Brevet FR2641897A1 — publié le 19900720

-1 - La présente invention concerne un transformateur de courant pour disjoncteur en boîtier moulé. Les disjoncteurs industriels en boîtier moulé conte- nant des ensembles électroniques de déclenchement peuvent assurer un certain nombre de fonctions auxiliaires. On décrit un disjoncteur de ce type dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 754 247. L'ensemble électronique de déclen- chement permet d'utiliser la conception d'un disjoncteur industriel dans une vaste gamme d'intensités nominales et se prête aussi à un assemblage automatisé de ses composants. Lorsqu'on utilise des ensembles électroniques de déclenchement, il faut des transformateurs de courant pour détecter l'intensité du circuit et fournir à l'ensemble électronique de déclenchement les signaux correspondants de courant à des fins de traitement. Lorsqu'on monte les transformateurs de courant dans le boîtier du disjoncteur et que la plaquette à circuits imprimés contenant l'ensemble électronique de déclenchement est enfermée par le couvercle du disjoncteur, il faut des moyens automatiques pour procéder à un alignement précis des connecteurs à broche s'étendant à partir des transformateurs de courant et des connecteurs correspondants que comporte la plaquette à circuits imprimés. La présente invention a pour objet une enceinte de disjoncteur constituée d'un couvercle et d'un boîtier, chacun comportant des moyens de mise en place pour faciliter une -2- interconnexion précise entre les transformateurs de courant dans le boîtier et -la plaquette à circuits imprimés qui enferme le couvercle. Selon la présente invention, une palette de support temporaire de disjoncteur comporte des montants dressés qui sont reçus dans quatre trous traversants ménagés dans le boîtier du disjoncteur. Les montants dressés permettent la mise en place précise du couvercle sur le boîtier grace à quatre trous traversants correspondants qui sont pratiqués dans le couvercle. Des broches de connexion électrique dressées sur les transformateurs de courant montés dans le boîtier sont dirigées automatiquement dans des ouvertures taraudées dans le couvercle sousjacent à la plaquette à circuits imprimés de l'ensemble de déclenchement. La con- nexion électrique ente des broches correspondantes de la plaquette à circuits imprimés et les broches des transforma- teurs de courant est réalisée au moyen d'une opération robotique d'enroulement de fil. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue en perspective de dessus d'un disjoncteur industriel en boîtier moulé contenant un ensemble électronique de déclenchement selon la présente invention; figure 2, une vue en perspective de dessus, en projection isométrique, des composants du disjoncteur de la figure 1 avant le montage; figure 3, une vue de côté du boitier- du disjoncteur de la figure 2 avec les transformateurs de courant en projection isométrique; figure 4, une vue en plan du transformateur de courant utilisé dans le disjoncteur des figures 1 et 2; figure 5, une vue en plan du boîtier de disjoncteur de la figure 2 avant le montage de ses composants; figure 6, une vue de dessus en perspective du bottier de disjoncteur de la figure 3 après insertion des transforma- -3- teurs de courant; figure 7, une vue en plan du côté inférieur du couvercle de disjoncteur des figures 1 et 2 avant le montage figure 8, une vue en coupe à grande échelle prise le long du plan 8-8 d'une partie du couvercle décrit en figure 7; figure 9, une vue en perspective de dessus du disjoncteur décrit en figure 4 avant la connexion des broches de la plaquette à circuits imprimés aux connecteurs à broches des transformateurs de courant et la fixation du couvercle auxiliaire sur le couvercle du disjoncteur; et figure 9A, une vue de dessus en perspective, à grande échelle, d'une partie du disjoncteur décrit en figure 6 après connexion des broches de la plaquette à circuits imprimés aux connecteurs à fil des transformateurs de courant. En figure 1, on représente un disjoncteur 10 à déclenchement électronique, dans lequel le boîtier 11 conte- nant les composants du disjoncteur est fermé par un couvercle 12 du disjoncteur et un couvercle 13 d'auxiliaires. Le disjoncteur est mis dans les positions MARCHE et ARRET au moyen d'un levier 14 qui est en saillie dans une fente 15 ménagée dans le couvercle 12. Un bouchon d'étalonnage 16, accessible de l'extérieur, est monté dans le couvercle d'auxiliaires pour régler le régime en ampères du disjonc- teur. Une fente 11' pour l'accès du câblage, pratiquée dans le côté du boîtier, permet la sortie des fils électriques pour l'accès intérieur aux auxiliaires contenus intérieure- ment. En figure 2, on représente le disjoncteur électronique 10 avec les transformateurs de courant 37 déjà montés dans le boîtier 11, les connecteurs 33 à broches des transformateurs s'étendant vers le haut en passant par des ouvertures 59 formées dans un évidement 27A pour plaquette à circuits imprimés. On utilise trois transformateurs, un par phase du -4circuit de distribution électrique sur lequel est branché le disjoncteur électronique. Un commutateur auxiliaire 32 est placé dans un évidement auxiliaire 32A avant insertion de la combinaison 17 formée par un dispositif de commande-ensemble auxiliaire dans un évidement 17A et l'insertion d'une plaquette 27 à circuits imprimés dans l'évidement 27A. Lorsque ces composants sont -insérés dans les évidements respectifs ménagés dans le couvercle 12, on fixe le couvercle 13 d'auxiliaires au moyen de vis 34, de trous traversants 35 et d'ouvertures filetées 36, instant auquel on insère alors le bouchon d'étalonnage 16 dans son évidement 16A de manière à compléter le montage du disjbncteur électronique. La plaquette 27 à circuits imprimés contient un circuit électro- nique de déclenchement tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 741 002, qu'on incorpore ici à titre de référence. La plaquette à circuits imprimés est reliée électriquement aux transformateurs de courant 37 par fixation aux broches 57 dressées sur la plaquette à circuits imprimés près des trous traversants 58 dans lesquels s'éten- dent les connecteurs 33 à broche des transformateurs comme on le discutera ci-dessous avec davantage de détails. Lorsque la plaquette à circuits imprimés est reliée électriquement aux transformateurs de courant, le dispositif de commande- ensemble auxiliaire 17 est placé sur une partie de la plaquette de façon que ses broches 28 soient reçues dans des douilles 26 de connexion qui sont formées dans une plaquette à circuits imprimés 24 de libération pour manque de tension et de déclenchement en dérivation, plaquette située à l'intérieur d'un logement 18. Le dispositif de commande- ensemble auxiliaire fait l'objet d'une description dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 788 621, qu'on incorpore ici à titre de référence. On trouvera une bonne description du circuit de libération pour manque de tension et de déclenchement en dérivation dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique n 176 589, qu'on incorpore ici à - 5 - titre de référence. Le bouchon d'étalonnage 16 est relié à la plaquette à circuits imprimés 27 par mise en place de connecteurs 29 formés dans le fond du bouchon sur des broches dressées sur la plaquette à circuits imprimés. On décrit le bouchon d'étalonnage dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 728 914, qu'on incorpore également à titre de référence. Comme cela est en outre décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 788 621 mentionné ci-dessus, le dispositif de commande-ensemble auxiliaire comprend une bobine électromagnétique 19 qui agit mutuellement avec un plongeur 20 pour commander le fonctionnement d'un levier de commande 21 de manière à déconnecter électriquement le disjoncteur lors de l'application de signaux internes pro- duits par la plaquette 27 à circuits imprimés ainsi que de signaux extérieurs fournis à la plaquette 24 à circuits imprimés de libération pour manque de tension et déclenche- ment en dérivation. Le dispositif de commande-ensemble auxiliaire est relié à une source de tension située à distance au moyen de conducteurs 22 pour assurer la libéra- tion par manque de tension et à un commutateur à distance au moyen de conducteurs 23 pour assurer le déclenchement en dérivation de la part du dispositif de commande-ensemble auxiliaire. Le soléno5de 39 est relié électriquement à la plaquette 24 par des conducteurs 25. Pour décrire plus clairement l'agencement de montage des transformateurs de courant 37 et de la plaquette à circuits imprimés 27, on inverse le boîtier 11 et le couvercle 12 du disjoncteur en figures 3-7 par rapport aux agencements représentés en figures 1, 2 et 9. En figure 3, on décrit le transformateur de courant 37 avant son insertion dans le compartiment 37A du boîtier 11. Le transformateur de courant est semblable à celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 591 942, qu'on incorpore ici à titre de référence, et est constitué d'un enroulement supérieur et d'un enroulement inférieur 38, 39, - 6 - contenus chacun dans des bobines isolantes respectives 70A, B entourées par un noyau extérieur 41. La bobine est constituée d'une composition plastique tel que le matériau dit Noryl, marque déposée de la société dite General Electric pour une résine thermoplastique et comporte des extensions supérieure et inférieure 67 de guidage qui aident à la mise en alignement des transformateurs de courant dans le boîtier du disjoncteur comme on le décrira ci-dessous en détail. Les enroulements sont reliés ensemble et aux connecteurs à broche 33 des transformateurs au moyen de conducteurs 40, et un condensateur de filtrage 75 est monté entre les connecteurs à broche. Une barrette de charge 42 s'étend à travers le transformateur de courant avec une ouverture filetée 43 à proximité de l'extrémité de charge 9 du boîtier 11 et avec- une seconde ouverture filetée 44 près du centre du bottier. La seconde ouverture filetée reçoit un ensemble à contacts fixes (non représenté). On insère le transformateur de courant 37 dans le bottier 11 du disjoncteur en procédant de la manière qu'on voit le mieux en se reportant maintenant aux figures 4 et 5. Comme on l'a décrit précédemment, la bobine 70A du transfor- mateur de courant comprend des extensions de guidage 67 en une pièce sur ses deux côtés. Les extensions sont formées sur la bobine supérieure ainsi que sur la bobine inférieure 70A, 70B, bien que seule la bobine supérieure 70A soit visible en figure 4. Les extensions 67 formées sur les côtés opposées des deux bobines sont insérées dans des fentes de guidage 64 définies entre des saillies 65, 66 en une pièce avec les parois latérales 11A, 11B et les parois intérieures 11C, 11D dans le bottier 11 du disjoncteur représenté en figure 5. L'introduction des extensions 67 dans les fentes respectives 64 met en place avec exactitude des trous traversants 68 formés dans des platesformes 69 sur des montants 72 de mise en place qui sont solidaires de socles 71 formés en une pièce dans la bobine 70A comme cela est indiqué en figure 5. Les -7- trous traversants 68 sont ménagés dans les platesformes entre les connecteurs à broches 33, à proximité du condensa- teur de filtrage 75. Pour placer avec précision les montants de mise en place dans les trous traversants correspondants, le diamètre supérieur 73 des montants est plus petit que le diamètre 74 et va progressivement en diminuant vers l'exté- rieur de ce diamètre, lequel constitue le reste des montants. La mise en alignement précise des montants de mise en place et des trous traversants est reflétée par la distance exacte établie entre le centre de la fente de guidage 64 et le centre du montant 72, qu'on indique par A en figure 5, et la distance exacte entre le centre de l'extension de guidage 67 et le centre du trou traversant 68 indiquée par B en figure 4. Pour faciliter l'assemblage en robotique des compo- sants du disjoncteur et pour procéder au guidage et à l'alignement du couvercle par rapport à son boîtier, on emploie une palette ou plateforme de support temporaire 56, sous-jacent, ayant une première paire de montants dressés 47 de mise en place et une seconde paire de montants dressés 48 de mise en place qui sont fixées à une surface supérieure 56A. On place le boîtier 11 du disjoncteur sur la plate-forme 56 par réception des montants 47, 48 dans quatre trous traversants correspondants 60 comme cela est représenté en figure 6. On monte le mécanisme de manoeuvre 45 du disjonc- teur dans le boîtier en même temps qu'une traverse 46 alors que la palette 56 se déplace jusqu'au poste suivant du procédé automatisé de montage comme cela est indiqué par la flèche directionnelle. A un poste du procédé de montage, on insère les transformateurs de courant 37 dans le boîtier 11 de façon que les connecteurs à broches dressées 33 soient en alignement avec la position imposée par les montants 47, 48. Pour assurer l'alignement précis des connecteurs 33 dans les ouvertures 59 de la plaquette 27 à circuits imprimés (figure 2), le couvercle 12, représenté en figure 7, comporte - 8 - des paires correspondantes d'ouvertures 49, 50 qui s'étendent à travers lui et reçoivent les montants 47, 48 (figure 6) lorsque le couvercle est fixé ensuite au boîtier. La surface intérieure inférieure 55 du couvercle comprend des socles en une pièce 51 qui comportent, à leur tour, une paire de trous 52 de guidage de broche, trous s'étendant complètement dans la surface inférieure du couvercle. Une paire similaire de socles est prévue pour chacun des transformateurs de courant 37 (figure 4) qui sont connectés à la plaquette 27 à circuits imprimés (figure 2). Comme indiqué en figure 8, les socles 51 formés sur la surface intérieure, inférieure 55 du couvercle 12 sont disposés de façon que les trous 52 de guidage des broches s'étendent à partir d'une ouverture de grand diamètre 53 à l'une des extrémités et aille en diminuant jusqu'à une ouverture de plus petit diamètre 54 ménagée à l'extrémité opposée. Au moins une saillie 61 est formée sur la surface 62 du couvercle de façon à faciliter le placement et la mise en place de la plaquette à circuits imprimés 27 lorsque celle-ci est disposée à l'intérieur du couvercle et que les connec- teurs à broche 33 des transformateurs passent par les trous 52 à proximité des broches 57 de la plaquette lors du montage de celle-ci qui est représenté en figure 9. Avec la plaquette 27 montée dans le couvercle, on voit que les saillies 61 s'étendent vers le haut jusque dans les trous traversants 58 formés dans la plaquette lors du processus de montage. L'agencement des socles 51 représentés en figures 7 et 8 dirige par conséquent l'insertion des connecteurs à broche 33 dans le couvercle grâce à l'alignement assuré par les montants 47, 48 (figure 6) tout en facilitant l'insertion de la plaquette 27 dans le couvercle au moyen des saillies 61. Toujours en liaison avec la figure 9, on représente le couvercle 13 des auxiliaires avant sa fixation au couvercle 12 du disjoncteur au moyen des vis 34, après quoi on insère le bouchon d'étalonnage 16 dans son évidement 16a formé dans le couvercle des auxiliaires, pour compléter le montage du disjoncteur électronique. -9- Les connecteurs à broche 33 des transformateurs sont reliés électriquement aux connecteurs 57 de la plaquette à circuits imprimés au moyen d'une procédure d'enroulement de fil qui consiste à envelopper étroitement les connecteurs 33 et les broches 57 au moyen d'un conducteur à fil nu 63 comme représenté en figure 9A. Comme on l'a décrit précédemment, la mise en place du trou traversant 58 à proximité de la broche 57 de la plaquette à circuits imprimés assure un placement précis du connecteur 33 à proximité de la broche de la O10 plaquette lorsque le connecteur est inséré dans le trou 52 de guidage des broches. Pour procéder à un alignement précis de la plaquette 27 à circuits imprimés par rapport aux trous de guidage 52, on utilise trois saillies 61A, 61B, 61C. Les saillies 61A, 61B assurent l'alignement dans la direction de l'avant, alors que les saillies 61A et 61C l'assurent dans la direction latérale comme cela est indiqué par les flèches directionnelles. - 10 - REVENDICATIONS 1. Disjoncteur électronique (10), caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier (11) et un couvercle (12) en matériau plastique moulé; une paire de contacts séparables sous la commande d'un mécanisme de manoeuvre (45) pour séparer les contacts lors de l'apparition d'une surcharge traversant un circuit protégé; au moins un transformateur de courant (37) dans le boîtier, détectant le courant du circuit traversant les contacts et comportant une multitude de connecteurs (33) à broches dressées qui s'étendent à partir d'une surface supérieure; - une plaquette à circuits imprimés (27) contenant un circuit de déclenchement agencé sur une surface du couvercle et comprenant une multitude correspondante de trous traver- sants (58) recevant les connecteurs à broches du transforma- teur; et un moyen formé sur une surface opposée du couvercle, facilitant le passage des connecteurs du transformateur dans des ouvertures ménagées dans le couvercle et dans des trous traversant pratiqués dans la plaquette à circuits imprimés. 2. Disjoncteur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen du couvercle comprend au moins un socle (51) formé en une pièce sur la surface opposée du couvercle et présentant au moins un premier trou traversant (52), ce premier trou traversant allant en diminuant à partir de ladite surface jusqu'à la surface opposée du couvercle. 3. Disjoncteur électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une saillie (61) formée en une pièce sur l'autre surface (62) afin de recevoir le premier trou traversant ménagé dans la plaquette à circuits imprimés. 4. Disjoncteur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une première paire de - il - passages (60) traversant une extrémité du boîtier ainsi que du couvercle et une seconde paire de passages (60) traversant une extrémité opposée du boîtier et du couvercle pour recevoir des montants correspondants (47, 48) dressés sur une plaque de support (56) afin de mettre en alignement le boîtier et le couvercle lors du montage de ce boîtier sur le couvercle. 5. Disjoncteur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une multitude de connecteurs à broches (57) dressées sur la plaquette à circuits imprimés (27), reliés aux connecteurs (33) à broches du transformateur (37) au moyen de conducteurs à fil enroulé (63). 6. Disjoncteur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un couvercle (13) d'auxili- aires disposés sur le couvercle du disjoncteur afin de couvrir la plaquette à cirduits imprimés (27). 7. Disjoncteur électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon d'étalonnage (16) à l'intérieur du couvercle d'auxiliaires de manière à régler l'intensité nominale du circuit de l'ensemble de déclenche- ment. 8. Disjoncteur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur du courant (37) comprend une bobine (70A; 70B) , et en ce que les connecteurs à broches (33) sont supportés par une plate-forme (69) formée en une pièce sur la bobine. 9. Disjoncteur électronique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plate-forme comporte un second trou traversant (68) et en ce que le boîtier présente un montant dressé sur l'une des extrémités d'un socle formé en une pièce avec lui, ce montant étant reçu dans le second trou traversant. 10. Disjoncteur électronique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bobine comporte en outre des extensions (67) sur ses côtés opposés et en ce que le boîtier - 12 - comporte des fentes verticales correspondantes (64), formées en une pièce sur le boitier, les extensions étant reçues dans les fentes. 11. procédé de montage d'un disjoncteur en bottier moulé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant a: fournir un élément de support (56) présentant une multitude de montants dressés verticalement (47,48), disposer une multitude correspondante de passages dans un bottier (11) de disjoncteur en matériau plastique moulé sur les montants et emprisonner les montants dans les passages, insérer un mécanisme de manoeuvre (45) dans le bottier, insérer une multitude de transformateurs de courant (37) dans le boîtier, les transformateurs comportant chacun une paire de connecteurs à broches dressés verticalement (33), disposer un couvercle (12) de disjoncteur en matériau plastique moulé sur le bottier et emprisonner les montants dans les passages par l'intermédiaire du couvercle et monter le couvercle sur le bottier, d'o il résulte que les connecteurs à broches s'étendent à travers les ouvertures coniques ménagées dans le couvercle dans un emplacement prédéterminé; disposer une plaquette à circuits imprimés (27) contenant un circuit électronique de déclenchement dans le couvercle, d'o il résulte qu'une mutitude d'ouvertures ménagées dans la plaquette à circuits imprimés emprisonnent les connecteurs à broches, relier les connecteurs à broches à des broches correspondantes de la plaquette à circuits imprimés de manière à interconnecter électriquement les transformateurs et le circuit électronique de déclenchement; et fixer le couvercle (13) d'auxiliaire au couvercle du disjoncteur de manière à enfermer la plaquette à circuits imprimés.