Brevet FR2590404A1 — publié le 19870522

259C404 - 1 - DISJONCTEUR COMPORTANT UN ELECTRO-AIMANT DE TELECOMMANDE D'UN CONTACT ESCAMOTABLE D'INTERRUPTEUR ET UN ORGANE DE TRANSMISSION DU MOUVEMENT DE L'ARMATURE DE L'ELECTRO-AIbANT EN UN POINT DE CE CONTACT CENTRE SUR L'AXE DE DEPLACEMENT DE L'ARMATURE. L'invention concerne un disjoncteur, en particulier poly- phasé, comportant un mécanisme à déclenchement brusque qui peut être armé et désarmé à l'aide d'un organe de commande manuelle locale, une multiplicité de circuits de puissance comprenant chacun un dispositif interrupteur dont le contact mobile est relié audit mécanisme de façon à être fermé ou ouvert par celui-ci, des détecteurs qui réagissent à des surintensités de différentes natures dans ces circuits en provoquant le déclenchement dudit mécanisme et, par suite, l'ouverture automatique du dispositif interrupteur, et un électro-aimant provoquant une ouverture télécommandée d'un contact escamotable de cet interrupteur sans entraîner le déclenchement de ce mécanisme. On connaît déjà, par le brevet No 84 17505, déposé le 16 Novembre 1984, au nom de la Demanderesse, pour: "Appa- reil disjoncteur à ouverture et fermeture télécommandées de ses circuits", un disjoncteur du type susvisé, dans lequel le contact fixe de chaque organe interrupteur est porté par un levier conducteur pivotant actionné par l'intermédiaire d'un organe de transmission unique, par l'armature d'un électro-aimant qui n'a aucune liaison avec le mécanisme à déclenchement brusque. - 2 - Les réalisations proposées dans ce brevet pour l'organe de transmission sont relativement complexes. L'invention propose un agencement de l'organe de transmis- sion qui permette, tout en obtenant une amplification satisfaisante du déplacement des contacts escamotables par rapport à la course de l'armature, et l'utilisation, sans devoir en modifier notablement la structure ou l'agencement, du mécanisme à déclenchement, des détecteurs et des diffé- rents organes que comporte un disjoncteur traditionnel, d'utiliser les forces de répulsion qui se manifestent entre les leviers de contact en cas de surcharge de courant impor- tante pour provoquer l'ouverture rapide du contact mobile et, éventuellement, du contact escamotable. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu grâce au fait que l'organe de transmission du mouvement de l'armature de l'électro-aimant aux leviers pivotants de contact escamota- ble, rigide et mobile en translation parallèle à l'axe de déplacement de l'élément mobile, est accouplé à une extrémi- té dudit levier pivotant centrée sur ledit axe et que, à son extrémité opposée de contact, ledit levier pivotant présente un bras coudé de manière telle qu'une portion terminale de longueur substantielle dudit bras soit sensiblement paral- lèle au bras en regard du levier de contact mobile corres- pondant, l'axe de pivotement dudit levier pivotant étant placé entre son coude et ladite extrémité d'accouplement. Dans un mode d'exécution préféré, ledit organe de transmis- sion comporte un élément de liaison élastique agencé pour autoriser l'ouverture du contact escamotable sous l'effet des forces de répulsion engendrées en cas de surcharge de courant importante, alors que ledit élément mobile est dans la position dudit organe de transmission qui correspond normalement à la fermeture du contact escamotable. 259C404 - 3 - D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'inven- tion, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé: La figure 1 est une vue en coupe d'un disjoncteur à commande automatique conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention; La figure 2 représente schématiquement l'élément de liaison élastique que comporte l'organe de transmis- sion; La figure 3 est une vue en coupe de l'électro-aimant, destinée à illustrer le dispositif d'amortissement qu'il comporte; Les figures 4 et 5 illustrent la pince de contact élastique entre un levier de contact mobile et l'une des bornes d'un circuit de puissance correspondant; La figure 6 montre un dispositif de verrouillage élas- tique du levier de contact mobile; et Les figures 7 à 10 représentent un second mode d'exé- cution d'un disjoncteur à commande automatique. L'appareil représenté au dessin résulte de la combinaison d'un disjoncteur de type connu 2 et d'un ensemble de télé- commande électromagnétique 3. Le disjoncteur 2 présente un levier de contact mobile 4 qui peut, soit être déplacé par l'armement et le désarmement brusque d'un mécanisme accumulateur de force 5 au moyen d'une manette externe 8, soit être déclenché automatiquement par des détecteurs de courant 6, 7. Le détecteur 6 est sensible à une surintensité modérée, mais prolongée, tandis - 4 que le détecteur 7 est sensible à une surintensité ayant une croissance rapide. En position de fermeture de l'interrup- teur 10, représentée à la figure 1, le levier de contact mobile est élastiquement appliqué contre un second levier de contact 9 escamotable. Cette partie disjoncteur de l'appa- reil est de type connu en soi et ne sera pas décrite dans le détail. Le levier 9 comporte une portion 11 parallèle au bras 12 du levier 4 sur une étendue aussi grande que possible. Ce levier 9 présente ensuite un coude 13 et comporte, au-delà du coude, une seconde portion 17 munie d'un pivot 14. Le courant est transmis vers une borne 15 par des pinces élas- tiques concentriques 16. Le levier 9 présente finalement, dans sa portion 17, une articulation 18 liée à un étrier 19 en forme de U entre les branches duquel est placé un ressort de compression 20 qui s'appuie sur une traverse 21 portée par un tiroir isolant 22 dont un logement 23 guide l'étrier 19. Ce tiroir, qui est guidé dans des coulisses 24 du boîtier 25a-25b dans une direction XX' sensiblement parallè- le à la base 26 de l'appareil, est relié par des prolonge- ments tels que 27 à une armature 28 d'un électro-aimant 29 comprenant en outre une culasse fixe 30 solidaire du boîtier et une bobine d'excitation 31. Lorsque l'électro-aimant est excité, l'armature est dans la position représentée sur la figure et la portion 17 du levier est appliquée sur la traverse 21. Le courant circule entre la borne 15 et une autre borne 32 après avoir traversé une pièce 33 reliée à la pince 16, l'interrupteur 10, une tresse de raccordement 34, les détec- teurs 6, 7 et la pièce 35. Lorsque ce circuit est parcouru par une surintensité de courant excessive, résultant par exemple d'un court- circuit, des forces de répulsion développées entre les deux bras parallèles 11-12 écartent le levier 9, ce qui opère une compression du ressort 20 qui ne modifie pas la position du - 5 - tiroir 22; dans un intervalle suffisamment court pour que le levier 9 ne soit pas revenu à sa position initiale, un détecteur de courant (6 ou 7) aura également réagi pour déclencher le mécanisme 5 et ouvrir le levier 4 du contact mobile. On notera que les forces de répulsion provoquent l'ouverture immédiate du contact escamotable 9, tandis que les détec- teurs de courant ont un certain délai de déclenchement. Autrement dit, le contact 9, dont le mode d'ouverture prin- cipale est, comme on l'expliquera ci-après, celui qui résul- te de sa télécommande par la désexcitation de l'électro- aimant auxiliaire 29, présente l'avantage de s'ouvrir aussi en cas de court-circuit et de provoquer la coupure ainsi une ouverture du circuit plus rapide que celle provoquée par les détecteurs 6-7 normalement prévus à cet effet. En fait, dans le mode d'exécution décrit, comme on l'expli- quera plus en détail en se référant à la figure 6, le contact mobile est également soumis à ces forces de répul- sion, si bien que les deux contacts s'ouvrent ensemble. Il en résulte que la distance qui les sépare atteint une valeur plus grande que si seul le contact mobile se déplaçait, ce qui a pour effet d'augmenter le pouvoir de coupure du disjoncteur. On notera que la forme à double coude du contact escamotable est telle que, d'une part, la portion terminale en regard du contact mobile et parallèle à celui- ci à la fermeture présente une grande longueur, (ce qui permet le développement de forces de répulsion importantes) et, d'autre part, que le contact escamotable subisse un écartement important, ce qui renforce encore le pouvoir de coupure en cas de court-circuit. L'ouverture télécommandée est opérée, en l'absence de défaut de courant par la désexcitation de l'électro-aimant 29: l'armature 28 se déplace vers la droite de la figure 1, et le levier 9 prend alors la position indiquée en pointillé. - 6 - Une désexcitation de l'électro-aimant peut également être opérée par les détecteurs de courant pour opérer en outre une confirmation d'ouverture. L'électro-aimant est montré plus en détail à la figure 3, o l'on voit que la culasse 30 et l'armature 28 ont toutes deux la forme d'un U; la culasse 30 est solidaire d'un fourreau magnétisable 36 sur lequel est emmanchée la bobine 31 et à l'intérieur duquel coulisse un noyau 37 solidaire de l'arma- ture. Un coulissement sans jeu et avec un faible frottement est obtenu grâce à deux segments en "Téflon" 38, 39 portés par le noyau. Entre le fond de l'alésage 40 du fourreau et l'extrémité 41 du noyau est disposée une pièce d'amortisse- ment 42 (par exemple constituée par un joint torique en élastomère) afin de ne pas communiquer au mécanisme de déclenchement 43 lié aux détecteurs des percussions suscep- tibles d'en provoquer le fonctionnement intempestif. Par ailleurs, un coussin élastique 44 est placé entre la culasse fixe 30 et une cloison 45 du bottier 25. L'appareil comportera autant d'interrupteurs qu'il y-a de phases au réseau, avec un seul électro-aimant auxiliaire. Un tiroir isolant reçoit alors tous les ressorts et étriers tels que 20, 19 et des cloisons 46 du boîtier 25 isolent des phases voisines. Un ressort 47 appuyé sur une paroi fixe (du boîtier par exemple) et associé à l'armature ou au tiroir, et une butée 48 servent à donner à l'armature une position stable lors de la désexcitation de la bobine. On voit, aux figures 4 et 5, que le contact électrique entre le levier 9 et un prolongement 330 de la pièce 33, qui forme une chape 160-162, s'effectue par pincement axial grâce à une rondelle élastique 160 résultant par exemple du découpa- ge radial et alterné d'une rondelle de type Belleville. Ce mode de contact évite l'emploi d'une tresse qui ralentirait l'ouverture du contact fixe. - 7 - A la figure 1, l'extrémité du bras 12 du levier 4 qui coopè- re avec le mécanisme accumulateur n'a pas été représentée et son emplacement a été entouré d'un cercle en pointillé. La figure 6 donne une forme d'exécution de cette extrémité et du dispositif qui assure le verrouillage du contact mobile tout en autorisant son ouverture sous l'action des forces de répulsion. A la figure 6, on retrouve le bras 12 monté pivotant autour d'un axe 120 et normalement entraîné en rotation, pour son ouverture, par une pièce isolante 121. Cette dernière est, soit actionnée par le mécanisme 5 lors d'une commande manuelle d'ouverture ou de fermeture et elle pivote ainsi d'un angle e dans un sens ou dans l'autre autour d'un axe fixe 1210 perpendiculaire au plan de la figure, soit action- née par le mécanisme de déclenchement automatique 43, d'une manière connue en soi, seulement dans le sens de l'ouvertu- re. Dans les deux cas, la rotation de la pièce 121 autour de l'axe 1210 a pour effet d'agir sur le bras de levier 12a par l'intermédiaire d'une rotule 1211 qui pivote elle-même autour d'un axe 12110 solidaire de la pièce 121, d'un ressort 1212 et d'un poussoir 1213. Le poussoir 1213 est articulé en 120a sur le bras de levier 12a et s'engage dans le ressort 1212 à une extrémité de celui-ci, tandis que la rotule s'engage dans le ressort à son autre extrémité. La rotule s'appuie sur le fond d'une cavité ménagée dans la pièce 121, dans laquelle le poussoir et le ressort se dépla- cent à l'intérieur de ladite cavité, le bord 12130 du pous- soir pouvant venir buter sur l'une ou l'autre des faces latérales inférieure et supérieure de la cavité. Dans la position de fermeture du contact, figurée au dessin, le bord 12130 est en butée contre la face latérale supérieu- re de la cavité et le ressort assure la pression de contact. Le poussoir et le ressort sont centrés sur un axe A1. Le déclenchement aboutit à une position stable ouverte du contact dans. laquelle le bras 12 est également verrouillé par le mécanisme. - 8 - Lors de l'apparition d'un couple K développé par les forces de répulsion qui s'exercent sur le contact mobile en cas de court-circuit, le poussoir, le ressort et la rotule passent dans une seconde position stable, dans laquelle ils sont centrés sur un axe L2 qui fait un angle a avec A1. Dès que le déclenchement par le mécanisme 43 se produit, la pièce 121 pivote elle-même d'un angle e autour de son axe- 1210, confirmant ainsi l'ouverture du contact et le verrouillage du bras 12 en position d'ouverture. Aux figures 7 à 10, on n'a représenté que les leviers de contact fixe 50 et mobile 51 d'un disjoncteur, de type connu en soi, comportant des ailettes d'extinction d'arc 52. Un électro-aimant 53 permet la commande à distance de l'ouver- ture des contacts mobiles par un signal extérieur. L'armatu- re mobile 54 de cet électro-aimant entraîne en translation un râteau 55 dont la traverse 56 forme une pluralité de coquilles telles que 57 (en nombre égal au nombre des orga- nes interrupteurs). Une seule de ces coquilles a été repré- sentée dans la vue en élévation de la figure 7, o l'on voit que le râteau est relié à l'armature 54 par deux bras, tels que 58. Ceux-ci encadrent le circuit magnétique constitué par l'armature 54 et la demi- culasse fixe 59 et sont attelés à l'armature au moyen de vis pivotantes telles que 60. La traverse 56 comporte une nervure 61 guidée dans une rainure 62 ménagée dans le bottier de l'appareil, comme cela appa- raît à la figure 9, qui est une vue en coupe par un plan perpendiculaire à celui de la figure 7, mais décalée par rapport à l'axe de symétrie de l'électro-aimant. La vue partielle de la figure 8 montre le détail du guidage. La traverse est ainsi guidée en translation parallèle au dépla- cement de l'armature, un rattrapage éventuellement néces- saire s'effectuant grâce aux vis 60. Chaque coquille 57 forme un logement qui reçoit une rotule 63 (figure 10) formée à l'extrémité du levier 50 et centrée sur l'axe X'X de déplacement de l'armature. On voit que l'axe de pivotement 501 du levier 50 est plus rapproché de - 9 - cette rotule que du coude que comporte son bras opposé et au-delà duquel la portion terminale dudit bras opposé est parallèle au levier de contact mobiles Grâce à cette forme et cet agencement du levier de contact fixe, d'une part des forces de répulsion importantes se développent en cas de court-circuit, d'autre part, en cas de commande de l'élec- tro-aimant, le déplacement du contact fixe est important pour une course donnée de l'armature. Enfin, le contact fixe s'ouvre (toujours en cas de co-mmande de l'électroaimant) en glissant sur le contact mobile et il en résulte un effet de cisaillement des amorces de soudure que l'arc pourrait provoquer. Uin inconvénient de cet agencement, par rapport à celui de la figure 1 ou le contact fixe s'ouvre dans une portion de la chambre d'arc comportant des ailettes, est qu'il ne permet pas de placer des ailettes dans l'espace ou s'ouvre le contact escamotable. Pour améliorer le pouvoir de coupure, on prévoit, dans ce mode d'exécution, de faire comporter au levier de contact mobile un organe de verrouillage et de liaison élastique du genre décrit à la figure 6 (non repré- senté à la figure 10), qui permet d'utiliser les forces de répulsion pour faciliter l'ouverture rapide du contact mobile avant déclenchement par un court-circuit. L'appareil décrit fonctionne de la même manière que celui de la figure 2 en commande de l'ouverture du contact escamota- ble par un signal extérieur appliqué à l'électro-aimant. Toutefois, la liaison non élastique entre l'armature et le levier de contact mobile ne permet pas d'obtenir l'ouverture du contact fixe lors d'un court-circuit. Il va de soi que diverses modifications pourront être imagi- nées par l'homme du métier, sans sortir du cadre de l'inven- tion. - 10 - Revendications 1. Disjoncteur comportant au moins un organe inter- rupteur ayant un contact mobile (4) et un contact escamota- ble, ce dernier étant supporté par un levier pivotant (9); des moyens (56-7) de déclencher l'ouverture brusque du contact mobile, un organe d'actionnement électromagnétique (29) comportant un élément mobile (28) en translation sous l'effet d'An- signal de conmmande appliqué audit organe d'actionnement, et un organe de transmission du mouvement de l'élément mobile au contact escamotable, caractérisé en ce que l'organe de transmission (19-20-21-22- 27), rigide et mobile en translation parallèle à l'axe de déplacement de l'élément mobile, est accouplé à une extrémi- té (18) dudit levier pivotant centrée sur ledit axe et que, à son extrémité opposée de contact, ledit levier pivotant (9) présente un bras coudé de manière telle qu'une portion terminale (11) de longueur substantielle dudit bras soit sensiblement parallèle au bras en regard du levier de contact mobile (12) correspondant, l'axe de pivotement (14) dudit levier pivotant (9) étant placé entre son coude (13) et ladite extrémité d'accouplement (18). 2. Disjoncteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de transmission comporte un élément de liaison élastique (20) agencé pour autoriser l'ouverture du contact escamotable (9) sous l'effet des forces de répulsion engendrées en cas de surcharge de courant importante, alors que ledit élément mobile (28) est dans la position dudit organe de transmission qui correspond normalement à la fermeture du contact escamotable. 3. Disjoncteur conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe de transmission comporte un étrier (19), articulé à l'extrémité (18) dudit levier pivotant (9) et entre les branches duquel est placé un ressort de compression (20) qui s'appuie sur une traverse (21) portée par un tiroir isolant (22) muni d'un logement - 11 - (23) de guidage de l'ttrier dans une direction parallèle audit déplacement de l'élément mobile et des moyens (27) de liaison rigide entre ledit tiroir (22) et ledit élément mobile (28), ladite traverse (21) étant disposée pour venir s'appuyer sur le levier pivotant (9) pour provoquer l'ouver- ture du contact escamotable lorsque ledit élément mobile est actionné et pour être déplacée par ledit levier pivotant en comprimant le ressort (20) sans déplacer le tiroir lorsque le contact escamotable s'ouvre sous l'effet desdites forces de répulsion. 4. Disjoncteur conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le levier de contact mobile (12), à son extrémité (12a) opposée au contact, est lui-même couplé au moyen de déclenchement brusque (121) de l'ouverture par l'intermédiaire d'un élément de liaison élastique (1212- 1213), de façon à autoriser l'ouverture du contact mobile sous l'effet desdites forces de répulsion alors que ledit moyen de déclenchement n'est pas encore déclenché. 5. Disjoncteur conforme à la revendication 1, caractérisé par des pinces élastiques (16) de transmission du courant entre ledit levier pivotant (9) et une borne (15) du circuit de puissance correspondant. 6. Disjoncteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe d'actionnement comprend un électro-aimant (29) comportant une culasse fixe (30), une bobine (31) et une armature (28) qui constitue ledit élément mobile, ladite culasse fixe étant solidaire d'un fourreau (36) sur lequel est emmanchée la bobine et à l'intérieur duquel coulisse un noyau (37) solidaire de l'armature, ledit noyau portant des segments (38) permettant un coulissement sans jeu à faible frottement et une pièce d'amortissement (42) étant placée entre le fond (40) du fourreau et l'extré- mité correspondante (41) du noyau. - 12 - 7. Disjoncteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit levier pivotant (9) présente, entre son axe de pivotement et son extrémité d'accouplement, deux coudes agencés pour que l'ouverture du contact escamo- table s'effectue avec un écartement important. 8. Disjoncteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de transmission comprend un râteau (55) comportant deux branches (58) attelées à l'élément mobile (54) et une traverse (56) guidée en trans- lation parallèle au déplacement de l'élément mobile (54) et munie de coquilles (57) formant des logements qui reçoivent des rotules (63) formées à l'extrémité des leviers pivotants (50) et centrées sur l'axe de déplacement de l'armature. 9. Disjoncteur conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que le levier pivotant (50) est agencé pour que le contact fixe s'ouvre en glissant sur le contact mobile.