Brevet FR2622740A1 — publié le 19890505

Les mécanismes de manoeuvre et les modules de dé- clenchement de disjoncteurs en boîtier moulé évoluent con- tinuellement dans un sens qui vise à l'automatisation com- plète du processus d'assemblage des disjoncteurs. Le brevet des E.U.A. n 4 622 530 décrit un tel disjoncteur en boîtier moulé. Le "rendement d'étalonnage", c'est-à-dire le nombre de disjoncteurs qui passent avec succès un test d'étalonnage de disjoncteur en chaine de fabrication, pour des disjonc- teurs assemblés conformément aux techniques décrites dans ce brevet, est supérieur à 95%. Le dispositif de verrouillage à rendement d'étalonnage élevé pour le disjoncteur, qui est intercalé entre le module de déclenchement du disjoncteur et son mécanisme de manoeuvre, est conçu de façon à minimiser les différences concernant la force de verrouillage que pro- duit le mécanisme de verrouillage du disjoncteur. Le brevet des E.U.A. n 4 679 016 décrit l'utili- sation du dispositif de verrouillage à rendement d'étalonna- ge élevé précité, avec des disjoncteurs qui comportent un mécanisme de manoeuvre qui est conçu pour une fabrication rapide. L'alignement de précision des composants du disjonc- teur, par assemblage par des techniques de robotique, dimi- nue les tolérances qui existeraient par ailleurs entre les divers composants, dans le cas de l'assemblage manuel. L'alignement précis des composants du disjoncteur, ainsi que la configuration de verrouillage perfectionnée, diminuent encore davantage le nombre de disjoncteurs qui sont rejetés à la suite du processus d'étalonnage en chaîne de fabrica- tion. On pourra se référer pour plus de détails aux deux brevetsprécités. La demande de brevet des E.U.A. n 941 974, dépo- sée le 15 décembre 1986, décrit l'élimination de la tresse conductrice flexible du disjoncteur qui est par ailleurs nécessaire pour connecter les modules de déclenchement à bi- lame au doigt de contact mobile du disjoncteur. La force de retenue qui s'exerce sur la bilame mobile lorsque de telles tresses conductrices sont connectées, peut perturber l'éta- lonnage thermique du disjoncteur. Le brevet des E.U.A. n 4 630 019 décrit un le- vier de commande intermédiaire qui est fixé à une partie re- lativement fixe d'une bilame de façon à permettre le réglage de celle-ci sans appliquer un effort excessif à la partie mobile de la bilame. On a déterminé depuis lors que les variations qu'on observe entre des modules de déclenchement à bilame qui sont utilisés dans des disjoncteurs, sont liéesà la dif- ficulté de souder exactement au même endroit la bande de bilame sur l'élément chauffant. Ceci change le point d'appui auquel la bilame exerce sa foroe motrice sur la barre de dé- clenchement du disjoncteur, et donc la force qui lui est ap- pliquée. Le soudage de la bilame sur l'élément chauffant a par ailleurs pour effet d'appliquer à la bilame une con- trainte thermique excessive, ce qui provoque un changement des caractéristiques de la bilame. Ceci introduit des er- reurs en ce qui concerne la région active de la bilame qui est disponible pour réagir à des valeurs de surintensité prédéterminées pendant le processus d'étalonnage du disjonc- teur. Un but de l'invention est donc de procurer une structure de module de déclenchement à bilame dans laquelle la région active de la bilame ne soit pas affectée par des conditions de contraintes thermiques excessives se produi- sant pendant le processus de soudage. Un but supplémentaire de l'invention est de fixer la position exacte du point d'appui le long de la bilame. Conformément à l'invention, un élément de déclen- chement à bilame comporte un élément chauffant métallique conducteur qui lui est soudé à une extrémité. Une saillie hémisphérique est formée sur l'élément chauffant métallique conducteur pour venir en contact avec la bilame en un point situé entre la région soudée de la bilame et son extrémité libre opposée. La saillie hémisphérique exerce une con- trainte mécanique sur la bilame pour minimiser l'effet de la contrainte thermique pendant l'opération de soudage, et elle fixe de façon précise le point d'appui auquel la bilame réagit de façon à se déformer en fonction de la température. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent respectivement Figure I: une vue de côté avec certaines parties enlevées d'un disjoncteur en boîtier moulé qui utilise un module de déclenchement à bilame à chauffage direct conforme à l'invention; Figure 2: une vue de côté avec certaines parties enlevées d'un disjoncteur en boîtier moulé utilisant un mo- dule de déclenchement à bilame à chauffage indirect conforme à l'invention; Figure 3: une vue en perspective de dessus, en projection isométrique, du module de déclenchement à bilame à chauffage indirect de la figure 2, avant l'assemblage; Figure 4A: une vue de côté d'un module de dé- clenchement à bilame à chauffage direct conforme à l'art antérieur; et Figure 4B: une vue de côté du module de déclen- chement à bilame à chauffage direct de la figure 1, conforme à l'invention. La figure 1 montre un disjoncteur en bottier mou- lé 10 qui comprend un capot 11 et un bottier 12, avec cer- taines parties du boîtier et du capot enlevées pour montrer les composants qui sont contenus à l'intérieur. Les compo- sants comprennent un contact fixe 13 et un contact mobile 14 fixé à un mécanisme de manoeuvre 16 au moyen d'un doigt de contact mobile 15. Le blocage qui est établi entre le levier 21 et le système de verrouillage 20 empêche le méca- nisme de manoeuvre d'entraîner le doigt de contact mobile et le contact mobile vers la position ouverte, sous l'effet de la force que produisent une paire de puissants ressorts de manoeuvre 17. On trouve une explication du fonctionnement du système de verrouillage dans le brevet des E.U.A. n 4 622 530 précité. La borne de charge 18 est connectée à un circuit externe de distribution d'énergie, de façon que le courant du circuit passe par un module de déclenchement à chauffage direct 40, constitué par une lame de charge 25, et chauffe directement la bilame 22, après quoi le courant passe par une tresse de contact 23 pour se diriger vers le doigt de contact mobile 15 et les contacts 13, 14, et la vis de borne du côté du réseau électrique, 19. Lorsqu'une condi- tion de surintensité apparaît, la bilame 22 qui est chauffée directement vient en contact avec la barre de déclenchement 24, pour faire jouer les articulations du mécanisme de ma- noeuvre de façon à séparer les contacts. Au moment de la sé- paration des contacts, l'arc qui apparaît entre eux est ra- pidement éteint dans la cheminée d'arc 27, pour interrompre complètement le courant dans le circuit. Le mécanisme de ma- noeuvre est commandé séparément au moyen d'un bouton de ma- noeuvre 28, représenté avec les contacts dans leur état fer- mé. Pour fixer de façon précise la température à laquelle la bilame à chauffage direct 22 réagit à de telles conditions de surintensité, une saillie hémisphérique 26 est formée sur la lame de charge 25, d'une manière qu'on décrira ci-après de façon plus détaillée. La figure 2 représente un disjoncteur en bottier moulé 10 qui comporte une borne de charge 18 qui est con- nectée à la vis de borne du côté du réseau électrique, 19, à des contacts 13, 14 et au doigt de contact mobile 15, par l'intermédiaire d'un support de contact 31. Cette configu- ration n'exige pas une tresse conductrice flexible comme celle décrite précédemment en relation avec la bilame à chauffage direct 22. Comme décrit dans la demande de brevet des E.U.A. n 941 974 précitée, une lame de contact 32 est directement connectée au doigt de contact mobile 15 et est connectée à l'élément chauffant 30 au moyen d'un conducteur fixe 33. L'élément chauffant est connecté à la borne de charge 18 au moyen d'une lame de charge 25, et la bilame à chauffage indirect 29 vient en contact avec une saillie hémisphérique similaire 26 qui est formée sur l'élément chauffant 30. On décrira ci-après de façon plus détaillée la disposition de la saillie 26 et sa fonction en relation avec la réponse précise de la bilame à chauffage indirect 29. Le disjoncteur fonctionne d'une manière similaire à celle du disjoncteur à chauffage direct qui est représenté sur la figure 1, et le fonctionnement fait intervenir un mécanisme de manoeuvre 16 qui agit sur un dispositif de ver- rouillage 20 au moyen d'un levier 21. Le module de déclen- chement à chauffage indirect 41 comprend la lame de charge , l'élément chauffant 30 et la bilame à chauffage indi- rect 29, qui sont assemblés au support de doigt de contact 31 de la manière qui apparait le plus clairement sur la fi- gure 3 à laquelle on va maintenant se référer. Sur la figure 3, le support de doigt de contact 3i est formé à partir d'une seule plaque de métal de façon à définir une paire de lames de doigt de contact 32, orien- tées verticalement, avec une paire correspondante d'encoches formées sur une surface supérieure de ces lames. On monte le doigt de contact mobile 15 sur le support de doigt de contact 31 en plaçant l'axe de pivotement 34 dans les enco- ches 35, et le doigt de contact mobile est maintenu en po- sition au moyen du ressort de retenue de contact 36. Un conducteur fixe 33 consiste en une barre de cuivre coudée, avec la partie verticale de la barre formant l'élément chauffant 30, et avec la partie horizontale de la barre di- rectement soudée oubrasée sur le support de doigt de contact 31. La saillie hémisphérique 26 est formée à proximité de la surface supérieure de l'élément chauffant, par une opération d'emboutissage de métal, et la bilame à chauffage indirect 29, comportant un décrochement 44 formé face à la saillie, est soudée sur la surface supérieure de l'élément chauffant. La lame de charge 25, à laquelle est fixée la borne de char- ge 18, est ensuite soudée sur l'élément chauffant, sur une surface opposée à la région soudée de la bilame à chauffage indirect 29. On peut voir l'importance de la saillie hémisphé- rique 26 en se référant maintenant conjointement aux figures 4A et 4B. La figure 4A représente un module de déclenchement 42 de l'art antérieur, avec la lame de charge 25 définissant un décrochement 37 à proximité du point de pivotement qui est défini en 38 pour la bilame à chauffage direct 22, fixée à la lame de charge au voisinage de la région soudée qui est définie en 43. La région soudée a une réponse thermique im- prévisible à cause des contraintes excessives qui résultent des températures élevées qui sont produites pendant l'opéra- tion de soudage. La région 39 de la bilame à chauffage di- rect qui s'étend en regard de la lame de charge 25 est ainsi définie comme étant la région "active" de la bilame. La bi- lame réagit alors à des températures auxquelles elle est portée, en se déplaçant autour du point de pivotement 38 qui constitue un point d'appui pour la force que l'extrémité 22A de la bilame exerce sur la barre de déclenchement 24 de la figure 1. Du fait des incertitudes qui interviennent dans la position exacte du point de pivotement 38, lorsque la lame de charge 25 est soudée sur la bilame à chauffage di- rect 22, la force qui est produite par le mouvement de la bilame à chauffage direct autour du point de pivotement 38 présente une certaine incertitude. Cette incertitude entrai- ne une variation de l'étalonnage du module de déclenchement 42 de l'art antérieur, lorsque ce dernier est soumis à un processus d'étalonnage pendant la fabrication, comme décrit dans le brevet des E.U.A. n 4 622 530 précité. Dans le but d'obtenir une réponse de force exacte pour la bilame à chauffage direct 22, on utilise le module de déclenchement à chauffage direct 40 représenté sur la figure 4B, dans le disjoncteur qui est représenté sur la fi- gure 1. La saillie hémisphérique 26 est formée à une distan- ce prédéterminée de l'extrémité 25A de la lame de charge 25, de façon que la région soudée 43 ne détermine plus le point de pivotement, qui est maintenant défini de façon exacte par la saillie hémisphérique 26 ellemême. Un décrochement 44 est formé dans la bilame à chauffage direct 22, pour faire en sorte que la saillie hémisphérique vienne directement en contact avec la bilame. La région active 39 pivote mainte- nant exactement autour de la saillie hémisphérique 26, à un point d'appui défini de façon précise pour la force qu'exer- ce l'extrémité 22A de la bilame à chauffage direct. On a également déterminé que la bilame à chauffage direct est soumise à des-contraintes précises par la pression que la saillie hémisphérique 26 exerce sur la bilame à chauffage direct. Ceci élimine et rend négligeables les contraintes exercées sur la bilame à chauffage direct qui apparaissent pendant le soudage dans la région soudée 43. Bien que sur la représentation qui est faite, la saillie hémisphérique soit formée dans la lame de charge 25 sur la figure 1 et dans l'élément chauffant 30 sur la figure 2, dans certaines structures de disjoncteur il est plus commode de former la saillie hémisphérique 26 sur la bilame à chauffage direct 22 ou sur la bilame à chauffage indirect 29, qui sont res- pectivement associées à la lame de charge et à l'élément chauffant. On a ainsi montré qu'on pouvait fabriquer des modules de déclenchement à bilame à chauffage direct et indirect, ayant des caractéristiques de reponse reproducti- bles sous l'effet de températures prédéterminées. La maî- trise des caractéristiques de réponse réduit considérable- ment des variations de l'étalonnage thermique de tels mo- dules de déclenchement, lorsqu'ils sont utilisés dans des disjoncteurs en boîtier moulé qui sont assemblés dans un processus de fabrication automatisé. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur en bottier moulé, caractérisé en ce qu'il comprend: une paire de contacts séparables (13, 14); un mécanisme de manoeuvre (16) conçu de façon à séparer les contacts (13, 14) par l'action d'une paire de ressorts de manoeuvre (171, un dispositif de verrouillage (20) empê- chant le mécanisme de manoeuvre de séparer les contacts (13, 14); un élément sensible à la chaleur (29) placé à proximité du dispositif de verrouillage (20) et conçu de fa- son à venir en contact avec une partie du dispositif de ver- rouillage sous l'effet de conditions de surintensité dans les contacts (13, 14); et un élément chauffant (30), connec- té en circuit électrique avec les contacts (13, 14) et fixé à l'élément sensible à la chaleur (29), cet élément chauf- fant (30) comprenant des moyens (26) placés en position in- termédiaire sur l'élément chauffant et l'élément sensible à la chaleur (29) pour établir un point d'appui prédéterminé pour le mouvement de l'élément sensible à la chaleur (29) l'amenant en contact avec la partie précitée du dispositif de verrouillage (20). 2. Disjoncteur en bottier moulé selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'élément sensible à la cha- leur consiste en une bilame (29). 3. Disjoncteur en boîtier moulé selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les moyens placés en posi- tion intermédiaire sur l'élément chauffant consistent en une saillie (26) qui est formée sur l'élément chauffant (30). 4. Disjoncteur en boîtier moulé selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les moyens placés en posi- tion intermédiaire sur l'élément chauffant (30) consistent en une saillie (26) qui est formée sur l'élément sensible à la chaleur (29). 5. Disjoncteur en boîtier moulé selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant (30) est soudé sur l'élément sensible à la chaleur (29). 1 0 6. Disjoncteur en boîtier moulé selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que la saillie (26) consiste en une saillie hémisphérique. 7. Disjoncteur en boîtier moulé, caractérisé en ce qu'il comprend: une paire de contacts séparables (13, 14); un mécanisme de manoeuvre (16) conçu de façon à séparer les contacts (13, 14) par l'action d'une paire de ressorts de manoeuvre (17), un dispositif de verrouillage (20) empê- chant: le mécanisme de manoeuvre de séparer les contacts; un élément sensible à la chaleur (22) placé à proximité du dis- positif de verrouillage (20) et conçu de façon à venir en contact avec une partie du dispositif de verrouillage sous l'effet de conditions de surintensité dans les contacts (13, 14); et une lame de charge (25) qui est connectée entre l'élément sensible à la chaleur (22) et un circuit électri- que externe, cette lame de charge (25) comprenant des moyens (26) placés en position intermédiaire sur la lame de charge et l'élément sensible à la chaleur, de façon à déplacer l'élément sensible à la chaleur (22) pour l'amener en con- tact avec la partie précitée du dispositif de verrouillage (20). 8. Disjoncteur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que les moyens placés en position intermédiaire sur la lame de charge (25) consistent en une saillie (26) formée sur la lame de charge (25). 9. Disjoncteur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que les moyens placés en position intermédiaire sur la lame de charge (25) consistent en une saillie (26) qui est formée sur l'élément sensible à la chaleur (22). 10. Disjoncteur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que les moyens sensibles à la chaleur consistent en une bilame (22). 11. Disjoncteur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la lame de charge (25) est soudée à l'élé- ment sensible à la chaleur (22). 12. Disjoncteur selon la revendication 9, caracté- risé en ce que la saillie consiste en une saillie hémisphé- rique (26).