Brevet FR2799574A1 — publié le 20010413

La présente invention concerne un contacteur-disjoncteur comprenant pôles à contacts séparables et, pour commander ces contacts, un électroaimant com mande et un dispositif de protection auquel est associé un mécanisme déclen chement. Un contacteur-disjoncteur est un appareil électrique utilisé pour commander de fa çon volontaire l'alimentation de puissance et la coupure - c'est-à-dire marche et l'arrêt - d'une charge tel qu'un moteur, au moyen de l'électroaimant, propre à sa partie "contacteur", et pour commander automatiquement la coupure la charge au moyen du dispositif de protection, qui est propre à sa partie "disjoncteur", dès que ce dispositif constate un défaut électrique tel qu'un court-circuit. Dans un appareil, l'électroaimant et le dispositif de protection sont appelés à solliciter chacun un organe multipolaire pour agir sur les contacts mobiles en ré ponse respectivement à une commande volontaire et à la détection défaut électrique. mécanisme de déclenchement est susceptible de passer, sous l'ac tion d'un declencheur électromagnétique, d'un état de fermeture contacts à un état d'ouverture des contacts, et il peut être réarmé par un organe commande manuelle ailleurs capable d'assurer indépendamment l'ouverture et la fermeture des contacts. Le document EP-366 519 décrit ainsi un contacteur-disjoncteur du type rappelé ci- dessus. Il souhaitable de réduire autant que possible la taille de l'appareil, no tamment largeur. L'invention pour but de réduire l'encombrement d'un contacteur-disjoncteur du type ci-dessus rappelé. Selon l'invention, l'électroaimant et le mécanisme de commande sont tels que la course d'ouverture des contacts causée par la commutation de l'électroaimant est plus petite que la course causée par la commutation des parties de déclenchement ou de commande volontaire du mécanisme. De préférence, la course d'ouverture des contacts produite par la partie de déclenchement en reponse à une surintensité est elle-même plus petite que la course produite par la partie de commande volon taire. Le dispositif de protection est électronique et l'électroaimant, disposé latéralement aux parties de déclenchement et de commande volontaire du mécanisme, est du type à courant continu. L'organe multipolaire de commande peut comprendre un equipage pivotant unique agissant sur divers porte-contacts polaires et présentant un bras sollicité par un levier de la partie de commande automatique du mécanisme et par un levier de la partie de déclenchement du mécanisme. l'équipage pivotant unique présente un autre bras sollicité par une barrette déplaçable parallèlement aux porte-contacts polaires en réponse à une commande manuelle. D'autre le mécanisme de commande peut être agencé de manière à donner en sortie trois positions distinctes "marche", "arret" et "déclenché" à un organe unique (70) d'actionnement d'un or gane (71) de contacts auxiliaires. La description être faite ci-après d'un mode de réalisation limitatif de l'invention, en regard des dessins annexés. La figure est un schéma d'un contacteur-disjoncteur conforme à l'invention. Les figures 2 à 5 illustrent le contacteur-disjoncteur respectivement à l'état "marche", à l'état "arrêt", à l'état "déclenché" et en cours de réarmement. Les figures 6A à 6D illustrent les positions du bouton dans états de l'appa reil représentés figures 2 à 5. La figure 7 montre en perspective la biellette du mécanisme de commande manuelle. Les figures 8 et 9 sont des vues schématiques du levier oscillant et du levier- crochet. La figure 10 est une vue schématique du levier de commande. La figure 11 illustre en perspective le verrou de la biellette de commande ma nuelle. Les figures 12 et 13 montrent en vue de côté schématique le contacteur- disjoncteur, dans lequel l'électroaimant commande respectivement la fermeture et l'ouverture des contacts. Le contacteur-disjoncteur comporte plusieurs pôles de contact dotés de contacts fixes et de contacts mobiles 11 auxquels sont associées chambres de cou pure Les contacts fixes 10 sont reliés par des conducteurs puissance 13,14 à bornes de puissance amont (de source) 15 et respectivement à des bornes puissance aval (de charge) 16 disposées dans le boîtier 17 l'appareil ou sur borniers rapportés sur celui-ci. Les pôles de contact sont type à double cou pure les contacts mobiles 12 sont donc disposés sur un pont 8 sollicité en direc tion fermeture par un ressort 18a et en direction d'ouverture l'action d'un organe d'entraînement sur un poussoir 19 associé à chaque pôle. contacteur-disjoncteur comprend à titre de boîtier 17 un bloc unique ou un en semble de boîtiers assemblés entre eux, offrant une face arrière fixation 17a à un support. II comporte un électroaimant 20 de type monostable ou bistable et un dispositif électronique de protection 30 dont la finalité est d'agir sur les poussoirs 19 des divers pôles. II convient de remarquer que l'électroaimant est du type à cou rant continu à basse consommation, ceci ayant lieu en combinaison avec la consti tution dispositif de protection 30 ; l'électroaimant 20 est independant de la ten sion d'alimentation, alors que le dispositif de protection 30 assure d'une part l'adaptation d'une tension d'alimentation au niveau de la tension continue souhaitée pour l'electroaimant, d'autre part la fourniture d'un courant constant, par exemple de l'ordre 100 mA, à la bobine 21 de l'électroaimant 20 aussi bien à l'appel qu'en maintien. L'électroaimant 20 comporte un équipage mobile 22 à armature déplaçable dans une direction X1 parallèle à la face arrière 17a de l'appareil. L'armature est sollicitée (voir figure 2) vers une position "arrêt" par un ressort non indiqué et vers une posi tion "marche" par effet électromagnétique résultant de l'alimentation de la bobine 21. Le dispositif électronique de protection 30, par exemple logé dans un boîtier embro- chable, comprend des capteurs de courant 31 qui détectent les courants des divers pôles ; capteurs 31 peuvent comme indiqué figure 2 être connectes aux con ducteurs puissance 14 des divers pôles par des pinces ou fiches Les cap teurs sont reliés à un circuit de protection 33 qui élabore un signal défaut en cas surintensité, - court-circuit ou surcharge - , constatée par les capteurs ou en cas d'autre défaut électrique. Le circuit de protection 33 est relié à sa sortie par une liaison déclenchement 33A à un déclencheur électromagnétique 41 a action fu gitive. noyau du déclencheur électromagnétique 41 sollicite par un poussoir 41a un levier d'une serrure appartenant à un mécanisme 40 de commande des contacts le poussoir 41a présente une portée latérale 41b qui facilite le retour à sa position de repos il est sollicité par un ressort 41c vers sa position de déclenchement. D'autre un circuit de commande 34 détermine un courant régulé d'alimentation pour la bobine ; le circuit de commande 34 étant relié par une liaison commande 34A à bobine 21 de l'électroaimant 20. La tension d'alimentation du dispositif de protection, du déclencheur et la bobine 21 est appliquée à des bornes 35 associées au dispositif de protection et situées selon sur le boîtier même du dispositif 30 ou sur un bornier ou additif annexé au dispositif ou à un socle auquel est rapporté le dispositif. Le dispositif protec tion 30 est variable en fonction du calibre en courant du contacteur-disjoncteur et comprend un circuit de conversion de tension 36 relié aux bornes d'alimentation 35 du contacteur-disjoncteur et apte à fournir une tension de niveau prédéterminé au dispositif et notamment au circuit 34 de commande la bobine 21 de l'électroai mant. Un bouton commande manuelle 42 susceptible de prendre une position marche ("on") et une position arrêt ("off') coopère avec le mécanisme 40 pour commander la commutation des contacts 11. II est bien sûr possible d'utiliser à titre d'organe de commande manuelle deux boutons, l'un de marche et l'autre d'arrêt. Le mécanisme de commande 40 comprend une partie de commande automatique bistable 40a pilotée par l'électroaimant 20 à partir d'un ordre de marche ou d'arret communiqué aux bornes 35, une partie de commande manuelle 40b pilotée directement par le bouton 42 et une partie de déclenchement 40c pilotée par le déclencheur électro magnétique 41 et coopérant de manière réciproque avec la partie commande manuelle 40b. II convient d'observer que les trois parties 40a,b,c mécanisme 40 agissent sur un levier pivotant commun 43. Ce levier est multipolaire, est monté de manière à pivoter autour d'un axe fixe 01 et présente deux bras ,43b, le bras 43a étant couplé au mécanisme 40b et le bras 43b ayant une extrémité libre 44 applicable sur le sommet des divers poussoirs polaires 19. Plus en détail, la partie de commande automatique 40a du mécanisme 40 com prend un levier de renvoi 51 pivotant autour d'un axe 02 et sollicité par un élément d'entraînement 52 solidaire de l'équipage mobile 22 de l'électroaimant. On peut noter que l'equipage 22 est mobile selon une direction X1 parallèle aux lignes de courant 13, et à la face 17a et perpendiculaire à la direction X2 de déplacement des contacts. Le levier 51 présente un bossage 53 applicable sur le levier multipo laire 43 et il représenté sur la figure 12 en position marche ("on") et sur la figure 13 en position arrêt ("off'). La course du bossage 53 est de l'ordre de 2,8mm, de sorte qu'en position arrêt les contacts sont ouverts avec une course ea. Les parties 40b,40c du mecanisme sont situées latéralement à l'électroaimant c'est-à-dire dans le sens la largeur de l'appareil (direction X3), ou encore que premières sont cachées le second sur la figure 12. La partie commande manuelle 40b du mécanisme 40 comprend un système de renvoi 61 transforme le mouvement de rotation du bouton 42 (d'axe 03) en mouvement translation, selon la direction X2 parallèle au déplacement des poussoirs d'une biellette 62 qui s'étend dans cette même direction X2. Le sys tème de renvoi 61 comprend notamment un doigt rotatif de manoeuvre 61a monté sur un axe et assurant un couplage mécanique avec la biellette. La biellette est représentée de manière plus détaillée sur la figure 7. Aux diffé rentes positions du bouton, visibles figures 6A à 6D, à savoir position de marche (figure 6A), position d'arrêt (figure 6B), position déclenchée (figure 6C), position de réarmement (figure 6D), correspondent autant de positions de la biellette 62. A son extrémité haute située vers le bouton 42, la biellette 62 comprend une ouverture 62a qui reçoit le doigt de manoeuvre 61a du système de renvoi 61 et un logement 62b qui s'étend selon la direction X2 et est doté de glissières rectilignes 62i s'éten dant selon X2 et de crans 62c en retrait par rapport aux glissières pour coopérer avec un verrou élastique pivotant 63. La biellette 62 presente des bras 62d qui s'accouplent, par un axe ou des tenons 62e prévus à leur extrémité libre, avec une glissière ou un trou oblong 64a d'un le vier oscillant 64. son extrémité basse située vers les contacts, la biellette 62 com prend une ouverture 62f dans laquelle s'engage l'extrémité du bras 43a du levier 43 pour assurer une liaison biunivoque. De plus, la biellette possède des pions 62g coopérant avec glissières 62h orientées selon X2 pour assurer son guidage. Le levier oscillant est apte à pivoter autour d'un axe 05 et porte un pivot 06 une extrémité d'un ressort hélicoïdal de compression 65. Le levier oscillant 64 présente aussi un bras 64b situé vers les contacts et un bras opposé orienté à l'opposé des contacts et vers le déclencheur 41 ; le bras 64b se termine une portée 64d destinée à coopérer en butée avec le levier de commande et le bras 64c est destiné à coopérer avec la portée 41b du déclencheur 41 pour assurer son réarmement. Le ressort 65 (voir figure 8) est articulé à son autre extrémité 65b, situee près des contacts, sur un axe d'appui 07 d'un levier de commande 66 lui-même apte à pi voter autour d'un axe 08. Les axes 01,02,04,05,07 et 08 sont fixes parallèles entre eux, en étant perpendiculaires au plan des figures 2 à 5 et à X1 alors que les axes 06,07 des extrémités du ressort se déplacent en fonction positions du levier oscillant 64 et du levier de commande 66. Le levier de commande 66 est sollicité par la partie 40c du mécanisme et coopère avec sa partie 40b, et s'applique sur le levier multipolaire 43 près l'extrémité libre 44 de son bras 43b, par l'extrémité d'un bras ou d'un angle 66b sur lequel se trouve l'axe 07 d'appui du ressort. L'extrémité 44 du levier 43 a une course d'ouverture differente selon qu'elle est actionnée par la partie 40b ou la partie 40c du méca nisme. Le levier 66 porte un becquet 66a normalement en prise avec un pion ou un axe d'un crochet 67. Le levier de commande 66 présente une forme générale poly gonale, notamment une forme de trapèze, auquel se rattachent à l'opposé de l'axe de l'axe 07 un bras 66c portant le becquet 66a et un bras servant de butee à la portée 64d du levier oscillant 64. crochet 67 est monté pivotant un axe voisin de l'axe 05 et parallèle et parallèle à ou de préférence sur l'axe 05 lui-même et il reçoit sur un bras l'impulsion d'une extrémité en forme de crosse du noyau coulissant 41a du declencheur élec tromagnétique 41, le noyau étant orienté pour coulisser selon la direction X1. verrou élastique 63 (voir figure 13) est monté pivotant autour axe 09 situé près d'un bord de la biellette 62 situé vers les parties 40b,40c du mecanisme. Le verrou 63 comprend un talon 63a qui peut s'enclencher contre les crans 62c du logement 62b de la biellette, et comprend une portée 63b contre laquelle vient s'ap pliquer l'extrémité du noyau 41a du déclencheur 41 et un bras 63c s'étend sen siblement dans la direction X2 le long de la biellette. A à son extrémité située vers les contacts, le bras 63c présente un entraîneur 63d en prise avec une réglette 70 déplaçable selon la direction X1. La réglette 70 est capable d'actionner un organe à contacts mécaniques 71 susceptible d'interrompre l'alimentation de bobine de l'électroaimant 20 quand le bouton 42 est mis en position "arrêt" et/ou de signaler l'état marche, arrêt ou déclenché de l'appareil. Aux trois positions précitées du bouton et de la biellette 62 correspondent trois positions "marche", arrêt" et "dé clenché" de la réglette 70. Le verrou est sollicité par un ressort traction 63e qui est ailleurs accroché à un point fixe 63f et exerce un effort rappel en sens horaire. L'élasticité du verrou permet d'obtenir un effet élastique au niveau du talon 63a, un effet élastique propre, auquel peut s'ajouter comme c' ici le cas l'ef fet d'un ressort de traction 63g. La partie de déclenchement 40c du mécanisme 40 comprend ainsi le levier-crochet 67et levier de commande 66 et elle dialogue avec le levier oscillant le ressort 65 et verrou 63 de la biellette 62. Le contacteur-disjoncteur décrit fonctionne de la manière suivante. Marche (voir figure 2) : le bouton 42 est dans la position marche indiquée figure 6A et on suppose que l'électroaimant 20 est alimenté, de sorte que le levier 51 est dans position indiquée figure 2 , propre à relâcher le levier 43. Par l'intermédiaire du doigt 61 a tourné en sens horaire, la biellette 62 est portée en position basse, de sorte le levier multipolaire 43 est basculé en sens antihoraire. Il en resulte que, pour chaque pôle, les contacts 10,11 sont fermés avec une pression contact exercee par le ressort 18a. Le verrou 63 est enclenché sur la biellette son talon 63a. partie 40c de déclenchement est maintenue armée dans l'état indiqué fi gure : le poussoir 41 a est rentré vers la droite, le levier-crochet 67 basculé en sens horaire et accroché sur le becquet 67a du levier de commande -même basculé en sens antihoraire. Il convient de noter que le levier oscillant con duit sens antihoraire par l'axe 62e de manière que l'axe 06 d'accrochage du ressort 65 est sensiblement situé sur la ligne reliant l'axe 05 de pivotement le vier 64 à l'axe 07 d'accrochage du ressort sur le levier de commande L'axe 06 est légerement décalé à gauche par rapport à la ligne 05-07 pour induire une rota tion horaire du levier oscillant 64 lors du déclenchement. Arrêt: - en cas de commande manuelle (voir figure 3), le bouton 42 mis dans la position arrêt indiquée figure 6B. Le doigt 61a est alors levé et, tandis le talon 63a du verrou 63 se dégage des crans 62c de la biellette 62 grâce à l'élasticité du verrou, la biellette peut ainsi coulisser en position extrême haute (position la plus proche bouton). Il en résulte que le levier multipolaire 43 est basculé en sens horaire que son extrémité 44 décrit une course maximale, par exemple de l'ordre de 5, , et s'applique sur les poussoirs 19 de façon que les contacts 'ouvrent avec une course eb. Cette course eb est apte à conférer à l'appareil des propriétés de sectionnement. On peut noter que la partie 40c de déclenchement reste dans le même état que sur la figure 4. - en cas de commande automatique par l'électroaimant (voir figure 13), le levier 51 pivote en sens horaire et les contacts sont ouverts avec une course ea. II convient d'observer que la course ea est nettement inférieure à eb. Déclenchement (voir figure 4) : suite à un signal de surintensité transmis à l'élec troaimant 41, le poussoir 41 a se déplace vers la gauche et frappe le levier-crochet 67 qui bascule en libérant le becquet 67a ; le levier de commande 66 pivote en sens horaire sous l'effet du ressort de compression 65 dont l'extrémité reste fixe dans un premier temps ; le levier de commande 66 s'applique sur levier mul tipolaire 43 en donnant une course de l'ordre de 4,5mm, de sorte que poussoirs 19 sont repoussés et que les contacts s'ouvrent avec une course ec. convient de noter que ec est inférieure à eb, mais supérieure à ea. Dans un deuxième temps, le poussoir 41 a du déclencheur 41 poursuit sa course et le bras 67b du levier-crochet 67 frappe la portée 63b du verrou 63. dernier est conduit jusqu'à une position antihoraire extrême, significative d'exécution dé clenchement, qu transmet à la réglette de signalisation 70 par l'entraineur Le levier oscillant est ramené en sens horaire vers une position intermédiaire entre ses positions marche et arrêt ; ce retour est dû au couple que communique l'extrémité haute du ressort 65 par suite du déport initial de l'axe rapport à la ligne 05-07. position intermédiaire du levier 64 est définie butee de son bras 64b contre bras 66b du levier de commande 66, lui-même venu appliquer sur une butée fixe 66e ; la position précitée du levier 64 définit elle-meme une posi tion intermédiaire la biellette 62 par conduite de Taxe 62e au moyen la glis sière 64a et par ' une position intermédiaire du bouton 42. Après actionnement des contacts 71, la reglette est tirée vers la gauche par le bras 63c du verrou qui est lui-même rappele par son ressort de traction 63e. Réarmement (voir figure 5) : pour assurer un réarmement du mécanisme après un déclenchement, on tourne le bouton 42 jusqu'à une position située au-delà de position arret, de manière à déplacer la biellette 62 vers une position extrême basse, ce fait tourner en sens horaire le levier oscillant 64 qui, par son bras , force le poussoir du déclencheur vers sa position de repos (à droite sur les figures) et, par son bras 64b, dégage légèrement le levier 66 en sens antihoraire. Quand bouton 42 revient à la position arrêt, le becquet 66a s'enclenche sur le crochet et l'appareil est réarmé. Revendications 1. Contacteur-disjoncteur comprenant - des conducteurs de puissance dotés de poles contacteurs à contacts fixes (10) et contacts mobiles (11) auxquels sont associees des chambres de coupure, les con tacts mobiles étant déplaçables par un organe multipolaire de commande, - un électroaimant (20) capable d'entraîner l'organe multipolaire de commande en réponse à une commande volontaire, ainsi 'un dispositif de protection (30) com prenant des moyens de détection des courants acheminés par les conducteurs de puissance, - un mécanisme de commande (40) auquel associé un organe de commande manuelle et de réarmement (42) de manière le mécanisme actionne l'organe multipolaire de commande par une partie de commande automatique (40a) en ré ponse à la commutation de l'électroaimant, une partie de déclenchement (40c) suite à une surintensité relevée par les moyens de détection et par une partie de commande volontaire (40b) suite à une manoeuvre de l'organe de commande ma nuelle, caractérisé parle fait que: l'électroaimant (42) et le mécanisme de com mande (40) sont tels que la course (ea) d'ouverture des contacts causée par la commutation de l'électroaimant est plus petite la course (ec,eb) causée par la commutation des parties de déclenchement ou commande volontaire (40c,40b) du mécanisme. 2. Contacteur-disjoncteur selon la revendication caractérisé par le fait que la course (ec) d'ouverture des contacts produite par partie de déclenchement (40c) du mécanisme en réponse à une surintensité est plus petite que la course (eb) pro duite par la partie de commande volontaire (40b) mécanisme. 3. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par fait que le dis positif de protection (30) est électronique et l'électroaimant (42) est type à cou rant continu. 4. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé par fait que l'élec troaimant (42) est disposé latéralement aux parties de déclenchement et de com mande volontaire (40c,40b) du mécanisme. 5. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'or gane multipolaire de commande comprend un équipage pivotant unique (43) agis sant sur les divers porte-contacts polaires (19) et présentant un bras (43b) sollicité par un levier (51) de la partie de commande automatique (40a) du mécanisme et par un levier (66) de la partie de déclenchement (40c) du mécanisme. 6. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'équi page pivotant unique (43) présente un autre bras (43a) sollicité par barrette (62) déplaçable parallèlement aux porte-contacts polaires (19) en réponse à une commande manuelle. 7. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par fait que le dis positif de protection (30) est un module électronique qui comprend moyens (36,34) d'alimentation de la bobine (21) de l'électroaimant (20) avec une énergie constante à l'appel et au maintien et qui pilote le déclencheur électromagnétique (41) coopérant avec un crochet (67) de la partie de déclenchement (40c) du méca nisme. 8. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mé canisme de commande (40) est agencé de manière à donner en sortie trois posi tions distinctes "marche", "arrêt" et "déclenché" à un organe unique (70) d'action- nement d'un organe (71) de contacts auxiliaires.