Brevet FR2757700A1 — publié le 19980626

La présente invention est relative à un dispositif de protection d'un appareil électrique et de raccordement dudit appareil à une source de tension d'alimentation polyphasée, particulièrement adapté pour l'alimentation et la protection d'appareils électriques dans le domaine de l'aéronautique. Les dispositifs de protection et d'alimentation en tension d'appareils électriques comportent classiquement une borne d'alimentation et de raccordement de l'appareil à une source de tension, un disjoncteur de protection électrique connecté à ladite borne d'alimentation et destiné à être raccordé à la source de tension, un organe de pilotage du fonctionnement du disjoncteur destiné à être alimenté par la source de tension et adapté pour provoquer la fermeture et l'ouverture dudit disjoncteur, respectivement en l'absence et en présence de ladite tension aux bornes dudit organe de pilotage, et des moyens de raccordement à la masse d'un conducteur de protection de la source de tension. De tels dispositifs sont par exemple utilisés dans des ateliers de maintenance d'appareils électriques embarqués à bord d'avions pour l'alimentation et la protection électrique de ces appareils, ainsi que pour la protection des opérateurs travaillant sur ces appareils. Ils permettent d'assurer une protection relativement efficace contre des surtensions. Ils présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients, notamment en raison du fait qu'ils sont peu efficaces lorsque le raccordement à la masse de la source de tension et, en particulier du conducteur de protection, à savoir le neutre N ou le conducteur "PEN" n'est pas effectué. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et de fournir un dispositif de protection et de raccordement d'un appareil électrique à une source de tension d'alimentation polyphasée permettant d'assurer une protection électrique des appareils et des personnes situées à proximité, et permettant en outre de vérifier en permanence le raccordement à la masse du conducteur de protection de la source de tension d'alimentation. Elle a donc pour objet un dispositif de protection et de raccordement d'un appareil électrique à une source de tension d'alimentation polyphasée, du type précité, caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement à la masse comportent une fiche de mise à la masse s'engageant dans une borne de raccordement au conducteur de protection de la source de tension, et un commutateur de commande de l'alimentation dudit organe de pilotage du disjoncteur, commuté à la fermeture lors de l'engagement de la fiche dans ladite borne de raccordement au conducteur de protection de la source de tension. Le dispositif selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ladite fiche comporte une broche sensiblement tubulaire en matériau électriquement conducteur et munie d'une extrémité distale s'engageant dans ladite borne de raccordement au conducteur de protection et d'une extrémité proximale prolongée par une zone de préhension de la fiche délimitant avec ladite broche un épaulement annulaire, ladite borne comportant des moyens de guidage de la broche et une butée pour ledit épaulement; - le dispositif comporte en outre des moyens d'encliquetage de la broche dans la borne de raccordement au conducteur de protection de la source de tension; - ladite borne de raccordement au conducteur de protection est constituée par une pièce en matériau électriquement conducteur comportant une première partie de fixation mécanique et de raccordement électrique de la fiche, portant ladite butée et munie d'un orifice de guidage de la broche, et d'une deuxième partie de fixa tion dudit commutateur en regard dudit orifice de telle sorte que l'extrémité distale de la broche coopère avec ledit commutateur lorsque l'épaulement est en appui contre ladite butée; - ledit organe de pilotage du disjoncteur comporte une bobine destinée à être alimentée par ladite source de tension et associée à un noyau plongeur en matériau magnétique couplé mécaniquement au disjoncteur et monté axialement déplaçable dans la bobine; - ladite bobine est branchée, en fonctionnement, entre deux phases de la source d'alimentation - le dispositif comporte en outre un témoin lumineux de signalisation de l'alimentation dudit appareil, connecté entre ledit disjoncteur et ledit organe de pilotage - le dispositif comporte en outre un disjoncteur additionnel de protection dudit dispositif contre des surtensions, connecté en entrée dudit dispositif - ladite source de tension est une source de tension dont la valeur est égale à 115 V, et ladite borne est connectée, par l'intermédiaire dudit disjoncteur, à l'une des phases et au conducteur de protection de la source de tension pour délivrer une tension monophasée - ladite source de tension est une source de tension dont la valeur est égale à 200 V, ladite borne de raccordement étant connectée, par l'intermédiaire dudit disjoncteur aux trois phases et au conducteur de protection de ladite source d'alimentation, de manière à délivrer une tension triphasée. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue générale, de face, du dispositif d'alimentation et de protection selon l'invention; - la figure 2 montre le circuit électrique du dispositif de la figure 1 - la figure 3 est une vue en perspective de la borne de raccordement à la masse du conducteur de protection de la source de tension ; et - la figure 4 montre le circuit électrique du dispositif de la figure 1, selon un autre mode de réalisation; Sur la figure 1, on a représenté une vue générale de face du dispositif d'alimentation et de protection électrique d'un appareil selon l'invention. Un tel dispositif est destiné à être utilisé dans un poste de travail d'un atelier de maintenance de matériels électriques dans le domaine aéronautique, par exemple d'appareils électriques embarqués à bord d'avions. I1 permet l'alimentation de ces appareils avec une tension d'alimentation ayant une fréquence égale à 400 Hz et une tension égale à 115 V pour une tension d'alimentation monophasée et à 200 V pour une tension d'alimentation triphasée. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un boitier 10 comportant en façade une borne 12 d'alimentation et de raccordement à une source de tension polyphasée d'un appareil à tester (non représenté) et une borne 14 de raccordement à la masse d'un conducteur de protection de la source de tension associée à une fiche 16 munie d'un conducteur 18 raccordé à la masse ou à la terre. Comme cela sera décrit en détail par la suite, ce dispositif permet d'assurer une protection électrique de l'appareil connecté à la borne 12 d'alimentation ainsi qu'une protection des opérateurs en déconnectant la source d'alimentation et la borne 12 d'une part lorsque le raccordement à la masse ou à la terre du dispositif n'est pas effectué et, d'autre part, en cas de surtensions. Le circuit électrique de ce dispositif va maintenant être décrit en référence à la figure 2. On voit sur cette figure que le circuit électrique de ce dispositif est raccordé en fonctionnement à une source 17 de tension polyphasée, délivrant, selon un premier mode de réalisation, une tension égale à 115 V et une fréquence égale à 400 Hz, pour une alimentation monophasée. Il comporte un disjoncteur 20 interposé entre la source 17 et la borne 12 de raccordement de l'appareil et un organe 22 de pilotage du fonctionnement du disjoncteur 20 destiné à provoquer la fermeture et l'ouverture du disjoncteur 20, comme cela sera décrit par la suite. Le disjoncteur 20 est constitué par un disjoncteur bipolaire de type classique connecté en entrée à l'une des phases P1 et au conducteur de protection PEN ou N de la source 17 et, en sortie, à la borne d'alimentation 12. Il est par exemple constitué par un disjoncteur courbe B de type C60N. Par ailleurs, l'organe 22 de pilotage du disjoncteur 20 est branché entre deux phases P1 et P2 de la source 17 par l'intermédiaire d'un commutateur 24. On voit sur la figure 2 que l'organe 22 est constitué par une bobine 26 dans laquelle est monté axialement déplaçable un noyau plongeur 27 en matériau magnétique lui-même couplé mécaniquement au disjoncteur 20. La bobine 26 est par exemple constituée par une bobine classique à manque de tension, assurant, par l'intermédiaire du noyau plongeur 27, le maintien en position fermée du disjoncteur 20 tant qu'elle est alimentée. On voit en outre sur la figure 2 que le commutateur 24 est monté sur la borne 14 de raccordement du conducteur de protection PEN à la masse ou à la terre dans laquelle s'engage la fiche 16. En se référant également à la figure 3, la borne de raccordement 14 est constituée par un socle métallique comportant deux parties sensiblement parallélépipédiques, 28 et 29, disposées sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre et délimitant l'une 28 une zone de fixation mécanique et de raccordement électrique de la fiche 16 et l'autre 29 une zone de fixation du commutateur 24. En particulier, la première partie 28 de la borne 14 est munie d'un orifice 30 et d'un prolongement cylindrique 32 coaxial à l'orifice 30 dans lequel vient se visser un écrou 34 pour la fixation d'un conducteur 36 (figure 2) raccordé au conducteur de protection N de la source 17. En outre, la première partie 28 est munie de deux orifices taraudés transversaux, tels que 38, dans chacun desquels s'engage une bille 40 en appui contre un ressort 42 sollicité par une vis 44. On voit en outre sur la figure 3 que la deuxième partie 29 de la borne 14 est munie de deux orifices transversaux 46 dans lesquels viennent se visser des vis (non représentées) pour la fixation du commutateur 24. La fiche 16 comporte une broche 48 sensiblement tubulaire munie d'une première extrémité distale 50 s'engageant dans l'orifice 30 de la borne 14 et d'une extrémité opposée proximale 52 prolongée par une zone 54 de préhension de forme générale tubulaire et de diamètre supérieur à celui de la broche 48. La broche 48 et la zone de préhension 54 délimitent entre elles, au voisinage de l'extrémité proximale 52, un épaulement annulaire venant en butée contre l'écrou de fixation 34, lors de l'insertion de la fiche 16 dans la broche 14. On voit en outre sur la figure 3 que la broche 48 est munie d'une rainure annulaire 56 dans laquelle s'engagent les billes 40 de la première partie 28 de la borne 14. I1 est à noter que les dimensions de la borne 14, et en particulier le positionnement des orifices 46 de fixation du commutateur 24 sont adaptées pour que l'engagement en butée de la fiche 14 contre l'écrou 34 corresponde à une action sur le commutateur 24. En se référant à nouveau à la figure 2, on voit que le circuit est complété par un témoin lumineux 58 raccordé, d'une part, à la bobine 26 et, d'autre part, à la sortie du disjoncteur 20, et par un disjoncteur bipolaire additionnel 60 de protection des éléments électriques du dispositif, raccordé en entrée à deux phases P1 et P2 de la source d'alimentation 17 et en sortie à la borne commune entre le témoin lumineux 58 et la bobine 26, et au commutateur 24. Pour assurer l'alimentation électrique d'un appareil à tester, un opérateur doit tout d'abord raccorder l'appareil à la borne d'alimentation 12 et insérer la fiche 16 dans la borne 14 par encliquetage jusqu'à ce que l'épaulement vienne en butée contre l'écrou 34. Dans cette position, l'extrémité distale 50 de la broche 48 actionne le commutateur 24 ce qui provoque l'alimentation de la bobine 22 et ainsi la fermeture du disjoncteur 20, ce disjoncteur étant fermé tant que la bobine 22 est alimentée par la source 17. Ainsi, si la fiche 16 n'est pas engagée ou est engagée de façon incomplète dans la borne 14, le commuta teur 24 n'est plus actionné ce qui provoque une coupure de l'alimentation de la bobine 22 et dès lors une ouverture du disjoncteur 20. On conçoit donc que si le conducteur de protection de la source de tension 17 n'est pas raccordé à la masse ou à la terre, la borne 12 d'alimentation est déconnectée de la source 17 évitant ainsi tout risque d'incident pour le personnel. De même, lorsqu'un pic de tension apparat dans la source de tension 17, le disjoncteur 20 s'ouvre, coupant ainsi l'alimentation de l'appareil raccordé à la borne d'alimentation 12. I1 est à noter que lorsque le disjoncteur 20 est actionné à l'ouverture, l'alimentation ne peut être rétablie que lorsqu'une action manuelle et volontaire est effectuée par un opérateur sur le disjoncteur. La description du dispositif qui vient d'être faite permet l'alimentation d'un appareil électrique en une tension monophasée d'amplitude égale à 115 V et de fréquence égale à 400 Hz. Selon un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 4, un tel dispositif permet en outre, comme mentionné précédemment, l'alimentation d'un appareil électrique au moyen d'une tension alternative triphasée d'amplitude égale à 200 V et de fréquence égale à 400 Hz. Dans ce cas, le circuit électrique du dispositif ne diffère du circuit décrit en référence à la figure 2 que par la nature du disjoncteur utilisé. On voit sur la figure 4 que le disjoncteur 62 est un disjoncteur tétrapolaire raccordé en entrée aux trois phases P1,P2 et P3 et au conducteur de protection PEN de la source d'alimentation et, en sortie à la borne 64 d'alimentation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection et de raccordement d'un appareil électrique à une source de tension d'alimentation polyphasée, notamment une source de tension à une fréquence égale à 400 Hz, ledit dispositif comprenant une borne (12;64) d'alimentation et de raccordement dudit appareil à la source (17) de tension, un disjoncteur (20;62) de protection électrique connecté à ladite borne d'alimentation et destiné à être raccordé à la source de tension, un organe (22) de pilotage du fonctionnement du disjoncteur (20;62) destiné à être alimenté par la source (17) de tension et adapté pour provoquer la fermeture et l'ouverture dudit disjoncteur (20;62), respectivement en présence et en l'absence de ladite tension aux bornes dudit organe (22) de pilotage et des moyens de raccordement à la masse d'un conducteur de protection (PEN) de la source (17) de tension, caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement à la masse comportent une fiche (16) de mise à la masse s'engageant dans une borne (14) de raccordement au conducteur de protection (PEN, N) de la source de tension, et un commutateur (24) de commande de l'alimentation dudit organe (22) de pilotage du disjoncteur, commuté à la fermeture lors de l'engagement de la fiche (16) dans ladite borne (14) de raccordement au conducteur de protection de la source de tension. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fiche (16) comporte une broche (18) sensiblement tubulaire en matériau électriquement conducteur et munie d'une extrémité distale (50) s'engageant dans ladite borne (14) de raccordement et d'une extrémité proximale (52) prolongée par une zone (54) de préhension de la fiche délimitant avec ladite broche un épaulement annulaire, ladite borne (14) comportant des moyens (30) de guidage de la broche et une butée (34) pour ledit épaulement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (40,42,44) d'encliquetage de la broche dans la borne (14) de raccordement au conducteur de protection de la source de tension. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite borne (14) de raccordement au conducteur de protection est constituée par une pièce en matériau électriquement conducteur comportant une première partie (28) de fixation mécanique et de raccordement électrique de la fiche (16), portant ladite butée (34) et munie d'un orifice (30) de guidage de la broche, et d'une deuxième partie (29) de fixation dudit commutateur (24) en regard dudit orifice (30) de telle sorte que l'extrémité distale de la broche (18) coopère avec ledit commutateur lorsque l'épaulement est en appui contre ladite butée (34). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit organe de pilotage du disjoncteur comporte une bobine (26) destinée à être alimentée par ladite source de tension et associée à un noyau plongeur (27) en matériau magnétique couplé mécaniquement au disjoncteur (20;62) et monté axialement déplaçable dans la bobine (26). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite bobine (26) est branchée en fonctionnement entre deux phases de la source (17) d'alimentation. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un témoin lumineux (58) de signalisation de l'alimentation dudit appareil, connecté entre ledit disjoncteur et ledit organe de pilotage. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un disjoncteur additionnel (60) de protection dudit dispositif contre des surtensions, connecté en entrée dudit dispositif. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite source de tension (17) est une source de tension dont la valeur est égale à 115 V, et en ce que ladite borne d'alimentation (12) est reliée, par l'intermédiaire dudit disjoncteur (20), à l'une des phases et au conducteur de protection de la source de tension de manière à délivrer une tension monophasée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite source de tension est une source de tension dont la valeur est égale à 200 V, et en ce que ladite borne d'alimentation (64) est reliée, par l'intermédiaire dudit disjoncteur (62) aux trois phases et au conducteur de protection de ladite source d'alimentation, de manière à délivrer une tension triphasée.