Brevet FR2599195A1 — publié le 19871127

CAPTEUR DE COURANT POUR UN DECLENCHEUR STATIQUE L'invention est relative à un déclencheur statique d'un disjoncteur électrique ayant sur chacun des conducteurs de phase un capteur de courant à tore amagnétique fournissant un signal de faible puissance, représentatif du courant parcourant le conducteur associé et un transformateur de courant à circuit magnétique, traversé par ledit conducteur et portant un enroulement secondaire, ledit déclencheur comprenant un bloc électronique de traitement dudit signal pour émettre un ordre de déclenchement', lors de l'apparition d'un courant de défaut, à un relais de déclenchement, ledit bloc électronique étant alimenté par ledit transformateur de courant. Les transformateurs de courant à circuit magnétique engendrent un signal utilisable pour la mesure du courant et pour l'alimentation des circuits électroniques de traitement et du relais de déclenchement. Le fonctionnement est déterminé par la courbe de magnétisation du circuit magnétique, lequel est saturé lorsque le courant dépasse un seuil prédéterminé. Dans la zone où le circuit magnétique n'est pas saturé, le signal délivré par le transformateur de - courant est proportionnel au courant parcourant le conducteur et il peut être utilisé pour la mesure de ce courant. Dès que le circuit magnétique est saturé, le fonctionnement n'est plus linéaire et la mesure est faussée.Il a déjà été proposé de dissocier les fonctions de mesure et d'alimentation en utilisant d'une part un capteur de courant à tore amagnétique, évitant les phénomènes de saturation et un transformateur de courant à circuit magnétique fournissant la puissance d'alimentation nécessaire au déclencheur. Le capteur de courant à tore amagnétique délivre un signal proportionnel à la dérivé du courant d'une grande précision, qui par simple intégration, fournit le signal image du courant parcourant le conducteur primaire L'emploi de deux capteurs indépendants complique le montage et les connexions du déclencheur. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un capteur monobloc à capteur de courant à tore amagnétique et à transformateur de courant circuit magnétique incorporé dans un même ensemble. Le déclencheur statique selon la présente invention est caractérisé en ce que ledit capteur et ledit transformateur sont disposés coaxialement dans un même réceptacle pour former un ensemble monobloc ayant une ouverture centrale pour le passage dudit conducteur dans l'axe du réceptacle. Le montage du capteur dans le disjoncteur, notamment à boitier moulé ou l'échange du capteur pour un changement de calibre du disjoncteur sont notablement simplifiés par l'ensemble monobloc. I1 suffit en effet d'enfiler le capteur sur le conducteur de phase et de raccorder les conducteurs de sortie du capteur. Selon un développement important de l'invention, le réceptacle constitue également un moule pour la coulée d'une résine d'enrobage. Le réceptacle contenant la résine moulée forme un bloc solide évitant toute détérioration des composants. Le tore amagnétique est du type ouvert, constitué par un support flexible portant un enroulement à spires jointives. La forme en tore est obtenue par flexion du support, lors de la mise en place dans le receptacle qui présente un logement torique qui maintient le support avant son enrobage. Le capteur amagnétique comporte d'une manière bien connue un conducteur de retour, lequel est également logé dans le réceptacle, au-dessus du tore pour être solidarisé à ce dernier lors de l'enrobage. Le transformateur de courant à circuit magnétique est en forme de cadre rectangulaire présentant sur une de ses branches une bobine constituant l'enroulement secondaire.Le tore amagnétique et le circuit magnétique sont disposés coaxialement autour d'une ouverture centrale, susceptible d'être traversé par le conducteur de phase qui constitue le conducteur primaire du capteur amagnétique et du transformateur de courant. Les connexions électriques entre les conducteurs de sortie et les bobinages du capteur sont facilitées par la présence de picots solidaires du réceptacle. Les extrémités des conducteurs sont soudées à ces picots de raccordement dans une zone remplie ultérieurement par la résine d'enrobage. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné a titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation d'un capteur selon l'invention - la figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant le réceptacle du capteur - la figure 4 est une vue du tore magnétique bobiné - la figure 5 est une vue en élévation du transformateur de courant à circuit magnétique - la figure 6 est une vue partielle en coupe du capteur selon l'invention, montrant le systeme de connexion des conducteurs de sortie ;; - la figure 7 montre le schéma électrique unipolaire d'un disjoncteur à déclencheur statique selon 11 invention. Sur les figures, un conducteur de phase 10 d'un disjoncteur électrique 12 traverse une ouverture centrale 16 d'un capteur désigné par le repère général 14. Le capteur 14 comporte d'une part un transformateur de courant 18 à circuit magnétique 20 et d'autre part un capteur de courant 22 à tore amagnétique 24. Le capteur amagnétique délivre un signal à un bloc de traitement électronique 26 qui émet un ordre de déclenchement appliqué à un relais 28 du disjoncteur 12, lorsque le signal dépasse des seuils prédéterminés . Le transformateur de courant 18 fournit l'énergie d'alimentation du bloc électronique 26 et du relais de déclenchement 28. L'ensemble constitue un déclencheur statique à alimentation séparée d'un type bien connu des spécialistes. En se reportant plus particulièrement aux figures- 4 à 6, on voit que le capteur amagnétique 22 comporte un tube de support flexible 30 en une matière synthétique isolante portant un bobinage 32 à spires jointives régulièrement réparties sur toute la longueur du support 30. Le capteur amagnétique 22 comporte un conducteur de retour 34 dont les extrémités sont soudées à des picots de raccordement 36, 38. Les extrémités du bobinage 32 sont soudées d'une marnière analogue respectivement aux picots 36 et à un picot 40. Le transformateur de courant 18 comprend le circuit magnétique 20, en forme de cadre retangulaire, dont l'une des branches porte un bobinage 42, dont les extrémités sont soudées à des picots de raccordement 44, 46.Aux picots 38, 40, sont soudés des conducteurs de sortie 50, 52, du capteur amagnétique 22 et aux picots 44, 46, sont soudés des conducteurs de sortie 54, 56, du transformateur de courant 18. La section de fer du circuit magnétique 20 varie en fonction du calibre du disjoncteur. Le capteur amagnétique 22 et le tranformateur de courant 18 sont tous deux logés dans un réceptacle 58 en matière plastique moulée en forme de cuvette présentant une ouverture centrale 16. Le fond du réceptacle 58 comporte un logement circulaire 60 dans lequel est logé le capteur amagnétique 22. La circonférence du logement circulaire 60 correspond sensiblement à la longueur du support 30 de façon à abouter sensiblement les extrémités de ce support 30, lors de la mise en place dans le logement 60. Le logement 60 impose au support 30 une forme torique, ainsi qu'au conducteur de retour 34, posé sur le tore amagnétique 24. Le logement circulaire 60 entoure coaxialement l'ouverture centrale 16 du réceptacle 58. Le réceptacle 58 comporte un deuxième logement 62, susceptible de recevoir à emboîtement le transformateur de courant 18.Le logement 62 est disposé coaxialement à l'ouverture 16 qu'il encadre en étant légèrement décalé dans la direction axiale, par rapport au logement circulaire 60. Les picots 36, 38, 40 ; 44, 46, sont insérés dans des trous borgnes 66, de la paroi du réceptacle 58, le raccordement à ces picots étant réalisé, soit après la mise en place du capteur 22 et du transformateur 18 ou éventuellement à l'extérieur du réceptacle 58. Le réceptacle 58 présente un fond supérieur ouvert 64, permettant la coulée d'une résine d'enrobage, le réceptacle 58 constituant un moule si l'on prend soin de le disposer de la manière représentée à la figure 2 dans la position d'orientation du fond ouvert 64 vers le haut. On voit sur. cette figure 2 que le capteur 22 et le tranformateur 18 sont totalement à l'intérieur du réceptacle 58 en forme de cuvette, ainsi que les.picots et les fils de connexion. Après remplissage du réceptacle 58 par la résine d'enrobage, seuls les conducteurs de sortie 50 à 56 sortent du bloc constitué par le réceptacle 58 et la résine, ce bloc présentant une ouverture centrale 16 pour le passage du conducteur de phase 10. L'enrobage assure la protection mécanique et électrique des composants du capteur 14, lequel peut être préfabriqué et stocké en vue du montage dans un disjoncteur. L'invention s'étend bien entendu aux variantes de réalisation, notamment à celles dans laquelle la forme du support amagnétique 30 ou du circuit magnétique 20 serait différente ou celle encore dans laquelle la position respective du capteur amagnétique 22 et du transformateur de courant 18 à l'intérieur du réceptacle 58 serait différente. REVENDICATIONS 1. Déclencheur statique d'un disjoncteur électrique ayant sur chacun des conducteurs de phase (10) un capteur de courant (22) à tore amagnétique (24) fournissant un signal de faible puissance, représentatif du courant parcourant le conducteur (10) associé et un transformateur de courant (18) à circuit magnétique (20) traversé par ledit conducteur (10) et portant un enroulement secondaire (42), ledit déclencheur comprenant un bloc électronique (26) de traitement dudit signal pour émettre un ordre de déclenchement, lors de l'apparition d'un courant de défaut à un relais de déclenchement, ledit bloc électronique étant alimenté par ledit transformateur de courant (18), caractérisé en ce que ledit capteur (22) et ledit transformateur (18) sont disposés coaxialement dans un même réceptacle (58) pour former un ensemble monobloc ayant une ouverture centrale (16) pour le passage dudit conducteur (10) dans l'axe du réceptacle. 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réceptacle (58) en forme de cuvette aplatie à fond ouvert (64) perpendiculaire audit axe, constitue un moule d'une résine d'enrobage dudit capteur (22) et du transformateur (18) de courant. 3. Déclencheur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit réceptacle (58) est en matière plastique moulée et est quasi rempli par la résine d'enrobage après mise en place dudit capteur (22) et dudit transformateur (18) dont seuls les fils de connexion (50, 56) sortent du bloc constitué par le réceptacle et la résine durcie. 4. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur (22) comporte un support flexible (30) amagnétique ouvert, sur lequel est bobiné régulièrement l'enroulement secondaire (32) et que ledit réceptacle (58) présente dans le fond fermé un logement (60) annulaire recevant et maintenant ledit support flexible en forme de tore. 5. Déclencheur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit capteur (22) comporte une spire de retour (34) logée dans ledit logement annulaire (60). 6. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce- que ledit transformateur de courant (18) comporte un circuit magnétique (20) en forme de cadre rectangulaire, dont l'une des branches porte une bobine (42) constituant l'enroulement secondaire et que ledit réceptacle (38) présente un logement rectangulaire (62) recevant ledit circuit magnétique (20) et la bobine associée (42). 7. Déclencheur selon -l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur et ledit transformateur (18) sont juxtaposés avec un faible décalage dans la direction axiale du réceptacle (58). 8. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réceptacle (58) porte des picots (36, 40 ; 44, 46) métalliques auxquels sont raccordés les extrémités des enroulements secondaires dudit capteur (22) et dudit transformateur (18) et les fils (50, 56) de connexion externe.