Brevet FR2723469A1 — publié le 19960209

"Dispositif de déclenchement magnétique pour disjoncteur et disjoncteur muni d'un tel dispositif." La présente invention concerne, d'une façon générale, les disjoncteurs et elle a trait, en particulier, à un dispositif de déclenchement magnétique pour des disjoncteurs, Le brevet US No 4 672 501 décrit un disjoncteur qui utilise un dispositif de déclenchement électronique pour déterminer le type d'états de surintensité apparaissant dans un circuit protégé et pour agir sur ces états de surintensité. Les états de surintensité de longue durée, de courte durée et instantanés sont déterminés électroniquement et un mécanisme de commande est actionné pour séparer les contacts du disjoncteur de manière à couper le circuit. Dans certaines applications, il serait plus avantageux d'actionner directement le mécanisme de commande du disjoncteur pour couper le circuit sans avoir à détecter le courant du circuit et à effectuer électroniquement la détermination avant d'actionner le mécanisme de commande, spécialement quand un état de court-circuit apparaît et qu'un certain endommagement des contacts du disjoncteur pourrait en résulter. Dans d'autres applications d'un dispositif de déclenchement électronique pour l'évaluation d'une surintensité, comme par exemple dans les centres de commande de moteurs, on utilise des fusibles supplémentaires en combinaison avec les disjoncteurs pour obtenir cette protection contre les courts-circuits, compte tenu de l'interruption rapide procurée par la désintégration du fusible. La demande de brevet U.S. No 09/140928 décrit l'adjonction d'un fusible à action instantanée dans un circuit muni d'un disjoncteur pour obtenir une meilleure protection contre les courts-circuits. Un des objectifs de la présente invention est de doter d'une meilleure protection contre les courts-circuits un disjoncteur utilisant un dispositif de déclenchement électronique sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à un fusibIe supplémentaire. Pour parvenir à l'objectif de la présente invention, on incorpore un actionneur ou dispositif de déclenchement magnétique supplémentaire dans l'ensemble formant transformateur de courant et dans le mécanisme de commande d'un disjoncteur muni d'un dispositif de déclenchement électronique afin d'obtenir un meilleur système de protection contre les courts-circuits. Une armature interagit avec le noyau du transformateur de courant et avec une pièce de liaison ou tringle pour actionner directement le mécanisme de commande sans nécessiter l'émission d'un signal de sortie de déclenchement par le dispositif de déclenchement. Le dispositif de déclenchement magnétique pour des disjoncteurs selon l'invention comprend, fondamentalement: un aimant plat disposé de manière à être en contact avec un noyau magnétique; une armature plate séparée dudit aimant d'une distance de séparation prédéterminé formant entrefer; un levier fixé à ladite armature et disposé en vue d'un mouvement en réponse au déplacement de ladite armature vers ledit aimant; un moyen sollicitant ledit levier vers une position de repos en opposition au déplacement de ladite armature; et une tringle reliée audit levier et disposée de manière à actionner un mécanisme de commande de disjoncteur en réponse au déplacement de ladite armature vers ledit aimant. Ce dispositif de déclenchement magnétique présente en outre les caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison: a)- ledit aimant plat comprend une fente profilée destinée à loger un conducteur de charge du disjoncteur; b)- ladite armature plate comprend une paire de pattes verticales, disposées en vue de leur insertion dans des fentes correspondantes dudit levier; c)- ledit moyen de sollicitation comprend un ressort de com pression; d)- ledit levier a une configuration rectangulaire s'étendant dans une plan perpendiculaire à ladite armature; e)- une fente allongée est formée dans ladite configuration rectangulaire; f) - ledit levier comprend, en outre, une patte verticale s'étendant perpendiculairement à ladite configuration rectangulaire et se terminant à l'endroit d'une patte coudée; g)- ledit levier est articulé à ladite tringle par l'intermédiaire d'une fente formée dans ladite patte coudée. Ce dispositif de déclenchement magnétique permet de réaliser un disjoncteur présentant une capacité accrue d'interruption de courtcircuit, lequel disjoncteur comprenant, fondamentalement: une paire de contacts séparables commandés au moyen d'un mécanisme de commande pour déplacer lesdits contacts entre des positions fermée et ouverte, un transformateur de courant comprenant un noyau magnétique et raccordé auxdits contacts pour recevoir le courant du circuit, un dispositif de déclenchement électronique raccordé audit transformateur et interagissant de façon réciproque avec ledit mécanisme de commande pour actionner ledit mécanisme de commande lorsqu'un état de surintensité apparaît dans le circuit protégé, et un aimant plat disposé de manière à être en contact avec ledit noyau magnétique, une armature plate séparée dudit aimant plat d'une distance de séparation prédéterminée correspondant à un entrefer, un levier fixé à ladite armature et disposé en vue d'un mouvement en réponse au déplacement de ladite armature en direction dudit aimant,un moyen sollicitant ledit levier vers une position de repos en opposition au déplacement de ladite armature, et une tringle reliée audit levier et disposée en vue d'actionner un mécanisme de commande de disjoncteur en réponse au déplacement de ladite armature vers ledit aimant. Ce disjoncteur présente, en outre, les caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison: a)- il comprend une fente profilée destinée à loger un conducteur de charge du disjoncteur; b)- ledit aimant plat comprend une paire de pattes verticales disposées en vue d'une insertion dans de fentes correspondantes dudit levier; c)- ledit moyen de sollicitation comprend un ressort de compression; d)- ledit levier a une configuration rectangulaire s'étendant dans un plan perpendiculaire à ladite armature; e)- ledit levier comprend, en outre, une patte verticale s'étendant perpendiculairement à ladite configuration rectangulaire et se terminant au niveau d'une patte coudée; f)- ledit levier est articulé à ladite tringle par l'intermédiaire d'une fente formée dans ladite patte coudée. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins, sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit de déclenchement électronique utilisé dans un disjoncteur pour évaluer les surintensités et les interrompre; - la figure 2 est une vue en perspective de dessus d'un disjoncteur comportant un dispositif de déclenchement électronique, le couvercle ayant été enlevé pour laisser voir les transformateurs de courant et l'actionneur ou dispositif de déclenchement magnétique supplémentaire selon la présente invention; - la figure 3 est une vue en perspective de dessus agrandie des composants utilisés dans l'actionneur ou dispositif de déclenchement magnétique de la figure 2; et la figure 4 est une vue agrandie, en perspective latérale et en coupe partielle, de l'actionneur ou dispositif de déclenchement magnétique supplémentaire utilisé dans le disjoncteur de la figure 2. Conformément à la présente invention, un disjoncteur 10 pour intensités nominales industrielles, tel que représenté en figure 1, consiste en un boîtier 1 1 en matière plastique moulée, auquel sont fixés un couvercle 12 et un couvercle auxiliaire 13 en la même matière. Les états OUVERT et FERMÉ des contacts (non représentés) du disjoncteur sont commandés manuellement à l'aide d'une manette 14 faisant saillie à l'extérieur. La séparation automatique des contacts du disjoncteur, dans le cas où apparaît un état de surintensité, est commandée par le dispositif 15 de déclenchement électronique accessible au moyen du couvercle accessoire. Le circuit du dispositif de déclenchement est décrit dans le brevet U.S no 4 672 501 et le mécanisme de commande commandant les contacts du disjoncteur est décrit dans le brevet U.S No 4 864263. Le disjoncteur 10 est représenté sur la figure 2 avec le couvercle et le couvercle accessoire enlevés pour laisser voir la position du dispositif de déclenchement magnétique supplémentaire "DDMS" par rapport aux transformateurs de courant 25 et au mécanisme 20 de commande de disjoncteur. Les transformateurs de courant sont décrits dans le brevet U.S No 4 907 342 et le mécanisme de commande est similaire à celui décrit dans le brevet U.S. précité No 4 864 263. Les transformateur de courant sont disposés à une des extrémités des barrettes de charge 17 et comprennent un noyau magnétique 18 en même temps que l'enroulement secondaire 19. Le levier de commande 27 du DDMS interagit avec la barre de déclenchement 21 sur le mécanisme de commande, par l'intermédiaire d'une liaison mécanique 26 que l'on décrira par la suite de façon plus détaillée. Comme décrit dans le brevet U.S. précité No 4 864 263, la barre 21 de déclenchement libère les ressorts de mécanisme de commande pour faire tourner la traverse 21 A et entraîner les bras 22 de contacts mobiles et les contacts mobiles 23 qui y sont fixés afin de les éloigner des contact fixes 24 situés sur les supports 24A de contacts de manière à interrompre chaque phase se trouvant dans le système de distribution électrique associé. On voit sur la figure 3 que le DDMS 25 consiste en un aimant plat 29 comportant une fente 38 qui lui donne la forme d'un U et qui y est formée pour permettre à l'aimant de buter contre le noyau magnétique 18 mentionné précédemment à propos de la figure 2. L'armature 28 est positionnée immédiatement au-dessus de l'aimant 29 et est fixée au levier de commande 27 du fait de l'insertion des bras verticaux 35 dans des fentes 34 et de l'insertion d'axes 37 dans les ouvertures 36. La configuration coudée des côtés 27A, 27B du levier de commande se terminant au niveau du pivot 12A permet au levier 27 de réagir à la traction, vers le bas, de l'armature 28 à l'encontre de la force de sollicitation du ressort de rappel 39, comme on va le décrire ci-après. Le levier de commande est formé de manière à comprendre une patte verticale 32 se terminant par une patte coudée 32A qui comprend une fente 31. La pièce de déclenchement 26 est articulée au levier de commande du fait de l'insertion des prolongements 30A, 30B, au niveau de la base de la tringle de déclenchement à l'intérieur de la fente 31 formée dans la patte coudée 32A. On peut avoir un meilleur aperçu du fonctionnement du DDMS 25 en se référant maintenant à la figure 4 où l'aimant 29 est positionné contre l'avant du transformateur 16 de courant, la fente 38 étant disposée de manière à loger la partie 17A de la barrette de charge 17 qui s'étend à travers le noyau magnétique 18 autour duquel est disposé l'enroulement secondaire 19. La barrette de charge est raccordée au bras 22 de contact mobile au moyen du support 22A de bras de contact. Quand les composants restants du DDMS sont positionnés au-dessus du couvercle 12 du disjoncteur, une des extrémités du levier de commande 27 se trouve au-dessus du ressort de rappel 39, dont une des extrémités est supportée dans l'évidement 42 formé dans le couvercle 12. La force de sollicitation ascendante fournie par le ressort de rappel est équilibrée par l'interaction du levier 27 et du couvercle 12 au niveau de l'axe d'articulation 12A et par l'interaction de l'armature 28 et du couvercle 12 au niveau de la surface d'arrêt 28B où l'armature est articulée au levier au moyen d'axes 37. L'armature 28, fixée au levier 27 au moyen des axes 37, est positionnée au dessus de l'aimant 29 de telle sorte qu'un entrefer magnétique soit défini entre l'extrémité 28A de l'armature et l'extrémité 29A de l'aimant. L'entrefer prédéterminé fixe de façon précise la force qui annule le court-circuit et qui détourne les signaux générés par le transformateur de courant, sur lesquels agit le dispositif de déclenchement 15 de la figure 1 et actionne instantanément le mécanisme de commande de manière à entraîner le bras de contact mobile jusqu'à la position OUVERTE. Ceci est effectué par la force magnétique exercée sur l'armature 28 dans la direction descendante indiquée, laquelle force tire l'armature, le levier 27 et la tringle 26 dans la direction descendante pour faire tourner le bras 41 autour de l'axe d'articulation 40 en l'éloignant de la barre de déclenchement 21. On a constaté que la présence du DDMS dans le disjoncteurs qui contiennent des dispositifs de déclenchement électroniques et des transformateurs de courant pour détecter les états de surintensité et agir sur ces derniers a sensiblement diminué le temps d'interruption nécessaire pour des états de surintensité entraînés par un court-circuit. Les résultats avantageux procurés par la meilleure vitesse d'interruption en présence de tels états de surintensité intense augmentent la durée de vie des contacts du disjoncteur qui, sinon, pourraient chauffer pendant le temps de maintien qu'entraîne l'inertie présentée par les composants supplémentaires du disjoncteur servant d'interface entre le dispositif de déclenchement électronique du disjoncteur et le mécanisme de commande de ce disjoncteur; REVENDICATIONS 1. Dispositif de déclenchement magnétique pour des disjoncteurs, caractérisé en ce qu'il comprend un aimant plat (29) disposé de manière à être en contact avec un noyau magnétique (18); une armature plate (28) séparée dudit aimant d'une distance de séparation prédéterminée formant entrefer; un levier (27) relié à ladite armature et disposé en vue d'un mouvement en réponse au déplacement de ladite armature vers ledit aimant; un moyen (39) sollicitant ledit levier vers une position de repos en opposition au déplacement de ladite armature; et une tringle (26) reliée audit levier et disposée de manière à actionner un mécanisme de commande de disjoncteur en réponse au déplacement de ladite armature vers ledit aimant. 2. Dispositif de déclenchement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit aimant plat comprend une fente profilée (38) destinée à loger un conducteur de charge du disjoncteur. 3. Dispositif de déclenchement magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite armature plate comprend une paire de pattes verticales (35, 36) disposées en vue de leur insertion dans des fentes correspondantes dudit levier. 4. Dispositif de déclenchement magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de sollicitation comprend un ressort de compression. 5. Dispositif de déclenchement magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit levier a une configuration rectangulaire s'étendant dans un plan perpendiculaire à ladite armature. 6. Dispositif de déclenchement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit levier comprend, en outre, une fente allongée formée dans ladite configuration rectangulaire. 7. Dispositif de déclenchement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit levier comprend, en outre, une patte verticale (32) s'étendant perpendiculairement à ladite configuration rectangulaire et se terminant à l'endroit d'une patte coudée (32A). 8. Dispositif de déclenchement magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit levier est articulé à ladite tringle par l'intermédiaire d'une fente formée dans ladite patte coudée. 9. Disjoncteur présentant une capacité accrue d'interruption de court-circuit, caractérisé en ce qu'il comprend: une paire de contacts séparables (23, 24) commandés au moyen d'un mécanisme de commande pour déplacer lesdits contacts entre des position fermée et ouverte, un transformateur de courant (25) comprenant un noyau magnétique (18) et connecté auxdits contacts pour recevoir un courant de circuit, un dispositif de déclenchement électronique raccordé audit transformateur et interagissant avec ledit mécanisme de commande pour actionner ledit mécanisme de commande lorsqu'un état de surintensité apparaît dans le circuit protégé, et un aimant plat (29) disposé de manière à être en contact avec ledit noyau magnétique, une armature plate (28) séparée dudit aimant plat d'une distance de séparation prédéterminée formant un entrefer, un levier (27) relié à ladite armature et disposé en vue d'un mouvement en réponse au déplacement de ladite armature en direction dudit aimant, un moyen (39) sollicitant ledit levier vers une position de repos en opposition au déplacement de ladite armature, et une tringle (26) reliée audit levier et disposée en vue d'actionner un mécanisme de commande de disjoncteur en réponse au déplacement de ladite armature vers ledit aimant. 10. Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit aimant plat comprend une fente profilée (38) destinée à loger un conducteur de charge du disjoncteur. 11. Disjoncteur selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite armature plate comprend une paire de pattes verticales disposées en vue d'un insertion dans des fentes correspondantes (34) dudit levier. 12. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ledit moyen de sollicitation comprend un ressort de compression. 13. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 9, à 12, caractérisé en ce que ledit levier a une configuration rectangulaire s'étendant dans un plan perpendiculaire à ladite armature. 14. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que ledit levier comprend, en outre, une patte verticale (32) s'étendant perpendiculairement à ladite configuration rectangulaire et se terminant au niveau d'une patte coudée (32A). 15. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que ledit levier est interconnecté dans une fente (31) formée dans ladite fente coudée.