Brevet FR2628260A1 — publié le 19890908

- 1 - APPAREIL DE PROTECTION A CONTACTS COMMANDABLES PAR UN ELECTROAIMANT. La présente invention concerne un appareil interrupteur de protection électromécanique dont les contacts sont comman- dables non seulement par des déclencbeurs sensibles à des surintensités, mais aussi par un électroaimant de commande locale ou à distance. De tels appareils sont bien connus et combinent une fonction de disjoncteur et une fonction de contacteur. Ils comprennent par exemple: - au moins un pôle à contacts séparables, un déclencheur magnétique et/ou un déclencheur thermique associés audit pôle pour commander l'ouverture des contacts via un mécanisme de déclenchement, - au moins un bouton de commande manuelle disposé sur une face avant du bottier et agissant sur le mécanisme de déclenchement pour ouvrir et fermer les contacts, - un électroaimant susceptible de provoquer l'ouverture et la fermeture des contacts en réponse à l'excitation et à la désexcitation de sa bobine, via un équipage mobile attelé à son armature, tandis qu'un système de rappel sollicite l'armature vers une position de rappel. - 2 - Lorsqu'on alimente la bobine de l'électroaimant, un courant de maintien reste appliqué à cette bobine et les contacts de l'appareil restent dans un état stable de fermeture ou d'ouverture - sauf constatation d'un défaut de surintensité par les déclencheurs - jusqu'à l'interruption de l'alimen- tation de la bobine. L'appareil disjoncteur fonctionne ainsi en mode "contacteur". Il serait souhaitable d'utiliser le même appareil pour assurer une commande en mode "télérupteur", c'est-à-dire que, la bobine étant à présent alimentée au moyen d'impul- sions de courant, les contacts de l'appareil devraient se fermer et s'ouvrir alternativement à chaque impulsion, en restant maintenus dans leur position jusqu'à l'impulsion suivante. L'invention a notamment pour but, dans un appareil du type décrit cidessus, d'assurer une commande sélective en mode "contacteur" ou en mode "télérupteur" avec un même électro- aimant et au moyen de constituants peu encombrants et très simples à réaliser et assembler. Elle a aussi pour but de permettre une commande manuelle auxiliaire aisée pour fermer les contacts de l'appareil de protection, en facilitant, le cas échéant, un retour automa- tique ou un verrouillage de cette commande. Elle a pour autre but de diminuer l'énergie du système de rappel à vaincre pour actionner les contacts et, éventuelle- ment, de combiner le système de rappel et la commande manuelle auxiliaire de fermeture. Selon l'invention, l'éîtctroaimant est de type monostable et un mécanisme d'accrochage est associé à l'équipage mobile pour le bloquer dans l'une de ses positions à l'encontre de l'effort exercé par le système de rappel, tandis qu'un -3- commutateur à deux positions accessibles de l'extérieur du bo tier autorise et, respectivement, inhibe le fonctionne- ment du mécanisme d'accrochage. Il en résulte que, par des moyens très simples, on peut utiliser l'appareil de protection en mode contacteur ou en mode télérupteur. L'encombrement de l'appareil est faible notamment lorsque l'électroaimant, l'équipage mobile et le mécanisme d'accrochage sont logés à l'opposé des déclen- cheurs magnétiques et thermiques par rapport à un mécanisme de déclenchement disposé transversalement. Le système de rappel présente, de préférence, un levier basculant sollicité par un ressort et en prise avec une portée du coulisseau, le système de rappel étant agencé pour transmettre au coulisseau un effort qui décroît dans le sens de la fermeture de l'armature de l'électroaimant, c'est-à- dire qui diminue lorsque les contacts se ferment et s'écra- sent. Il est avantageusement prévu une pièce de fermeture auxi- liaire des contacts, accessible par la face avant de l'appa- reil et apte à prendre deux positions pour libérer ou, respectivement, bloquer le levier basculant. Cette pièce peut être sollicitée par un ressort vers sa position inacti- ve ou peut être bloquée dans sa position active. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci- après à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est un schéma illustrant un appareil interrupteur de protection conforme à l'invention; La figure 2 est une vue schématique en élévation d'une forme d'exécution de l'appareil interrupteur de protection; - 4 - La figure 3 est une vue de dessus de l'appareil de la figure 2, le capot étant retiré, en coupe partielle selon II-II; La figure 4 est une vue de la face avant de l'appareil dans un premier mode de réalisation sous forme de disjoncteur - contacteur / télérupteur; Les figures 5, 6 montrent schématiquement le mécanisme d'accrochage du coulisseau et le système de rappel dans les positions respectives d'ouverture et de fermeture des contacts; Les figures 7, 8 montrent les positions respectives du bouton de la pièce auxiliaire de fermeture; Les figures 9, 10, 11 et 12, 13, 14 montrent de la même manière que les figures 4, 5, 6 et 7, 8 un deuxième mode de réalisation sous forme de disjonc- teur - contacteur à fermeture verrouillable; La figure 15 représente en vue de côté un sous-ensem- ble comprenant l'électroaimant, l'équipage mobile, le système de rappel et le mécanisme d'accrochage; Les figures 16, 17 représentent le sousensemble en élévation dans les positions d'ouverture et respecti- vement de fermeture des contacts; La figure 18 est une vue du sousensemble selon la flèche XI de la figure 17; Les figures 19, 20, 21 montrent différentes positions du verrou du mécanisme d'accrochage; Les figures 22, 23 représentent le verrou en vue de côté en position d'accrochage et respectivement en position effacée; -5- Les figures 24, 25 montrent une variante d'exécution de la pièce auxiliaire de fermeture. L'appareil interrupteur de protection illustré par les figures 1, 2 et 3 comprend un bottier 10 composé d'un socle 11 et d'un capot 12. Sur la face avant 12a du capot sont situés un bouton d'enclenchement (marche) 13 et un bouton de déclenchement (arrêt) 14. A l'opposé de la face avant 12a, l'appareil a une face arrière lla agencée pour permettre sa fixation sur un support. L'appareil représenté est bipolaire, mais peut bien entendu être unipolaire, tri- ou tétrapolaire... Chaque pôle comprend deux bornes de puissance 15, 16 à vis 15a, 16a reliées chacune via une pièce de contact 17, 18 à un contact fixe 19, 20. Avec les contacts fixes coopèrent les contacts respectifs 21, 22 d'un pont de contact 23 afin de susciter une double coupure. Le pont de contact 23 est lié à un porte-contact 24. Le porte-contact est déplaçable par un mécanisme de déclenche- ment 25 commandé soit manuellement par les boutons marche 13 et arrêt 14, soit automatiquement en réponse à une surinten- sité par un déclencheur magnétique 26 ou un déclencheur thermique 27 du pôle considéré ou d'un pôle voisin. Le mécanisme de déclenchement 25 est logé dans un comparti- ment disposé transversalement et orthogonalement aux faces avant 12a et arrière lia de l'appareil. Le pont de contact est monté dans le portecontact 24 au moyen de ressorts 28 dont l'écrasement à la fermeture assure la pression de contact. De plus, le pont de contact 23 est directement assujetti à un équipage mobile 30 attelé à un électroaimant 31 de commande électrique. L'électroaimant 31 présente un circuit magnétique fixe 32 et une armature mobile 33, ainsi qu'une bobine d'excitation 34 enroulée sur une carcasse qui est 6- montée sur une branche centrale du circuit magnétique et de l'armature. Des bornes à vis 34a sont prévues pour l'alimen- tation de la bobine. L'électroaimant est du type monostable, c'est-à-dire que l'armature ne peut être maintenue contre le circuit magnétique fixe qu'à l'aide d'un courant de main- tien. Un électroaimant monostable à noyau plongeur pourrait également être utilisé. L'armature mobile 33 est attelée à un levier de renvoi 35 dont une extrémité 35a est montée pivotante et dont l'autre extrémité 35b est reliée à un coulisseau 40 de l'équipage mobile 30. Le coulisseau 40 est de forme plate et il est apte à glisser entre la terminaison en crosse de la pièce de contact 17 et le compartiment du mécanisme de déclenchement 25. Grâce au levier, le coulisseau parcourt une course multiple de celle de l'armature. Le coulisseau 40 est mobile entre une position levée dans laquelle il n'intervient pas sur les ponts de contact et une position baissée dans laquelle il fait basculer les ponts de contact. Il se produit alors une simple coupure, par l'ouverture du contact 21, avec pivotement du pont de contact dans la zone du contact 22. Le coulisseau 40 présen- te, à sa partie inférieure, une branche centrale 41 (voir figure 15) dans une fente de laquelle pénètre une extrémité du levier 34 et des doigts latéraux 42, 43 en nombre égal à celui des pôles et dont chacun coopère avec le pont de contact d'un pôle respectif. Au coulisseau 40 sont associés un système de rappel 50 et un mécanisme d'accrochage 60. Le système de rappel 50 comprend un levier basculant coudé 51 monté sur un axe fixe 52 et en prise par un orifice circulaire ou oblong prévu à son extrémité inférieure avec un tenon 44 situé à la partie supérieure du coulisseau 40. En un point 53 situé à son extrémité supérieure, le levier 51 est sollicité dans le sens antihoraire par un ressort 54 -7- ancré en un point fixe 55. La position et les caractéristi- ques des éléments 50-55 sont déterminées de manière que le système de rappel sollicite le coulisseau 40 avec un effort qui décroît au cours de la fermeture de l'armature 33 du circuit magnétique, c'est-à-dire qui diminue lorsque les contacts se ferment et s'écrasent. Il convient de noter que l'effort des ressorts de pression de contact diminue égale- ment au cours de la fermeture de l'armature. Ce système de rappel à pente négative a pour avantage de réduire de manière appréciable l'énergie à dépenser pour fermer les contacts. Le mécanisme d'accrochage 60 est de type suiveur et présente un verrou pivotant 61 monté sur un tourillon 62 et sollicité par un ressort 63 dans le sens horaire (figures 5, 6; 10, 11 et 15). Le verrou 61 est conçu pour recevoir dans un logement 64 un pion 45 appartenant au coulisseau 40. Des rampes 66a, 66b opérant à la montée du coulisseau et une rampe transversale 67 opérant à la descente du coulisseau sont prévues sur le verrou 61. Celui-ci est une pièce décou- pée et pliée. Le verrou 61 peut être incliné transversalement pour laisser le coulisseau passer librement (voir figures 22, 23). Le pivotement du verrou s'effectue alors autour d'un axe ortho- gonal à celui du tourillon et contre un effort élastique fourni par une partie hélicoidale du ressort 63 ou par tout autre ressort. Le moteur du pivotement est soit le pion 45 lorsque celui-ci est situé dans le logement 64 et que le coulisseau redescend (voir figure 22; position en tirets), soit un commutateur pivotant 70 à came 71 qui traverse une ouverture 12b de la face avant 12a du bottier (voir figure 23). Le commutateur 70 peut être actionné par un outil pour occuper deux positions, indiquées par C (contacteur) et T (télérupteur) sur la figure 4. -8- Dans la position T de la figure 22 qui correspond aux figu- res 5, 6, la came 71 ne sollicite pas le verrou 61. Dans la position C qui correspond à la figure 23, la came 71 repous- se le verrou 61. Comme on le voit sur les figures 4 à 8, il est prévu une pièce auxiliaire de fermeture manuelle 80 munie d'un bouton ou d'une prise 81 accessible par une ouverture 12c de la face avant 12a du bottier de l'appareil. Dans le présent exemple, la pièce est montée coulissante dans le boîtier entre une position de repos (figure 5) et une position de travail (figure 6). Quand la pièce 80 est déplacée manuelle- ment de sa position de repos à sa position de travail, elle fait pivoter dans le sens horaire le levier basculant 51, et cela au moyen d'un pion 82 ou d'une rampe coopérant avec un élément ou une portée tel que la tête 56 du levier 51. La pièce 80 présente, pour maintenir le levier 51 basculé contre l'effort du ressort 54, une surface 83 de retenue pour la tête 56. Des crans et saillies 84 sont ménagés sur la pièce 80 et dans le bottier pour maintenir la pièce de fermeture manuelle 80 dans ses positions de repos et de travail. La pièce 80 est guidée par des coulisses telles que 85. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 9, 10, 11 et 12, 13, il n'est pas prévu de mécanisme d'accrochage 60. ni de commutateur 70, ce qui signifie que la commande électrique de l'appareil sera toujours effectuée en mode "contacteur", c'est-à-dire que la fermeture des contacts ne sera maintenue qu'avec l'alimentation de la bobine par un courant de maintien. La pièce auxiliaire de fermeture manuelle est sollicitée vers sa position de repos par un ressort 86, et son bouton 81 est coiffé par un curseur 87, tandis que l'ouverture 12c du bottier présente, à son extrémité gauche, un redan 12d. Le curseur 87 peut glisser sur le bouton 81 perpendiculaire- ment à la direction de déplacement de la pièce 80 et s'enga- -9- ger dans le redan pour bloquer la pièce dans sa position de travail de la figure 11 qui correspond à la fermeture des contacts. Dans la position des figures 10 et 12, la pièce 80 est au repos et le coulisseau 40 peut donc librement monter et descendre en fonction des alimentations et désalimenta- tions de la bobine. Dans la position des figures 11 et 13, la pièce 80 a été mise en "marche manuelle', mais elle n'est pas verrouillée et dès que l'électroaimant est réalimenté, la pièce 80 échappe à la pression du levier basculeur et revient à sa position de repos de la figure 10 sous l'effet du ressort 86. Dans la position des figures 11 et 14, la pièce 80 est mise en "marche manuelle", mais elle est verrouillée dans cette position active, et les contacts de l'appareil ne pourront être ouverts - hors défaut magnétique ou thermique - que par le retour volontaire du curseur 87 sur le bouton 81. Il va de soi que tous autres éléments de blocage ou de verrouillage du bouton 81 peuvent être réali- sés à la place de ceux qui viennent d'être décrits. Les figures 15 à 18 illustrent le sous-ensemble composé de l'électroaimant 31, du coulisseau 40, du système de rappel associé 50 et du mécanisme d'accrochage 60. Les différentes pièces du sous-ensemble sont montées sur un support isolant qui forme la carcasse de la bobine, le point fixe d'appui du ressort 54, l'axe du verrou 61, etc... Les figures 19, 20, 21 montrent différentes positions du verrou 61. La figure 19 montre le début d'une levée du coulisseau 40; le verrou est sollicité en sens horaire par le ressort 63. Il est repoussé en sens antihoraire vers la position indiquée en tirets lorsque le pion 45 (position 1) s'applique sur la rampe inférieure 66a, puis saute sur la rampe supérieure 66b (position 2) et vignt rapidement dans les positions 3 puis 4 pour s'introduire dans le logement 64. Le coulisseau est alors maintenu en position levée - et les contacts fermés - jusqu'à la prochaine impulsion de courant appliquée à la bobine. Dans ce cas, le pion 45 passe de la position 4 à la position 5, et le ressort 63 amène le - 10 - verrou en sens horaire vers la position de la figure 21 dans laquelle la descente du pion 45 est autorisée par la rampe 67. Le mécanisme d'accrochage décrit peut bien entendu être remplacé par tout mécanisme équivalent conférant avec simplicité et sous un faible volume un caractère bistable au sous-ensemble électromagnétique de commande. La figure 22 montre le pivotement du verrou vers la position indiquée en tirets sous l'effet du pion 45 lorsque celui-ci passe de la position 7 à la position 8. La figure 23 montre le verrou incliné par rotation du commutateur manuel 70 mis dans sa position T. Le ressort 63 fait revenir le verrou à sa position verticale. Dans la variante des figures 24, 25, le commutateur de mode "contacteur télérupteur" est un coulisseau 91 déplaçable manuellement ou par un outil à travers une- ouverture 12e d'une position dans laquelle il rend le verrou 61 inactif (figure 24) par l'appui d'un talon 92 du verrou à une posi- tion dans laquelle il permet au verrou 61 de fonctionner (figure 25). De plus, le levier basculeur 51 présente un appendice 57 muni d'une fente dans laquelle un outil peut s'engager après traversée d'une ouverture 12f pour provoquer une fermeture (ou dans certains cas une ouverture) manuelle des contacts. - 11 - Revendications 1. Appareil de protection électromécanique comprenant dans un boîtier: au moins un pôle à contacts séparables, - un déclencheur magnétique et/ou thermique associé audit pôle pour commander l'ouverture des contacts via un mécanisme de déclenchement, - au moins un bouton de commande manuelle disposé sur une face avant du boîtier et agissant sur le mécanisme de déclenchement pour ouvrir et fermer les contacts, - un électroaimant susceptible de provoquer l'ouverture et la fermeture des contacts en réponse à l'excitation et à la désexcitation de sa bobine, via un équipage mobile attelé à son armature, tandis qu'un système de rappel sollicite l'armature vers une position de repos, caractérisé par le fait que: l'électroaimant (31) est de type monostable, - un mécanisme d'accrochage (60) est associé à l'équipage mobile (30) pour le bloquer dans l'une de ses positions à l'encontre de l'effort exercé par le système de rappel (50), - un commutateur (70) à deux positions accessibles de l'extérieur du bottier (10) autorise et, respectivement, inhibe le fonctionnement du mécanisme d'accrochage. 2. Appareil de protection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que: - le mécanisme de déclenchement (25) est disposé transversa- lement et sensiblement au milieu du boîtier (10), - les déclencheurs magnétiques et/ou thermiques (26, 27) d'une part, l'électroaimant (31), l'équipage mobile (30) et le mécanisme d'accrochage (60) d'autre part, sont logés de part et d'autre du mécanisme de déclenchement, - 12 - - le commutateur (70) à deux positions est disposé vers la face avant (12a) du bottier (10). 3. Appareil de protection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que: - l'équipage mobile (30) comporte un coulisseau (40) de forme plate logé transversalement entre l'électroaimant (31) et le mécanisme de déclenchement (25), - le coulisseau (40) étant monté pour se déplacer entre une position de repos et une position de travail et vice versa, en étant relié à l'armature (33) par un levier (35) multiplicateur de course, - le coulisseau (40) agissant dans sa position de travail sur au moins un pont de contact mobile (23) pour le main- tenir basculé par rapport à un contact fixe (20). 4. Appareil de protection selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que: - le mécanisme d'accrochage (60) comprend un verrou (61) monté pivotant autour d'un tourillon (62) parallèle à la direction des ponts de contact (23) et sollicité en rota- tion autour dudit tourillon par un ressort (63), - l'équipage mobile (30) comprend un coulisseau (40) muni d'un pion d'accrochage (45) qui coopère avec le verrou (61). 5. Appareil de protection selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le verrou (61) peut pivoter sur son tourillon (62) autour d'une direction perpendiculaire à l'axe de celui-ci. 6. Appareil de protection selon la revendication 4 ou , caractérisé par le fait que le commutateur (70) est une - 2628260 - 13 - pièce rotative munie d'une came (71) apte à faire pivoter le verrou (61). 7. Appareil de protection selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que le commutateur (91) est une pièce coulissante, munie d'un talon (92) apte à faire pivoter le verrou (61). 8. Appareil de protection selon l'une des revendica- tions 3 à 7, caractérisé par le fait que le système de rappel (50) présente un levier basculant (51) sollicité par un ressort (54) et en prise avec une portée (44) du coulisseau (40), le système de rappel étant agencé pour transmettre au coulis- seau un effort qui décroît au cours de la -fermeture de l'armature (33) de l'électroaimant. 9. Appareil de protection selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'une pièce de fermeture auxiliaire (80) des contacts est accessible par une ouverture (12c) de la face avant (12a) de l'appareil,- la pièce de fermeture auxiliaire coopérant avec le levier basculant (51) du systè- me de rappel (50) et se déplaçant entre une position inacti- ve o elle libère le levier basculant et une position active o elle bloque le levier basculant. 10. Appareil de protection selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le levier basculant (51) est maintenu bloqué par l'application directe d'une portée (56) du levier sur la pièce de fermeture auxiliaire (80) sous l'effet du ressort du système de rappel (50). 11. Appareil de protection électromécanique compre- nant dans un bottier: - au moins un pôle à pont de contact mobile coopérant avec des contacts fixes, - 14 - - un déclencheur magnétique et/ou thermique susceptible de commander l'ouverture des contacts via un mécanisme de déclenchement, - au moins un bouton de commande manuelle disposé sur une face avant du boîtier et agissant sur le mécanisme de déclenchement pour ouvrir et fermer les contacts, - un électroaimant de type monostable présentant une armatu- re sollicitée par un système de rappel et attelée à un équipage mobile susceptible d'ouvrir et de fermer les contacts, caractérisé par le fait que: - le système de rappel (50) présente un levier basculant (51) sollicité par un ressort (54) et en prise avec une portée (44) d'un coulisseau (40) de l'équipage mobile (30), -le système de rappel étant agencé pour transmettre au coulisseau un effort qui décroît au cours de la fermeture de l'armature (33) de l'électroaimant. 12. Appareil de protection selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'une pièce de fermeture auxiliaire (80) des contacts est accessible par une ouverture (12c) de la face avant (12a) de l'appareil, la pièce de fermeture auxiliaire coopérant avec le levier basculant (51) du systè- me de rappel (50) et se déplaçant entre une position inacti- ve o elle libère le levier basculant et une position active o elle bloque le levier basculant. 13. Appareil de protection électromécanique compre- nant dans un boîtier: - au moins un pôle à pont de contact mobile coopérant avec des contacts fixes, - un déclencheur magnétique et/ou thermique susceptible de commander l'ouverture des contacts via un mécanisme de déclenchement, 262826C - 15 - - au moins un bouton de commande manuelle disposé sur une face avant du bottier et agissant sur le mécanisme de déclenchement pour ouvrir et fermer les contacts, - un électroaimant de type monostable présentant une armatu- re sollicitée par un système de rappel et attelée à un équipage mobile susceptible d'ouvrir et de fermer les contacts, caractérisé par le fait que: - le système de rappel (50) présente un levier basculant (51) sollicité par un ressort (54) et en prise avec une portée (44) d'un coulisseau (40) de l'équipage mobile (30), - une pièce de fermeture auxiliaire (80) des contacts est accessible par une ouverture (12c) de la face avant (12a) de l'appareil, - la pièce de fermeture auxiliaire coopérant avec le levier basculant et se déplaçant entre une position inactive o elle libère le levier basculant et une position active o elle bloque le levier basculant. 14. Appareil de protection selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que le levier basculant (51) est maintenu bloqué par l'application directe d'une portée (56) du levier sur la pièce de fermeture auxiliaire (80) sous l'effet du ressort (54) du système de rappel (50). 15. Appareil de protection selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que la pièce de fermeture auxiliaire (80) est sollicitée par un ressort de rappel (86) vers sa position inactive. -16- 16. Appareil de protection selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que la pièce de fermeture auxiliaire (80) est blocable dans sa position active. 17. Appareil de protection selon la revendication 16, caractérisé par le fait que la pièce de fermeture auxiliaire (80) présente une prise manuelle (81) dotée d'un curseur (87) déplaçable pour se loger dans un redan (12d) ménagé dans l'ouverture (12c) du bottier.