Brevet FR2795226A1 — publié le 20001222

La présente invention concerne un module de commutation multipolaire se connectant par des bornes de source à un appareil interrupteur électromagnétique multipolaire principal et par des bornes de charge à au moins un moteur et présentant, entre ces bornes, plusieurs chemins de courant de puissance pourvus de pôles de commutation à contacts toujours alternativement fermés commandés par un électro aimant de commutation piloté par un circuit électrique de commande. On connaît par le brevet FR 2 758 903 ou le brevet FR 2 761 521 un module de type inverseur permettant de faire passer un moteur d'un fonctionnement en marche directe à un fonctionnement en marche inverse et vice-versa. Les appareillages connus de type inverseur sont encombrants. L'invention a pour but de foumir un module de commutation notamment de type inverseur ou étoile-triangle dont la largeur est sensiblement égale à la largeur du contacteur ou appareillage électrique standard avec lequel il est apparié pour réaliser l'une des fonctions ci-dessus. Ce module présente donc une largeur réduite. Par ailleurs il est protégé par l'appareil principal monté en amont. II n'y pas de condamnation mécanique entre le module de commutation et l'appareil interrupteur de protection qui lui est associé. Le module de commutation selon l'invention est caractérisé par le fait que les pôles et les chemins de courant sont agencés pour réaliser une fonction de contrôle de moteur du type inverseur ou étoile-triangle ou de distribution et que l'ensemble de commande des pôles formé par l'électro-aimant de commutation et le circuit électrique de commande est décalé par rapport aux pôles de commutation et chemins de courant dans une direction perpendiculaire à la face arrière de fixation du module de manière que la largeur du module soit réduite et sensiblement égale à celle de l'appareil principal associé. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détail en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma du circuit puissance d'un module de commutation de type inverseur, en association avec un appareil interrupteur principal ; - la figure 2 est un schéma du circuit puissance d'un module de commutation de type étoile-triangle, en association avec un appareil interrupteur principal ; - la figure 3 est une vue en élévation d'un module inverseur de la figure 1; - la figure 4 est un schéma du circuit puissance d'un module de commutation de type distributeur, en association avec un appareil interrupteur principal ; - la figure 5 est une coupe schématique montrant l'agencement interne du module; - la figure 6 est un schéma simplifié d'un pôle du module de commutation; - la figure 7 est un schéma du circuit de commande du module, représenté dans une des positions de fonctionnement. Le module de commutation selon l'invention, repéré M sur les dessins, est destiné à être associé à un appareil interrupteur électromagnétique multipolaire AP pouvant être pourvu d'une fonction de protection moteur. Cet appareil AP est de type contacteur ou contacteur-disjoncteur. Ce module M présente à l'arrière une embase de fixation sensiblement plane et repérée P. II peut s'intégrer, en association avec des appareils tels que AP, dans des schémas classiques tels que: inverseur, étoile-triangle, distributeur. L'appareil interrupteur principal AP loge, dans un boîtier, des chemins de courant polaires disposés entre des bornes de source L1, L2, L3 reliées au réseau alternatif et des bornes de charge T1, T2, T3 reliées au module de commutation M. Chaque chemin de courant présente un interrupteur ou pôle 11 ou 12 ou 13 commandé par un électroaimant principal E1 dont la bobine B1 est alimentée en courant électrique par deux bornes d'alimentation repérées A1 et A2. Le module de commutation M se loge dans un boîtier BO et présente des bornes de source t1, t2, t3 se raccordant directement sur les bornes aval T1, T2, T3 de l'appareil principal AP et des bornes de sortie ou de charge U, V, W d'une part u, v, w d'autre part qui sont connectées au(x) moteur(s). Le module de commutation M peut se monter directement sous l'appareil AP ou il peut être déporté. Sur les chemins de courant s'étendant entre les bornes source t1, t2, t3 et les bornes de sortie ou de charge, sont agencés des pôles de commutation C1, C2, C3 du type à rupture simple et bistables. Ces pôles C1, C2, C3 sont actionnés par un électro aimant bistable E2 pourvu d'une bobine B2 et leurs contacts sont toujours alternativement fermés sauf pendant les commutations. Le module M ne possède pas de dispositif d'extinction d'arc et ne peut donc pas être actionné en charge. Le nombre de bornes t1, t2, t3 est égal au nombre de bornes T1, T2, T3, le nombre de pôles C1, C2, C3 étant lui- même égal ou inférieur à ce nombre de bornes. Les pôles C1, C2, C3 et les chemins de courant associés sont agencés pour réaliser une fonction de contrôle de moteur du type inverseur ou étoile-triangle ou distribution. Le câblage du circuit du circuit puissance du module M dépend de la fonction de contrôle réalisée par ce module. , Dans le mode de réalisation de type inverseur qui est illustré à la figure 1, la borne source t3 est reliée directement à la borne de charge W. Les bornes source t1 et t2 sont reliées en marche directe aux bornes de charge U et V par les pôles C1, C2 et en marche inverse, après commutation de ces mêmes pôles, aux bornes V et U, ce qui réalise le croisement habituel des phases. Dans le mode de réalisation de type étoile-triangle qui est illustré à la figure 2, les bornes de source t1, t2, t3 sont disposées d'un coté du module tandis que les bornes de charge U, V, W pour le fonctionnement en triangle et les bornes de charge u, v, w pour le fonctionnement en étoile sont disposées du côté opposé. Les bornes U, V, W d'une part, u, v, w d'autre part sont décalées les unes par rapport aux autres. L'électro-aimant E2 de type bistable logé dans le module de commutation M et actionnant les contacts mobiles des pôles de commutation C1, C2, C3 est équipé d'aimants permanents de manière à réduire la consommation d'énergie. Cet électro-aimant E2 est piloté par un circuit de commande interne CC illustré à la figure 7. La partie magnétique mobile de l'électro-aimant E2 qui a un mouvement rectiligne alternatif parallèle au plan P déplace les pôles de commutation C1, C2, C3 par un mécanisme de transmission de mouvement TM. Le module de commutation M est agencé de manière que les pôles de commutation C1, C2, C3 et les circuits de puissance associés et que l'ensemble de commande des pôles formé par l'électro-aimant E2 et le circuit de commande CC soient décalés ou espacés selon une direction perpendiculaire à la face arrière P de fixation du module et que la largeur L du module sensiblement égale à la largeur de l'appareil principal associé AP. La largeur L est donc réduite si on la compare à des appareils usuels réalisant des fonctions similaires. Les pôles de commutation C1, C2, C3 sont logés vers l'arrière, l'électro-aimant E2 et le circuit de commande CC étant logés vers l'avant. Chaque pôle de commutation C1 ou C2, ou C3 illustré schématiquement à la figure 6 est de type inverseur (contacts toujours fermés) et à effet de boucle ce qui permet d'obtenir une pression de contact proportionnelle au courant qui le traverse. Ce pôle se compose d'une pièce conductrice mobile PM portant deux contacts mobiles opposés CM1-CM2, d'une pièce conductrice fixe PF1 portant un contact fixe CF1 et d'une pièce conductrice fixe PF2 portant un contact fixe CF2. La pièce de contact mobile PM oscille, autour d'un axe, d'une première position de travail, contacts fermés, à une seconde position de travail, contacts fermés également: Le courant qui circule dans la pièce conductrice mobile PM et la pièce conductrice fixe PF1 ou PF2, selon des directions parallèles, induit un effort d'attraction magnétique. Les pôles ne sont jamais actionnés en charge ce qui permet de réduire la pression nominale de contact, l'encombrement de l'électroaimant se trouvant diminué. L'appareil principal AP comporte un contact de verrouillage 2 connecté à deux bornes 21 et 22 qui se connectent au circuit d'alimentation de la bobine B2 et un contact d'auto-maintien 5 associé à l'alimentation de la bobine B1. Ces deux contacts 2 et 5 sont actionnés par la partie mobile de l'électro-aimant E1. La bobine B2 de l'électro-aimant E2 est alimentée de manière à être polarisée dans l'un ou l'autre sens par deux contacts inverseurs auxiliaires 1 a et 1 b associés à des diodes 7a , 7b. Ces contacts auxiliaires de bobine la, 1 b sont actionnés par la partie mobile de l'électroaimant bistable E2. Le module de commutation M comporte des contacts auxiliaires 3, 4, 6 qui sont également actionnés par la partie mobile de l'électro aimant E2. Pour l'application, on branche à l'extérieur sur les bornes A1 et A'1 du module de commutation M d'une part des contacts 8a et 8b et d'autre part des contacts 9a et 9b contrôlant le fonctionnement dans le sens un ou dans le sens deux . On appelle fonctionnement sens un , l'un des deux modes de fonctionnement du module c'est à dire la marche directe pour l'inverseur ou en étoile pour l'étoile-triangle et on appelle fonctionnement sens deux le second mode c'est à dire la marche inverse ou en triangle. Le fonctionnement du module de commutation va maintenant être expliqué. Dans la position de la figure 7, l'électro-aimant E1 de l'appareil principal AP est alimenté via l'interrupteur de marche-arrêt MA, les contacts 8a, 9b et 6. Les pôles de puissance 11, 12 et 13 de l'appareil principal AP sont dans la position de fonctionnement sens un . Les interrupteurs de commutation tels que C1, C2 du module de commutation M sont dans une des deux positions correspondant à ce mode de fonctionnement sens un (ces pôles sont toujours en position fermée). Pour passer en mode de fonctionnement sens deux , l'opérateur ouvre un contact 8a et ferme le contact associé 8b. L'ouverture du contact 8a coupe l'alimentation de la bobine B1 de l'appareil principal AP. Les interrupteurs de puissance 11 à 13 de l'appareil principal AP s'ouvrent. La fermeture du contact 8b entraîne l'alimentation de la bobine B2 du module M à travers les contacts 3, 2, 1b et 1a ce qui entraîne la commutation des contacts de commutation tels que C1, C2. Les contacts auxiliaires la, lb, 3, 4, 6 du module M commutent et le courant est envoyé sur l'électroaimant E1 de l'appareil principal AP qui manceuvre les interrupteurs de puissance 11-13. L'électro-aimant E2 du module de commutation M ne peut commuter que lorsque les contacts de puissance 11 à 13 sont ouverts. Cette fonction de sécurité est assurée par le contact 2 de verrouillage. D'autre part, les contacts de puissance 11 à 13 se ferment lorsque les contacts du module de commutation M sont dans la bonne position. Afin de ne pas couper la tension d'alimentation durant la course de l'électro aimant E2, les trois contacts 3, 4 et 6 doivent changer de position après que l'électro aimant E2 ait effectué sa course ou une partie importante de sa course. Un dispositif de retardement de changement d'état peut être associé à ces trois contacts. Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. En variante on pourrait éviter d'employer dans le schéma de commande CC des semi-conducteurs (diodes ou petits composants de protection). On pourrait dans une autre variante destinée aux courants alternatifs remplacer les diodes par des ponts de diodes. Revendications 1. Module de commutation multipolaire se connectant par des bornes de source (t1, t2, t3) à un appareil interrupteur électromagnétique multipolaire principal (AP) et par des bornes de charge (U, V, W, u, v, w) à au moins un moteur et présentant, entre ces bornes, plusieurs chemins de courant de puissance pourvus de pôles de commutation (C1, C2, C3) à contacts toujours alternativement fermés commandés par un électro aimant de commutation (E2) piloté par un circuit électrique de commande (CC), caractérisé par le fait que les pôles de commutation (C1, C2, C3) et les chemins de courant sont agencés pour réaliser une fonction de contrôle de moteur du type inverseur ou étoile-triangle ou distribution et que l'ensemble de commande des pôles formé par l'électro-aimant de commutation (E2) et le circuit électrique de commande (CC) est décalé par rapport aux pôles de commutation (C1, C2, C3) et chemins de courant dans une direction perpendiculaire à la face arrière (P) de fixation du module de manière que la largeur (L) du module soit réduite et sensiblement égale à celle de l'appareil principal associé (AP). 2. Module de commutation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module est un module inverseur comportant d'un coté les bornes de source (t1, t2, t3) et du coté opposé les bornes de charge (U, V, W). 3. Module de commutation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le module est du type commutation étoile- triangle et comporte d'un coté les bornes de source (t1, t2, t3) et du côté opposé les bornes de charge (U, V, W) pour le fonctionnement en triangle et les bornes de charge (u, v, w) pour le fonctionnement en étoile. 4. Module de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacun des pôles de commutation (C1, C2, C3) est à effet de boucle. 5. Module de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'électroaimant (E1) de l'appareil principal (AP) est de type bistable et actionne un contact auxiliaire d'auto-maintien (5) et un contact auxiliaire de verrouillage (2). 6. Module de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'électroaimant de commutation (E2) est de type bistable et actionne deux contacts auxiliaires (l a, 1 b) contrôlant l'alimentation de la bobine (B1) de cet électroaimant (E2). 7. Module de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'électroaimant de commutation (E2) actionne des contacts auxiliaires inverseurs (la, lb) d'alimentation de la bobine (I32) et des contacts auxiliaires (3, 4, 6).