Brevet FR2754949A1 — publié le 19980424

INTERRUPTEUR DIFERENTIEL A PROJECTION nIERMIQUE L'invention est relative à un interrupteur différentiel à boîtier isolant renfermant: - au moins un circuit de phase possédant un dispositif de contacts principaux séparables, et un circuit de neutre avec ou sans dispositif de contacts, - un mécanisme de commande destiné à assurer la fermeture et l'ouverture des contacts principaux, -un déclencheur différentiel comprenant un détecteur homopolaire à tore totalisateur entourant les conducteurs de puissance des circuits de phase et de neutre, et ayant un enroulement de mesure connecté électriquement à un relais de déclenchement susceptible de coopérer avec le mécanisme après dépassement d'un seuil de courant de fuite prédéterminé, pour provoquer l'ouverture automatique des contacts par déclenchement différentiel, -et un circuit d'essai connecté électriquement à l'amont et à l'aval des conducteurs respectifs des circuits de phase et de neutre traversant le tore, ledit circuit d'essai étant composé d'une résistance test reliée en série avec un bouton test et un contact interrupteur de sécurité, la fermeture du bouton test entraînant l'apparition dans le circuit d'essai d'un courant différentiel artificiel détecté par le tore, de manière à provoquer un déclenchement différentiel, et l'ouverture automatique des contacts principaux et de l'interrupteur de sécurité. Les interrupteurs différentiels connus possèdent une fonction de protection différentielle, laquelle permet l'ouverture automatique des contacts principaux lors de l'apparition d'un courant de fuite, notamment par contact direct ou indirect d'un conducteur de réseau à isolement défectueux. Sur la figure 1, les interrupteurs différentiels ID sont généralement placés en tête du tableau, en étant reliés à l'amont à un appareil électrique A, et à l'aval à différents départs (dol, D2, D3, ...D8). L'appareil A est doté d'une fonction de protection du câble d'alimentation CA, et peut être constitué par un disjoncteur, notamment à déclencheur magnétothermique ou électronique, ou par un coupe-circuit à fusibles. Dans chaque départ D1 à D8 est inséré un appareil de protection divisionnaire B, par exemple un disjoncteur ou un coupe-circuit à fusible. Chaque interrupteur différentiel ID doit être protégé contre les courants de courts-circuits et de surcharge. La protection contre les courts-circuits est assurée par l'appareil CA. Le seuil de cette protection est généralement plus élevé que le calibre de l'interrupteur différentiel ID, étant donné la connexion en parallèle des différents départs D1 à D8. La protection thermique de l'interrupteur différentiel ID est assurée par l'un des appareils de protection divisionnaire B, en tenant compte d'un coefficient de foisonnement de surcharges. Le coefficient de surcharge peut néanmoins évoluer dans le temps, et la protection thermique de l'interrupteur différentiel ID ntest pas toujours bien adaptée. L'objet de l'invention consiste à réaliser un interrupteur différentiel ayant une protection thermique optimum, adaptée avec précision à l'endurance mécanique et diélectrique du mécanisme et des matériaux isolants de l'interrupteur. L'interrupteur différentiel selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit d'essai est équipé de plus de moyens de protection thermique connectés électriquement en parallèle sur le bouton test, et se trouvant soit dans un état inactif lors du fonctionnement normal de l'interrupteur différentiel, soit dans un état actif pour provoquer le déclenchement forcé du mécanisme lorsque la température à l'intérieur du boîtier dépasse un seuil de température critique. L'implantation de la protection thermique à l'intérieur du boîtier de l'interrupteur différentiel, et son couplage électrique dans le circuit d'essai permettent d'obtenir un déclenchement fiable dès que la température interne atteint la valeur limite. Le shuntage du bouton test par la commutation des moyens de protection thermique vers l'état actif crée un courant différentiel artificiel détecté automatiquement par le tore du déclencheur différentiel. La fonction des moyens de protection thermique ne consiste pas à surveiller avec précision l'intensité du courant de surcharge dans l'un des conducteurs du circuit de phase, ou du circuit de neutre, mais à pour rôle de s'assurer que la température des conducteurs, et/ou la température ambiante à l'intérieur du boîtier ne dépassera pas la valeur limite susceptible de réduire la durée de vie de l'interrupteur différentiel. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens de protection thermique comportent un contact thermique placé au voisinage du circuit de phase ou du circuit de neutre à l'intérieur du boîtier, et calibré pour être commuté vers une position de fermeture lorsque le seuil de température critique se trouve dans une fourchette comprise entre 60"C et 2200 C, le réarmement vers la position d'ouverture dudit contact thermique s'effectuant automatiquement après refroidissement lorsque la température interne descend sous ledit seuil critique, lequel est fonction de la classe thermique des isolants, et/ou de la tenue thermique des pièces mécaniques. Le contact thermique est de préférence placé au voisinage d'une partie représentative de la température la plus élevée de l'appareil, et la fermeture du contact thermique en cas de franchissement de la température de calibrage provoque le déclenchement du mécanisme via le circuit d'essai de l'interrupteur différentiel. La remise en service de l'appareil est automatique dès que le contact thermique se réarme après refroidissement. Selon une caractéristique de l'invention, le contact thermique est formé par une bilame cloquante à chauffage direct ou indirect par le courant de charge d'un pôle. D'autres solutions techniques sont possibles à partir de capteurs thermiques linéaires ou non linéaires, faisant par exemple usage de circuits de détection et d'évaluation de la température à partir de thermistances. De tels capteurs peuvent utiliser ou non la tension du réseau pour assurer leur fonctionnement. Le seuil de température critique peut être ajusté avec précision par des moyens de réglage coopérant avec le contact thermique, ou le capteur de température. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lequel: - La figure 1 représente le schéma électrique unipolaire classique d'un tableau électrique de distribution électrique faisant usage d'interrupteurs différentiels d'un type connu décrit précédemment; - La figure 2 montre le schéma électrique d'un interrupteur différentiel selon l'invention. En référence à la figure 2, un interrupteur différentiel 10 unipolaire et neutre est logé dans un boîtier 11 (traits en pointillé) en matériau plastique isolant, et comporte au moins un circuit de phase 12, et un circuit de neutre 13, respectivement raccordés à l'amont à des bornes d'alimentation 15, et à l'aval à des bornes de départs 17. ll est clair que l'invention est également applicable à un interrupteur différentiel multipolaire, notamment tétrapolaire. Chacun des circuits de phase et de neutre 12,13 renferme une paire de contacts principaux fixe et mobile 14,16 pouvant être actionnés entre une position de fermeture, et une position d'ouverture par l'intervention d'un mécanisme de commande 18 commun. L'interrupteur 10 est équipé d'un déclencheur différentiel 20 comprenant un détecteur homopolaire à tore 22 totalisateur entourant les conducteurs actifs des circuits de phase et de neutre 12,13 en aval des contacts mobiles 16. Le tore 22 porte un enroulement de mesure 24 connecté électriquement à un interface électronique 25 de commande d'un relais de déclenchement 26, ce dernier étant destiné à coopérer avec le mécanisme de commande 18 lorsque la tension induite dans l'enroulement 24 dépasse un seuil prédéterminé. Un circuit d'essai 28 est branché en parallèle aux points 29 et 31 à l'amont et à l'aval des conducteurs respectifs des circuits de phase et de neutre 12,13 traversant le tore 22. Ce circuit comporte d'une manière classique une résistance test 30 reliée en série avec un bouton test 32, et un contact interrupteur de sécurité 34 accouplé au mécanisme 18. Le déclenchement différentiel de l'interrupteur 10 intervient soit automatiquement lors de l'apparition d'un courant de fuite sur le réseau électrique, soit manuellement lors d'un test se traduisant par l'apparition d'un courant différentiel artificiel dans le circuit d'essai 28 par enfoncement du bouton test 32. Dans les deux cas, la tension aux bornes de l'enroulement de mesure 24 du tore 22 est suffisante pour provoquer le déclenchement du relais 26, et l'ouverture des contacts 14,16 pour déverrouillage du mécanisme de commande 18. Selon l'invention, des moyens de protection thermique sont intégrés à l'intérieur du boîtier 1 1 de l'interrupteur différentiel 10 en étant branchés électriquement au circuit d'essai 28 pour assurer le déclenchement forcé du mécanisme 18 en cas de dépassement de la température interne limite. Les moyens de protection thermique comportent à titre d'exemple un contact thermique 36 connecté électriquement en parallèle sur le bouton test 32, et placé au voisinage d'une partie représentative de la température la plus élevée de l'appareil, notamment près des circuits de phase et de neutre 12,13. La fermeture du contact thermique 36 en cas de franchissement de la température critique provoque le shuntage du bouton test 32, et le déclenchement du mécanisme 18 via le circuit d'essai 28. Le contact thermique 36 se réarme après refroidissement en étant commuté vers la position d'ouverture, et autorise de ce fait la remise en service de l'interrupteur 10. Le passage du contact thermique 36 vers l'état actif intervient lorsque le seuil de température critique se trouve dans une fourchette comprise entre 60"C et 220"C. Le seuil est ajusté avantageusement par des moyens de réglage appropriés. Le contact thermique peut être une bilame cloquante à chauffage direct ou indirect par le courant de charge traversant le pôle. I1 existe bien entendu d'autres solutions techniques à base de capteurs thermiques linéaires ou non linéaires, faisant usage de circuits de détection et d'évaluation de température, notamment du type à thermistance. Ces capteurs peuvent utiliser ou non la tension du réseau pour assurer leur fonctionnement. Une telle protection thermique intégrée à l'intérieur du boîtier évite tout risque de destruction thermique de l'interrupteur différentiel, et de son environnement. L'interrupteur est ainsi protégé contre un vieillissement prématuré de ses organes mécaniques et diélectriques. REVENDICATIONS 1.- Interrupteur différentiel (10) à boîtier isolant renfermant: - au moins un circuit de phase (12) possédant un dispositif de contacts principaux (14,16) séparables, et un circuit de neutre (13) avec ou sans dispositif de contacts, - un mécanisme (18) de commande destiné à assurer la fermeture et l'ouverture des contacts principaux (14,16), - un déclencheur différentiel (20) comprenant un détecteur homopolaire à tore (22) totalisateur entourant les conducteurs de puissance des circuits de phase et de neutre (12,13), et ayant un enroulement de mesure (24) connecté électriquement à un relais de déclenchement (26) susceptible de coopérer avec le mécanisme (18) après dépassement d'un seuil de courant de fuite prédéterminé pour provoquer l'ouverture automatique des contacts (14,16) par déclenchement différentiel, - et un circuit d'essai (28) connecté électriquement à l'amont et à l'aval des conducteurs respectifs des circuits de phase et de neutre (12,13) traversant le tore (22), ledit circuit d'essai (28) étant composé d'une résistance test (30) reliée en série avec un bouton test (32) et un contact interrupteur de sécurité (34), la fermeture du bouton test (32) entraînant l'apparition dans le circuit d'essai (28) d'un courant différentiel artificiel détecté par le tore (22), de manière à provoquer un déclenchement différentiel, et l'ouverture automatique des contacts principaux (14,16), et de l'interrupteur de sécurité (34). caractérisé en ce que le circuit d'essai (28) est équipé de plus de moyens de protection thermique connectés électriquement en parallèle sur le bouton test (32), et se trouvant soit dans un état inactif lors du fonctionnement normal de l'interrupteur différentiel (10), soit dans un état actif pour provoquer le déclenchement forcé du mécanisme (18) lorsque la température à l'intérieur du boîtier dépasse un seuil de température critique. 2.- Interrupteur différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de protection thermique comportent un contact thermique (36) placé au voisinage du circuit de phase (12) ou du circuit de neutre (13) à l'intérieur du boîtier (11), et calibré pour être commuté vers une position de fermeture lorsque le seuil de température critique se trouve dans une fourchette comprise entre 60"C et 2200C, le réarmement vers la position d'ouverture dudit contact thermique s'effectuant automatiquement après refroidissement lorsque la température interne descend sous ledit seuil critique, lequel est fonction de la classe thermique des isolants et/ou de la tenue thermique des piËces mécaniques. 3.- Interrupteur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contact thermique (36) est formé par une bilame cloquante à chauffage direct ou indirect par le courant de charge d'un pôle. 4.- Interrupteur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de protection thermique comportent un capteur de température, notamment à thermistance. 5.- Interrupteur différentiel selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des moyens de réglage coopèrent avec le contact thermique (36) ou le capteur de température pour ajuster le seuil de température critique.