance (50) montée entre le disjoncteur du pre- mier pôle et l'interrupteur du circuit de protection contre les mises accidentelles à la masse afin de fournir une pre- mière puissance de marche en courant continu au module (13) de protection contre les mises accidentelles à la masse et la combinaison en parallèle d'une seconde diode (53) et d'une varistance (51) montée entre le disjoncteur du second - 10 - pôle et le module de protection contre les mises accidentel- les à la masse afin de fournir une seconde puissance de mar- che en courant continu audit module. 4. Disjoncteur bipolaire selon la evendication 3, caractérisé en ce que le module (13) de protection contre les mises accidentelles à la masse comporte un seul solénoï- de (83) pour le déclenchement du disjoncteur du premier pôle ainsi que du disjoncteur du second pôle. 5. Disjoncteur bipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disjoncteurs des premier et second pôles sont reliés électriquement par une première paire de conducteurs isolés (18, 19) se terminant par des connecteurs du type à cosse à plage ouverte. 6. Disjoncteur bipolaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module d'alimentation (9) et le mo- dule (13) de protection contre les mises accidentelles à la masse sont reliés électriquement par une seconde paire de conducteurs isolés (24, 25) , les premières extrémités des premier et second conducteurs étant reliées électriquement à des broches (48, 51) d'une plaquette de circuit imprimé (28) supportant le circuit d'alimentation. 7. Disjoncteur bipolaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier d'alimentation (8) comprend un moyen pour maintenir la plaquette de circuit imprimé (28) d'une manière telle que le bord inférieur de la plaquette soit perpendiculaire à la surface inférieure du boîtier d'alimentation et les premières diode et varistance soient (52, 50) montées sur ladite plaquette de circuit imprimé pa- rallèlement à cette surface inférieure. 8. Disjoncteur bipolaire selon la evendication 7, caractérisé en ce que la première diode (52) est reliée électriquement au disjoncteur du premier pôle par une conne- xion électrique avec une première pince de retenue, cette pince étant reliée électriquement à une première lamelle de borne de charge située dans le disjoncteur du premier pôle. - 11 - 9. Disjoncteur bipolaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que le boîtier d'alimentation (8) comprend une partie en prolongement (35), en une seule pièce avec le boîtier, qui est contiguë à la plaquette de circuit imprimé (28) afin de supporter une seconde pince de retenue, la se- conde diode (53) étant reliée électriquement au disjoncteur du second pôle par une connexion électrique avec la seconde pince de reLenue, cette seconde pince étant reliée électri- quement à une seconde lamelle de borne de charge dans le disjoncteur du second pôle. 10. Procédé de montage d'un disjoncteur-bipolaire de protection contre les mises accidentelles à la masse, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à - - relier un disjoncteur de premier pôle (1) situé à l'intérieur d'un premier boîtier à un module (13) de pro- tection contre les mises accidentelles à la masse se trou- vant à l'intérieur d'un second boîtier; - relier un circuit d'alimentation (73) situé à l'intérieur d'un troisième boîtier à un disjoncteur de se- cond p6le se trouvant à l'intérieur d'un quatrième boîtier; - fournir une première paire de fils isolés (18, 19) à partir d'un circuit de traitement de signal (74) se trouvant à l'intérieur du second boîtier du module de pro- tection contre les mises accidentelles à la masse; faire passer cette première paire de fils, par l'intermédiaire du premier boîtier, dans une fente (22) d'un couvercle (17) du troisième boîtier, et brancher l'un des fils de cette pre- mière paire à l'intérieur du troisième boîtier d'alimenta- tion et l'autre à l'intérieur du quatrième bo tier du second pôle; - relier électriquement une seconde paire de con- ducteurs isolés (24, 25) à partir du second boîtier du modu- le (13) de protection contre les mises accidentelles à la masse au circuit d'alimentation se trouvant à l'intérieur du troisième boîtier d'alimentation afin de fournir de l'éner- - 12 - gie électrique à ce module à partir des disjoncteurs des premier et second pôles; - insérer une barre de déclenchement (39) s'éten- dant à partir du premier boîtier du disjoncteur du premier pôle (11) à travers des ouvertures ménagées dans le boîtier d'alimentation et le couvercle pour être en contact opéra- tionnel avec un mécanisme de déclenchement (83) à l'inté- rieur du quatrième boîtier du disjoncteur du second pôle; et - assujettir ensemble les premier, second, troi- sième et quatrième boîtiers afin de former un disjoncteur bipolaire compact (10) de protection contre les mises acci- dentelles à la masse. 11. Procédé de montage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à: iS - fixer un conducteur isolé électriquement entre le circuit d'alimentation et une pince de retenue; et - insérer la pince'de retenue à l'intérieur d'une partie en prolongement formée sur le quatrième boîtier d'alimentation, cette pince étant en liaison avec une lamel- le de borne de ligne à l'intérieur du quatrième boîtier du disjoncteur de second pôle afin de fournir une liaison élec- trique entre le module de protection contre les mises acci- dentelles à la masse et le disjoncteur du second pôle.