Brevet FR2758903A1 — publié le 19980731

La présente invention concerne un système inverseur de marche pour appareil interrupteur électromécanique multipolaire à électroaimant principal de commande tel que contacteur ou contacteur-disjoncteur. Les systèmes inverseurs de marche pour moteur sont bien connus et comprennent généralement deux appareils contacteurs identiques couplés et câblés pour inverser le sens de marche d'un moteur par croisement de deux des phases d'alimentation de celui-ci en réponse à un ordre de commande de marche directe ou inverse. II est par ailleurs déjà connu, par exemple par le brevet FR- 2 664 763, d'associer à un appareil principal contacteur-disjoncteur un contacteur inverseur tétrapolaire présentant une paire d'interrupteurs à fermeture et une paire d'interrupteurs à ouverture pour permettre de croiser deux des chemins polaires de l'appareil. Les interrupteurs en question sont sollicités par l'électroaimant du contacteur inverseur, cet électroaimant faisant partie d'un dispositif électrique de commande d'inversion qui répond à un organe de commande de marche directe ou inverse situé à distance. II serait souhaitable d'une part de simplifier ce système inverseur connu, d'autre part de le rendre plus sûr dans certaines circonstances d'utilisation, notamment en cas de soudure de l'un des contacts du contacteur-inverseur. L'invention a pour but de simplifier la réalisation d'un système inverseur de sens de marche tout en rendant ce système plus fiable. Elle a pour autre but de réaliser un tel système en adjoignant à un appareil interrupteur conçu pour fonctionner avec un seul sens de marche un appareil additif muni de la majeure partie des moyens électriques nécessaires pour effectuer l'inversion recherchée. L'invention concerne un système inverseur pour appareil interrupteur électromécanique multipolaire à électroaimant principal de commande tel que contacteur ou contacteur-disjoncteur, cet appareil présentant plusieurs chemins de courant polaires disposés entre des bornes de source et des bornes de charge et munis de contacts principaux séparables commandés par un électroaimant principal ; deux des chemins polaires peuvent être croisés pour produire l'inversion recherchée et comprennent à cet effet des conducteurs croisés sur lesquels sont situés des contacts inverseurs pilotés par un dispositif de commande d'inversion comprenant un organe de commande d'inversion à distance, ainsi qu'un électroaimant inverseur local et un circuit d'alimentation des bobines de l'électroaimant principal et de l'électroaimant inverseur en fonction de l'état de l'organe de commande d'inversion. Selon l'invention, - les contacts inverseurs appartiennent à deux commutateurs dont le point commun est relié aux bornes de charge respectives, - le dispositif de commande d'inversion présente un équipage mécanique sollicitant les deux commutateurs en fonction de l'état de l'électroaimant inverseur, le circuit d'alimentation des bobines étant tel que la commutation des contacts inverseurs s'effectue hors tension, - un organe mécanique commandé par l'électroaimant principal verrouille l'équipage mécanique d'inversion quand la bobine principale est alimentée. Ce même organe mécanique, ou l'équipage qui l'entraîne, peut avantageusement participer à la signalisation combinée des états de l'électroaimant principal et de l'électroaimant inverseur. De préférence, L'appareil principal et le dispositif de commande d'inversion sont logés dans des boîtiers distincts faciles à assembler et à faire dialoguer au moyen de l'organe mécanique précité et de connexions électriques peu encombrantes. La description est faite ci-après d'un mode de réalisation de l'invention en regard des dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement un contacteur-disjoncteur équipé du système inverseur conforme à l'invention, le dispositif de commande d'inversion étant commuté en marche directe. La figure 2 montre le dispositif de commande d'inversion commuté en marche inverse. Les figures 3 et 4 illustrent les commandes manuelles correspondantes respectivement pour une commande à deux fils et pour une commande à trois fils avec autoalimentation. L'appareil indiqué sur la figure 1 est un contacteur-disjoncteur 10 à contacts principaux séparables. Dans le mode de réalisation représenté, il s'agit d'un appareil tripolaire dont le boîtier H1 loge des chemins de courant 11,12,13 disposés entre des bornes respectives de source L1,L2,L3 reliées au réseau alternatif et des bor nes respectives de charge T1,T2,T3 dudit boîtier, reliées à une charge telle qu'un moteur. Chaque chemin de courant présente un interrupteur principal 11,12,13 à contacts principaux séparables, de préférence à double coupure, ainsi qu'un organe déclencheur à détection de surintensité J1,J2,J3 agissant, quand l'intensité d'au moins un pôle reflète un défaut tel qu'un court-circuit ou une surcharge, sur un mécanisme à serrure mécanique 14 capable d'agir sur les contacts principaux pour ouvrir ceux-ci. L'organe déclencheur comprend de préférence un déclencheur magnétique sensible aux courants de court-circuit et un déclencheur thermique sensible aux courants de surcharge et aux déséquilibres entre phases. Un électroaimant principal El à courant alternatif, dont seule la bobine Ci est représentée, est prévu dans l'appareil pour ouvrir et fermer les contacts principaux sous l'effet d'un signal de commande électrique S appliqué à des bornes de contrôle A1,A2 du boîtier Hi reliées respectivement à une première extrémité Cia et une deuxième extrémité Clb de la bobine par un conducteur 17a, respectivement 17b; le signal de commande n'alimente pas la bobine (arrêt) et les contacts sont alors ouverts, ou bien alimente la bobine (marche directe ou marche inverse) et les contacts sont alors fermés. Un bouton 15 de commande manuelle associé au boîtier H1 est relié à la serrure 14 pour ouvrir volontairement les contacts et réarmer la serrure ; d'autre part, le bouton 15 agit sur un interrupteur 16 disposé sur le conducteur 17b. Le système inverseur comprend un dispositif de commande d'inversion 21 et des interrupteurs inverseurs 14,15 à contacts séparables ; les interrupteurs 14,15 sont commandés par le dispositif 21 et sont associés aux chemins de courant il et 13, les conducteurs de ces chemins 11,13 étant convenablement croisés pour permettre de les permuter, côté charge par rapport à 11-13, sans modifier le chemin de courant 12. Bien que le système inverseur puisse être situé dans le même boîtier que l'appareil principal, il sera de préférence situé dans un appareil additif 20 rapporté sur le boîtier principal 10 et présentant dans un boîtier distinct H2 des bornes de source L'1,L'2,L'3 connectées aux bornes de charge T1,T2,T3 du boîtierprinci- pal et des bornes de charge T'i ,T'2,T'3 à connecter à la charge. En marche directe, Li est reliée à T'1 et L3 à T'3, tandis qu'en marche inverse L1 est reliée à T'3 et L3 à T'i, L2 restant dans les deux cas reliée à T'2. II convient de remarquer que les points communs 14C,15C des interrupteurs 14,15 sont raccordés aux bornes de charge T'1,T'3. Le dispositif de commande d'inversion 21 présente un électroaimant inverseur E2, de type monostable et à courant alternatif, dont seule est ici indiquée la bobine C2, et il comporte un circuit électrique agencé pour exciter la bobine principale CI en marche directe et en marche inverse, ainsi que pour désexciter la bobine inverseuse C2 en marche directe et l'exciter en marche inverse ; le dispositif assure une séquence d'alimentation des bobines telle qu'on interrompt l'alimentation de la bobine principale avant de commuter l'alimentation de la bobine inverseuse, c'est-àdire d'une part d'exciter celle-ci lorsqu'on commande une commutation marche directe-marche inverse, et d'autre part de la désexciter lorsqu'on commande une commutation marche inverse-marche directe. II est prévu à cet effet dans le boîtier H2 de l'additif 20 des bornes d'alimentation A'1 ,A'2 et B'1,B'2, B'2 étant interconnectée avec A'2. La borne A'2 est reliée directement par un conducteur 27 à la borne A2. Un commutateur 22 commandé par l'électroaimant E2 assure dans une première position la liaison de la borne A'1 (contact 22a) avec la borne Ai, et dans une deuxième position la liaison de la borne B'1 (contact 22b) avec la borne Aille point commun 22c du commutateur étant directement relié par un conducteur 28 à la borne Ai du boîtier principal H1. La borne B'1 est par ailleurs reliée à une première extrémité C2a de la bobine C2 par un conducteur 23 doté d'un interrupteur 24 à fermeture et par un conducteur 25 doté d'un interrupteur 26 à ouverture, tandis que la deuxième extrémité C2b de la bobine C2 est reliée par un conducteur 29 à une borne 18' du boîtier H2 de l'additif, connectée à une borne 18 du boîtier principal Hi et de là par un conducteur 17c de l'appareil principal à la deuxième extrémité Cib de la bobine C1. L'interrupteur 24 est commandé par l'électroaimant E2 et l'interrupteur 26 est commandé par l'électroaimant El au moyen d'un élément de commande mécanique Mi interfaçant et assurant un dialogue entre les boîtiers 10 et 20. Ce même élément de commande M1 réalise un verrouillage mécanique du dispositif 21 de commande d'inversion pour empêcher mécaniquement la commutation du dispositif 21 tant que le mécanisme principal est à l'état marche. Un contact de signalisation 30 (voir figures i et 2) est prévu dans le boîtier H2 et relié à des bornes f',g' de celui-ci. Le contact 30 est commandé par l'électroaimant E2 de manière à être ouvert en marche directe et fermé en marche inverse et à signaler ainsi le sens de marche inverse. Un autre contact de signalisation 31 est prévu dans le boîtier H1 et relié à des bornes d,e de celui-ci, elles-mêmes reliées par des conducteurs de H2 à des bornes d',e' de H2. Le contact 31 est commandé par l'électroaimant El pour indiquer la situation des contacts principaux. Un autre contact de signalisation 32 est également prévu dans le boîtier H1 et relié à des bornes i,j elles-mêmes reliées à des bornes i',j' du boîtier H2. Le contact 32 est assujetti à un organe mécanique 33 qui réalise la combinaison logique C1. C2 des états de fermeture de l'électroaimant principal El et d'ouverture de l'électroai- mant inverseur E2. L'organe 33 peut être un levier relié d'une part à l'organe Mi et d'autre part à l'équipage mobile de l'électroaimant E2. Quand le boîtier H2 de l'additif inverseur est mis en place sur l'appareil principal, le contact 32 permet ainsi de signaler le sens de marche directe lorsque les bobines Ci et C2 sont respectivement excitée et désexcitée. Quand le boîtier H2 n'est pas mis en place sur l'appareil principal, le contact 32 signale l'état des contacts principaux. On peut remarquer que les points de connexion auxiliaires nécessaires sur le boîtier H2 sont seulement au nombre de six : d',e',f',g',i',j', ce qui permet d'utiliser un connecteur peu encombrant. La figure 3 illustre la commande du système d'inversion au moyen d'un interrupteur à commande maintenue 34 situé à distance et relié par deux conducteurs 35,36 aux bornes respectives A'1,B1 du boîtier 20 pour solliciter en marche directe la borne A'i et en marche inverse la borne B1. Un conducteur de commun 37 est relié à la borne A'2. La figure 4 illustre la commande du système d'inversion au moyen d'un dispositif à impulsion 40 par exemple composé de boutons-poussoirs à impulsion 41,42 . Le contact du bouton 41 est relié aux bornes A'i et d', le contact du bouton 42 est relié aux bornes B'i et g'. Le signal de commande S est appliqué entre un conducteur de commun 43 et un conducteur 44 comprenant un interrupteur à ouverture 45 et relié en parallèle aux contacts 41,42 et à un conducteur 46 relié aux bornes e',f'. Le fonctionnement du système d'inversion va etre expliqué en regard des figures i et 2. Lorsque le bouton marche-arrêt local 15 est en position arrêt ou déclenchée, I'interrupteur 16 est ouvert et la serrure 14 est placée dans son état d'ouverture des contacts principaux 11-13. Le circuit électrique C1,17a,17b entre les bornes A1,A2 est donc ouvert et il en résulte que la bobine Ci reste désalimentée et que son contact auxiliaire 26 est fermé. De la sorte, la bobine C2 reste désexcitée, les contacts 22 et 24 et les interrupteurs inverseurs occcupant les positions indiquées figure 1. Quand le bouton 15 est mis en position marche, il arme la serrure et ferme l'interrupteur 16. Si un signal de fermeture des contacts principaux est présent aux bornes A'1-A'2 (marche directe), la bobine C1 est alimentée, de sorte que l'électroaimant El provoque la fermeture des contacts principaux 11-13. Sous l'effet de la liaison M1, le contact auxiliaire 26 commandé par l'électroaimant El s'ouvre, de sorte que la bobine C2 de l'électroaimant inverseur E2 ne peut pas être alimentée. Si un signal de fermeture est présent aux bornes B'I-A'2 (marche inverse), ou bien si une commutation de marche directe en marche inverse est commandée par commutation de la tension de commande vers ces bornes, la bobine C1 est désexcitée, de sorte que d'une part les contacts principaux 11-13 s'ouvrent et que d'autre part le contact auxiliaire 26 se ferme. La bobine C2 est alors alimentée via la borne B'i,le conducteur 25,1'interrupteur 26, les conducteurs 29 et 17c,1'interrup- teur 16, le conducteur 17b, la borne A2, le conducteur 27 et la borne A'2. Il en résulte que l'électroaimant E2 se ferme, d'une part en commutant les contacts inverseurs 14,15 et d'autre part en fermant le contact 24 et en faisant passer le commutateur 22 vers sa position 22b (voir figure 2) , de la sorte, l'alimentation de la bobine C1 est désormais assurée par le chemin : borne B'i, contact 22b, conducteurs 28 et 17a, interrupteur 16, conducteur 17b, borne A'2. Il en résulte que d'une part les contacts principaux 11-13 se ferment et d'autre part le contact 26 s'ouvre. L'alimentation de la bobine C2 se poursuit cependant grâce au contact d'automaintien 24 qui est fermé, les deux bobines étant donc alimentées en parallèle. Une commutation de marche inverse en marche directe s'effectuera de manière inverse, la désexcitation de la bobine C1 précédant celle de la bobine C2. II convient d'observer que l'équipage mécanique d'inversion 21a reste verrouillé par l'organe Mi assujetti à l'électroaimant principal El - c'est-à-dire par l'armature mobile de l'électroaimant ou par un élément de transmission de mouvement aux supports des contacts des interrupteurs 11-13 ou par ces supports - tant que la bobine principale Ci est alimentée, afin de confirmer le verrouillage électrique opéré par le dispositif de commande 21. Lorgane de verrouillage M1 interdit également la commutation intempestive des interrupteurs inverseurs en cas de choc. Si l'un des interrupteurs 14,15 reste soudé, par exemple après un courant de courtcircuit, la fermeture du deuxième interrupteur n'a pas de conséquence fâcheuse, puisque l'un des déclencheurs thermiques à fonctionnement différentiel de l'appareil principal pourra détecter l'anomalie. Revendications 1. Système inverseur pour appareil interrupteur électromécanique multipolaire à électroaimant principal de commande tel que contacteur ou contacteurdisjoncteur, cet appareil présentant plusieurs chemins de courant polaires disposés entre des bornes de source et des bornes de charge et munis de contacts principaux séparables commandés par un électroaimant principal (et), deux des chemins polaires pouvant être croisés pour produire l'inversion recherchée et comprenant à cet effet des conducteurs croisés sur lesquels sont situés des contacts inverseurs pilotés par un dispositif de commande d'inversion comprenant un organe de commande d'inversion à distance, ainsi qu'un électroaimant inverseur local (E2) et un circuit d'alimentation des bobines de l'électroaimant principal et de l'électro- aimant inverseur en fonction de l'état de l'organe de commande d'inversion, caractérisé par le fait que: - les contacts inverseurs appartiennent à deux commutateurs (14,15) dont le point commun (14C,15C) est relié aux bornes de charge respectives (T'1,T'3), - le dispositif de commande d'inversion (21) présente un équipage mécanique (21a) sollicitant les deux commutateurs (14,15) en fonction de l'état de l'élec- troaimant inverseur (E2), le circuit d'alimentation des bobines étant tel que la commutation des contacts inverseurs s'effectue hors tension, - un organe mécanique (Ml) commandé par l'électroaimant principal (El) verrouille l'équipage mécanique d'inversion (21a) quand la bobine principale (Cl) est alimentée. 2. Système inverseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier boîtier (H1) logeant les contacts principaux (11-13) et l'électroaimant principal (El) de l'appareil interrupteur, et un deuxième boîtier (H2) fixé au premier boîtier et logeant les deux commutateurs (14,15) et le dispositif de commande d'inversion (21). 3. Système inverseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le circuit d'alimentation des bobines situé dans le deuxième boîtier (H2) loge un contact (26) assujetti à l'organe mécanique (Ml) qui interface le premier et le deuxième boîtier pour fermer un chemin d'alimentation (25) de la bobine inverseuse (C2) quand la bobine principale (C1) n'est pas alimentée. 4. Système inverseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit d'alimentation des bobines situé dans le deuxième boîtier (H2) loge un contact (24) d'autoalimentation de la bobine inverseuse (C2) ménageant une liaison d'autoalimentation (23), parallèle à son chemin d'alimentation (25), entre la borne (C2a) de la bobine inverseuse qui est située côté charge et une borne de commande inverse (B1) du deuxième boîtier. 5. Système inverseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le circuit d'alimentation des bobines situé dans le deuxième boîtier (H2) loge un commutateur (22) dont le point commun (22c) est relié à la borne (Cia) de la bobine principale (C1) qui est située côté charge et dont les contacts inverseurs (22a,22b) sont respectivement reliés à une première borne de commande directe (A'1) et à une borne de commande inverse (B'1) du deuxième boîtier. 6. Système inverseur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le deuxième boîtier (H2) présente une deuxième borne de commande directe (A'2) reliée, via un interrupteur (16) commandé par un bouton de commande manuelle (15) du premier boîtier (H1), à la borne (cil) de la bobine principale (Ci) qui est située côté source. 7. Système inverseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un organe mécanique (33) est assujetti d'une part à l'organe mécanique de verrouillage (M1) et d'autre part à l'équipage mobile d'inversion (21a) pour réaliser la combinaison logique C1. ('2 des états des électroaimants (El)et (E2) et commande un contact (32) relié à des bornes de signalisation (i,j) du premier boîtier (H1) et à travers le deuxième boîtier (H2) à des bornes de signalisation (i',j') de celui-ci.