Brevet FR2618019A1 — publié le 19890113

- 1- RELAIS THERMIQUE. L'invention concerne un relais thermique comportant, d'une part, une multiplicité de bilames logés dans une première cavité d'un boîtier et échauffés par des courants d'un réseau polyphasé qui alimentent une charge, et qui traver- sent un contacteur électromagnétique séparé, placé en série, ces bilames agissant, lorsque ces courants dépassent un certain seuil de façon prolongée, sur un dispositif inter- rupteur à ouverture brusque placé en série avec la bobine.du contacteur et, d'autre part, des moyens de transmission et de sélection du mode de fonctionnement de cet interrupteur entre deux modes de travail à ouvertures brusques, dont l'un s'établit avec une refermeture automatique, et l'autre avec une refermeture commandée par voie manuelle, cet interrup- teur et ces moyens se trouvant placés dans un sous-ensemble électromécanique apte à se loger dans une seconde cavité du boîtier. Ces relais thermiques qui sont utilisés à-très grande échel- le dans les circuits d'alimentation des moteurs polyphasés, dont ils assurent la protection en cas d'apparition de surcharges prolongées, peuvent être illustrés par le brevet français No 2 536 906 de la Demanderesse. -2- Dans cet appareil connu, dont la taille et la fonction n'impliquent pas nécessairement qu'il soit incorporé dans un système d'automatisme complexe, un seul interrupteur est disposé. dans un sous-ensemble amovible. On sait que, dans certains relais thermiques connus, un second interrupteur à fermeture brusque est associé aux moyens de transmission qui actionnent l'interrupteur à ouverture de façon à mettre en évidence l'apparition d'un défaut grâce à son incorporation dans un circuit de signali- sation qui est électriquement indépendant de celui concer- nant la bobine du contacteur. Si l'on souhaite qu'une telle fonction de signalisation soit accomplie par un sous-ensemble électromécanique tel que celui défini ci-dessus, on augmente nécessairement son volume et on se trouve en outre confronté au problème de ne pas surcharger le mécanisme de transmission afin de lui conserver les propriétés de sensibilité qui en font son intérêt. On demande par ailleurs fréquemment que la signali- sation électrique pouvant être communiquée à distance grâce à des conducteurs de grande longueur, soit accompagnée d'une signalisation optique locale qui mette également en évidence l'apparition d'un défaut, et que des moyens de contrôle manuels locaux soient prévus afin de s'assurer du bon fonctionnement du ou des interrupteurs en simulant par voie mécanique l'apparition d'un défaut de courant. L'invention se propose d'apporter à un sous-ensemble de relais thermique dont la constitution répond à celle mentionnée ci-dessus, des perfectionnements qui soient de nature à lui faire conserver des dimensions relativement réduites, tout en n'introduisant pas de frottements supplé- mentaires notables lors de l'incorporation d'un interrup- teur de signalisation à fermeture et en offrant par ailleurs au montage, une grande simplicité de contrôle dimensionnel et visuel. -3- L'invention parvient à ce résultat grâce au fait que paral- lèlement à une cloison portant dans sa région supérieure une première paire de bornes associées à l'interrupteur d'ouver- ture et une seconde paire de bornes associées à l'interrup- teur de signalisation, sont disposées les deux pièces de contact mobiles de ces interrupteurs qui présentent, d'une part, des axes de pivotement et, d'autre part, des points d'actionnement recevant les poussées et relâchements d'une pièce mobile commune, formant sensiblement un parallélo- gramme déformable dans lequel les deux ressorts de passage de point mort sont simultanément, l'un tendu et l'autre détendu lors d'un déclenchement. L'invention, ainsi que d'autres mesures propres à conférer au sousensemble nu une grande facilité de montage, et au relais thermique complet une disposition rigoureuse de ses différents constituants, seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous, et à l'examen des huit figures annexées qui illustrent: à la figure 1, un schéma de principe du relais thermi- que dans lequel a été représentée la manière dont ses principaux éléments fonctionnels sont géographique- ment séparés; à la figure 2, un schéma électrique de branchement du relais; à la figure 3, un autre schéma de principe du relais représentant, de manière plus réelle, la disposition des éléments fonctionnels; à la figure 4, une vue avant en élévation de la dispo- sition des pièces de contact fixes et mobiles placées sur une face avant de cloison appartenant à un sous- ensemble amovible; -4- à la figure 5, une vue de côté du relais thermique montrant un mode préféré d'arrangement et de localisa- tion du sous-ensemble amovible portant l'équipage de contacts à la figure 6, une vue arrière du relais thermique montrant des organes placés sur une face arrière d'une cloison du sous-ensemble; à la figure 7, une vue arrière du sous-ensemble montrant des éléments de transmission de réglage et de déclenchement brusques venant se superposer à ceux de la figure 6; et à la figure 8, une vue en perspective partielle d'une partie du boîtier du relais montrant la cavité desti- née à recevoir le sous-ensemble et des détails de formes propres à coopérer avec des pièces de bornes. Un relais thermique 1 représenté schématiquement à la figure 1, comprend un boîtier isolant 2 à l'intérieur duquel se trouve ménagées deux cavités 3, 23 séparées par une cloison 45. Dans la cavité 23 sont placés trois bilames 4, 6, 8 qui sont respectivement reliés à des broches d'entrée 5, 7, 9 et à des bornes de sortie de courant 10, 11, 12; les extrémi- tés libres de ces bilames coopèrent de façon connue avec un système de réglettes parallèles 13 qui est apte à recevoir et exploiter tant des déflexions identiques de bilames également échauffés que des déflexions différentes de bilames échauffés de façon dissymétrique. En réponse à des défauts de courant parcourant une charge placée en série, ce système 13 transmet un mouvement par sa sortie mécanique 22 à des moyens de transmission 14 se trouvant disposés sur ou dans un sousensemble amovible 20 qui est disposé dans la cavité 23. Un tel système comporte, de préférence, un dispositif à déclenchement brusque 46, un moyen de signalisation mécanique 15 des états de ce dernier, - 5- un sélecteur de mode de fonctionnement 16 pour mettre en ouvre, soit un mode de fonctionnement à réarmement manuel, soit un mode de fonctionnement à réarmement automatique, un organe de test ou de contrôle 18 qui permet d'appliquer aux moyens de transmission une simulation mécanique d'un défaut de courant, et un bouton de réglage de l'intensité 17 nomi- nale de fonctionnement. La sortie mécanique de ce mécanisme de transmission 46 transmet par un moyen de liaison 21 des déplacements à un jeu de deux interrupteurs 27, 28 qui est par exemple géomé- triquement séparé du mécanisme par une cloison 47 du sous- ensemble 20. Un organe de commande tel qu'un bouton-poussoir de contrôle 19 distinct, permet à tout instant d'opérer l'ouverture d'un interrupteur 28 se trouvant normalement à l'état fermé. Qu'il soit séparé ou non, ce jeu d'interrupteurs comprend un interrupteur à fermeture 27 ayant des bornes de raccordement 33, 34 et un interrupteur à ouverture 28 ayant des bornes , 36, le premier de ceux-ci se trouvant par exemple placé dans un circuit de signalisation à distance 50, et le second se trouvant généralement placé en série dans un circuit de commande 51 avec une bobine d'électro-aimant 52 appartenant à un contacteur 53 dont les interrupteurs 54, 55, 56 sont placés en série avec les bilames et avec un moteur 57 ou autre charge, voir la figure 2. Selon une disposition préférée 60, visible à la figure 3, o les mêmes repères sont repris et accompagnés d'un indice, pour représenter de façon schématique plus réaliste un relais thermique comparable au précédent, les organes 15', 16', 17', 18', 19' et les bornes 33', 34', 35', 36' des interrupteurs sont accessibles sur une même face supérieure 58 du boîtier de relais 59. -6- Ainsi qu'on peut l'observer à la figure 1, les pièces de contact mobiles 37, 39 des interrupteurs à rupture brusque 27, 28 coopérant avec les pièces de contact fixes 38, 40 reçoivent en des points 31, 32 l'action de moyens de liaison 21 de la sortie mécanique qui leur font effectuer des mouve- ments oscillants autour de pivots 29, respectivement 30. Selon le mode de réalisation de l'invention, représenté figure 4, ces moyens 21, ces points 31, 32 et ces pivots 29, 30 suivent sensiblement les contours d'un parallélogramme déformable 41 dont la base fixe se retrouve en 42 et son côté parallèle mobile en 43; cette mobilité provient de la liaison entre ce dernier et les moyens 21 et de la liaison entre ces moyens 21 et le dispositif 46, voir figures 1 et 4. On remarque également sur cette figure 1 que l'interrupteur 28 peut faire l'objet d'une ouverture manuelle volontaire grâce à la présence d'un poussoir 19 dont l'actionnement n'entraîne pas la fermeture de l'interrupteur 27; ce pous- soir permet de provoquer une ouverture volontaire du circuit de commande 51 du contacteur 53 associé au relais thermique 1, voir figure 2. En se reportant à la figure 4, qui correspond à une phase de fonctionnement intermédiaire, o un exemple de réalisation matérielle 65 est représenté en utilisant partiellement les mêmes références que celles de la figure 1, on constate que les deux interrupteurs à rupture brusque 27, 28 font chacun appel à une disposition à passage de point mort mettant en oeuvre des ressorts de traction 66, respectivement 67, qui sont ancrés, d'une part, dans des équerres 68, respective- ment 69, au voisinage de sillons 71, respectivement 72, aptes à recevoir des couteaux 73, respectivement 74, dispo- sés aux extrémités des pièces mobiles 37, 40 en forme de levier et sont, d'autre part, ancrés en des points appro- priés de ces leviers. -7- Ces équerres, ainsi que des équerres 75, 76 portant les contacts fixes 38, 39, sont repliées à partir de conducteurs plats 77, 78, respectivement 79, 81, dont les extrémités opposées sont cambrées pour former des plages de raccorde- ment électrique 82, 83, respectivement 84, 85, pour les bornes 33, 34, respectivement 35, 36. Une réglette guidée 70, pouvant se déplacer parallèlement à un plan passant par les couteaux, se trouve placée entre deux points 31, 32 des leviers de contact, l'un de ces points recevant un appui communiqué au talon 86 par le ressort 66 du levier 37 en sens -D-, tandis que l'autre talon 87 communique une poussée au levier 40 dans le même sens, lorsque le mécanisme 46 agit dans le même sens. Il apparaît clairement que lorsque sous l'action du mécanis- me 46, cette réglette se déplacera en sens -D- lors de l'apparition d'un défaut, l'interrupteur 27 qui était ouvert se fermera, tandis que l'interrupteur 28 qui était fermé s'ouvrira. Ce mouvement simultané de la réglette et des leviers identi- ques 37, 40 permet de communiquer au levier 40 non seulement la force de percussion qui a été communiquée à la réglette par le mécanisme 46, mais encore celle qui est fournie par le ressort 66 du levier 37. Cette disposition procure donc un équilibrage dynamique des leviers, ainsi qu'un allègement des forces devant être développées par le mécanisme 46 pour ouvrir l'interrupteur 28. On tiendra compte, par ailleurs du fait que, lorsque la réglette 70 n'a pas été actionnée par le mécanisme 46, et que le levier 37 se trouve donc dans la position illustrée en pointillés, les positions relatives du couteau, du ressort, et de ce levier, ne confèrent pas à ce dernier une position stable au-delà du point mort, ceci est également vrai dans un sens opposé pour le levier 40 lorsque celui-ci prend sa position en pointillés. - 8 - Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif d'interrupteurs selon les figures 4 et 5, les pièces 77, 79, 81, 78 recevant les leviers mobiles et respectivement les contacts fixes 37, 40 sont fixées sur la surface 89 d'une cloison 86 appartenant au sousensemble amovible 80 en occupant un volume 92 visible à la figure 5, tandis que les bornes 33, 34, 35, 36 se retrouvent dans la région supérieu- re 87 du sous-ensemble qui est voisine de la région supé- rieure 90a du boîtier du relais 90. Le mécanisme à percussion 46, faisant appel à un dispositif à passage de point mort, ainsi que la réglette 70 sont disposés contre la face opposée 91 de la cloison 86 dans un volume 93. Ce dernier volume 93 du sousensemble est par ailleurs occupé, voir figure 6, par un sélecteur de mode 16 qui consiste ici en un poussoir orientable servant à la sélection du mode de fonctionnement, par l'organe rotatif de réglage d'intensité 17 représenté en pointillés, par un poussoir de simulation de défaut 18, par le bouton-poussoir d'ouverture volontaire 19, et par une pièce colorée 15 qui constitue le voyant d'état, et qui est portée par un organe mobile du mécanisme 46. Ces diverses pièces sont disposées dans des logements appro- priés, qui sont ménagés entre des portions saillantes de la cloison, telles que 94, 95, 96, 97, voir figure 6. En se reportant à la figure 4, on remarque qu'une extrémité 92 de la réglette 70 se présente dans son mouvement de sens -D- en regard d'une surface à deux niveaux 98, 99 séparés par une rampe 65, et appartenant au poussoir orientable et coulissant (sélecteur de mode 16). Selon que ce poussoir se trouve dans l'état ou position A, qui arrête l'extrémité 92 avant que le point mort du mécanisme 46 soit dépassé, ou dans l'état M pour lequel ce point mort est dépassé de façon stable, on obtient (après refroidissement des bilames) les modes de fonctionnement à réarmement automatique ou, respec- tivement, à réarmement manuel. -9- Le réarmement manuel est opéré lorsque, l'extrémité 92 étant en contact avec la surface 99, on exerce manuellement sur le sélecteur de mode 16 une poussée de sens -G- qui, grâce au passage de cette extrémité contre la rampe 65, provoque un mouvement de la réglette 70 de sens opposé à -D-. Dans les deux cas possibles de réarmement manuel ou automa- tique, un refroidissement insuffisant des bilames, qui n'interdit pas ce mouvement de la réglette, empêche néan- moins d'établir le changement d'état du mécanisme 46. Un exemple de réalisation 100 du dispositif de transmission à percussion 14 est représenté à la figure 7, o l'on constate que le bouton de réglage rotatif d'intensité 17 est associé à une came 101 dont la position angulaire définit celle d'un bilame de compensation cambré en forme de V ou de U, 102 qui est pivoté en 103 dans le corps 104 de sous- ensemble 80 et dont l'extrémité 105 donne une orientation particulière à un levier de support 106 pivoté en 107 égale- ment dans le corps. Une extrémité 108 de ce levier de support porte une articu- lation 109 autour de laquelle peut osciller un levier de commande 110 dont une extrémité 111 coopère avec le système de réglettes différentielles 13 pour en transmettre le déplacement à une extrémité opposée 112; cette dernière est placée en regard d'un levier de transmission 113 qui est pivoté dans le corps en 114 et dont l'extrémité 115 reçoit l'une des extrémités d'un ressort de traction 116 dont l'autre extrémité est accrochée à une bascule bistable 118 se trouvant pivotée à l'aide d'un couteau 119 dans le corps, le levier 113 se trouve donc placé en traction permanente. L'équipage mobile bistable à passage de point mort 46 comprend, par suite, les organes 113, 115, 116, 118 ainsi qu'un prolongement 120 de la bascule 118 dont l'extrémité coopère sans jeu avec une encoche appropriée 121 de la réglette 70. - 10 - Un déplacement angulaire en sens w du bilame de compensation 102 résultant de la rotation du bouton 17, augmente donc l'intervalle -e- qui sépare l'extrémité 112 du levier de commande 110, et le levier de transmission 113, ce qui a pour effet d'élever le seuil de l'intensité de déclenchement. Comme il ressort clairement de la figure 4, les pièces fixes conductrices 77, 78 et 81, 79 présentant les équerres 68, 69, ou recevant respectivement les contacts fixes 38a, 39a' circulent parallèlement à une direction G et perpendiculai- rement à une direction D qui est elle-même parallèle à celle du déplacement de la réglette. Ces pièces sont fixées sur la face 89 par exemple à l'aide de rivets tels que 139, 141, 142, 143 et sont alignées par coopération d'ergots et/ou de rainures avec le corps 104 du sousensemble 80. On peut avantageusement substituer à des rivets des portions repous- sées et creuses de ces pièces, dont les extrémités seront serties. Les extrémités opposées repliées 82, 84, respectivement 83, , de ces pièces fixes munies de bornes 33, 36, respective- ment 34, 35, présentent des profils en forme de T inversé 131, 132, 133, 134 qui viennent s'engager dans des logements ajustés de formes correspondantes 135, 136, 137, 138 qui appartiennent à la cavité 3 du boîtier 90 recevant le sous- ensemble 80 et qui sont séparés par des cloisons d'isolement et de raidissement 144, 145, 146. Ces mesures confèrent au sous-ensemble, non seulement une localisation géométrique précise et stable par rapport aux réglettes différentielles 13, portées elles-mêmes par le bottier, mais concourent également à rendre les bornes soli- daires de celui-ci pour écarter des possibilités de déforma- tion des pièces fixes au moment du vissage de ces bornes; un couvercle 90' vient appliquer le sous-ensemble en fermant la cavité 3. 26 180 19 - ll - Revendications 1. Relais thermique comportant, d'une part, une multiplicité de bilames logés dans une première cavité d'un boîtier et échauffés par des courants d'un réseau polyphasé qui alimentent une charge, et qui traversent un contacteur électromagnétique séparé, placé en série, ces bilames agissant, lorsque ces courants dépassent un certain seuil de façon prolongée, sur un dispositif interrupteur à ouverture brusque placé en série avec la bobine du contacteur et, d'autre part, des moyens de transmission et de sélection du mode de fonctionnement de cet interrupteur entre deux modes de travail à ouverture brusque, dont l'un s'établit avec une refermeture automatique, et l'autre avec une refermeture commandée par voie manuelle, cet interrupteur et ces moyens se trouvant placés dans un sous-ensemble électromécanique apte à se loger dans une seconde cavité du bottier, caractérisé en ce que, parallèlement à une cloison (86) de ce sousensemble (80) portant dans sa région supérieure (87) une première paire de bornes (35, 36) associées à un inter- rupteur d'ouverture (28) et une seconde paire de bornes (33, 34) associées à un interrupteur de signalisation (27), sont disposées les deux pièces de contact mobiles (37, 38) de ces interrupteurs qui présentent, d'une part, des axes de pivo- tement (73, 74) et, d'autre part, des points d'actionnement (31, 32) recevant les poussées et relâchements d'une pièce mobile commune (70), formant sensiblement un parallélogram- me déformable (41) dans lequel deux ressorts (66, 67) de passage de point mort sont simultanément, l'un tendu et l'autre détendu lors d'un déclenchement. 2. Relais thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette cloison (86) reçoit sur une surface sensiblement plane (89) les bornes (33...36), les pièces (37, 38) et des pièces conductrices fixes (77, 79, 81, 78), ces dernières circulant sensiblement parallèlement vers la région supérieure (87) et portant, dans des équerres repliées, des rainures (29, 30) aptes à recevoir des - 12 - couteaux de pivotement (73, 74) des contacts mobiles, tandis qu'une surface opposée (91) de cette cloison sert de guide à une réglette (70) qui est placée perpendiculairement auxdites pièces fixes (77, 78, 79, 81). 3. Relais thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un volume (93) de ce sous-ensemble (80) limité par cette surface opposée (91) et par des nervures (94, 95, 96, 97) reçoit les pièces mobiles (113, 116, 118) formant un dispositif à ouverture brusque (46) dont la sortie (120) coopère avec la réglette (70). 4. Relais thermique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un volume (93) de ce sous-ensemble (80) limité par cette surface opposée (91) et par des nervures (94, 95, 96, 97) reçoit les pièces ajustables (16, 17) du relais ainsi que celles (15) servant à la signalisation, à la simulation de défaut (18), au réarmement manuel (16), et à la commande d'ouverture volontaire (19) du circuit de commande (51) d'un contacteur associé (53). 5. Relais thermique selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des portions repliées (82, 84; 83, 85) des pièces fixes conductrices munies de bornes (33, '36; 34, 35) dans des régions opposées aux rainures (29, 30) respectivement aux contacts fixes (38a, 39a), présentent des profils en forme de T inversé (131, 132, 133, 134).