Brevet FR2800927A1 — publié le 20010511

REPARTITEUR DE PUISSANCE ELECTRIOUE POUR TIROIR ENFICHABLE ET TIROIR ENFICHABLE La présente invention concerne un répartiteur de puissance électrique pour tiroir enfichable sur un jeu de barres d'alimentation électrique dans une armoire de distribution électrique en basse tension pour un réseau industriel. L'invention concerne également un tiroir enfichable destiné à coopérer avec un tel répartiteur de puissance. La distribution électrique dans un réseau industriel, en particulier, pour alimenter des moteurs ou tout autre équipement électrique, s'effectue à partir de tableaux de répartition ou d'armoires de distribution sur ou dans lesquels sont enfiches des tiroirs extractibles contenant les appareils électriques de commande et de protection constituant le module de commande de chaque moteur. L'alimentation électrique s'effectue généralement par l'arrière du tiroir au moyen de pinces ou de fiches ou de cosses câblées qui s'enfichent sur les barres conductrices distribuant l'énergie électrique dans l'armoire. Ces barres d'alimentation sont au nombre de deux pour un courant monophasé, de trois pour un courant triphasé ou de quatre pour un courant tétraphasé. Dans le cas d'un module de commande d'un moteur, le tiroir peut comporter, par exemple. un disjoncteur et un contacteur, ou, un interrupteur-fusible, un contacteur et un relais thermique. Le disjoncteur ou l'interrupteur- fusible est commandé par une poignée prolongée en face avant du tiroir. Un verrouillage mécanique interdit l'extraction de ce tiroir lorsque le disjoncteur ou l'interrupteur- fusible est en position enclenchée, c'est-à-dire lorsque le moteur est alimenté. Dans ces tiroirs, les pinces, les fiches ou les cosses d'alimentation, les appareils électriques de commande et de protection, ainsi que les bornes de sortie vers le moteur sont reliés entre eux par des fils de câblage de section adaptée au courant nominal du module de commande dudit moteur. Cette technique connue présente de nombreux inconvénients. Elle nécessite d'effectuer manuellement un câblage entre les différents appareils, les fiches d'alimentation et les bornes de sortie, générant un coût de réalisation élevé dû au temps passé à réaliser le câblage et aux pièces nécessaires. Le câblage étant réalisé manuellement, les risques d'erreurs ne sont pas exclus. Par ailleurs, les fils utilisés pour le câblage présentent une isolation simple offrant peu de protection électrique et mécanique. Ces fils de câblage ainsi que leurs connexions mécaniques aux différents appareils, aux fiches d'alimentation et aux bornes de sortie, sont également sensibles aux poussières, aux vibrations, à l'humidité et, le cas échéant, aux rongeurs, ayant pour effet des risques de dysfonctionnements intempestifs pouvant entraîner l'arrêt des équipements électriques en aval, donc l'arrêt d'une production industrielle par exemple. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients en proposant un répartiteur de puissance électrique qui supprime tout câblage et donc tout risque d'erreur de câblage, qui soit simple à fabriquer, économique, fiable, robuste, insensible aux agressions extérieures et qui permet une manipulation très aisée, avec peu d'outillage et en toute sécurité. L'invention propose également un tiroir enfichable simplifié, ne nécessitant aucun câblage. Ce but est atteint par un répartiteur de puissance électrique tel que défini en préambule caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit imprimé de puissance pourvu d'une piste conductrice pour chaque barre d'alimentation électrique, chaque piste conductrice définissant au moins une arrivée et au moins un départ de courant électrique, l'arrivée comportant une borne d'alimentation destinée à se connecter sur la barre d'alimentation électrique correspondante et le départ comportant une borne de distribution destinée à se connecter sur ledit tiroir enfichable, ledit circuit imprimé étant disposé dans un boîtier électriquement isolant duquel sortent lesdites bornes d'alimentation et de distribution. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le répartiteur comporte deux circuits imprimés disposés dos à dos, les deux circuits imprimés comportant les mêmes bornes d'alimentation mais des bornes de distribution distinctes. agencées pour se connecter sur deux tiroirs enfichables distincts. Ces bornes d'alimentation et de distribution peuvent être du type enfichable. Ces deux circuits imprimés sont, avantageusement, disposés respectivement sur les faces recto-verso d'une même plaque isolante. Et le ou les circuits imprimés peuvent être moulés dans un bloc de matière isolante formant ledit boîtier. Ce but est également atteint par un tiroir enfichable destiné à coopérer avec un tel répartiteur de puissance, caractérisé en ce qu'il comporte un module de commande regroupant des appareils de commande et de protection d'un équipement électrique dudit réseau industriel, ainsi qu'un connecteur émergeant à l'arrière dudit tiroir et agencé pour se connecter auxdites bornes de distribution dudit répartiteur. Lesdits appareils de commande et de protection d'un module de commande sont, avantageusement, connectés entre eux et audit connecteur par des fiches et prises du type enfichable. La présente invention et ses avantages seront mieux compris dans la description suivante d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective et par transparence d'une armoire de distribution électrique équipée d'un répartiteur et de deux tiroirs selon l'invention, - les figures 2A et 2B sont des vues en plan de dessus et de dessous du circuit imprimé prévu dans le répartiteur, - la figure 3 représente le schéma électrique du répartiteur et des tiroirs enfichables de l'invention, - les figures 4A et 4B sont des vues en perspective similaires aux figures 2A et 2B du circuit imprimé sur lequel sont montés les bornes d'alimentation et de distribution, - la figure 5 est une vue éclatée en perspective d'un jeu de bornes de distribution, - la figure 6 est une vue en perspective d'une borne d'alimentation, 3o - la figure 7 est une vue en perspective du répartiteur complet de l'invention, et - la figure 8 est une vue en perspective de deux tiroirs enfichables connectés au répartiteur de la figure 7 En référence à la figure 1, l'invention se rapporte à un répartiteur de puissance électrique 10 destiné à connecter au moins un tiroir enfichable 20, 20' sur un jeu de barres d'alimentation électrique 30 dans une armoire de distribution électrique 40 en basse tension pour un réseau industriel. Les barres d'alimentation électrique 30 sont généralement disposées verticalement dans l'armoire de distribution 40 et leur nombre dépend des besoins du réseau industriel situé en aval. Il peut être égal à deux pour un réseau monophasé, trois pour un réseau triphasé ou quatre pour un réseau tétraphasé. Dans l'exemple représenté. ces barres d'alimentation 30 sont au nombre de quatre, soit trois phases P1, P2, P3 et un neutre N. Pour des questions de clarté, la figure 1 n'illustre qu'un seul répartiteur de puissance 10 connecté à deux tiroirs enfichables 20, ', distincts, montés côte à côte sur un support 21 en forme de L fixé à l'intérieur de l'armoire. Chaque tiroir enfichable 20, 20' comporte un module de commande 50, 50' destiné à alimenter un équipement électrique, comme par exemple un moteur (non représenté), prévu dans le réseau électrique. Le répartiteur de puissance 10 est décrit en détail en référence aux figures 2A, 2B, 4A, 4B et 7. Il comporte deux circuits imprimés de puissance 11 et 11' disposés dos à dos. De préférence, il s'agit d'un circuit imprime de puissance double face, c'est-à-dire comportant une plaque isolante 12 unique, de forme rectangulaire, portant sur ses faces recto-verso les pistes conductrices 13. 13' de chaque circuit 11, Il'. Cette plaque isolante 12 présente une épaisseur suffisante, de quelques millimètres, pour garantir l'isolation électrique entre les deux séries de pistes conductrices 13, 13' formées d'une couche de cuivre d'environ 400ym compte tenu des courants de forte intensité, par exemple 32 A. Chaque circuit imprimé de puissance 11, 11' dispose d'un nombre de pistes conductrices 13, 13' équivalent au nombre de barres d'alimentation 30. Dans l'exemple représenté, ces pistes sont au nombre de quatre, soit trois phases P1, P2. P3 et un neutre N. Chaque piste conductrice 13, 13' définit une arrivée 14 et un départ 15, 15' de courant électrique. Les arrivées 14 des deux circuits imprimés 11. 11' sont disposées sur un des bords longitudinaux de la plaque isolante 12, sont confondues et comportent chacune une borne d'alimentation 60 destinée à se connecter sur la barre d'aiimentation électrique correspondante 30. Les départs 15, 15' des deux circuits imprimés 11, 11' sont disposés sur l'autre bord longitudinal de la plaque isolante 12, sont distincts et comportent chacun une borne de distribution 70, ' destinée à se connecter à l'arrière des tiroirs enfichables 20, 20'. Les figures 2A et 2B illustrent les deux circuits imprimés de puissance 11, Il' correspondant aux faces recto-verso de la plaque isolante 12. Les arrivées 14 des pistes conductrices 13, 13' sont communes et sont distribuées vers deux séries de départ 15, 15' positionnées respectivement à gauche et à droite du bord longitudinal correspondant de la plaque isolante 12. Les pistes conductrices 13, 13' sont agencées de telle sorte que les arrivées 14 sont distribuées, d'une part, aux départs 15 à gauche de la plaque isolante 12 par le circuit imprimé 11 situé sur la face illustrée par la figure 2A et, d'autre part, aux départs 15' à droite de la plaque isolante 12 par le circuit imprimé 11l' situé sur la face illustrée par la figure 2B. Cette distribution respecte l'ordre des phases soit, par exemple, de gauche à droite: N. P3, P2 et P1. Les figures 4A et 4B illustrent les circuits imprimés de puissance 11, 1 il' équipés des bornes d'alimentation 60 montées sur les arrivées 14. saillantes du bord correspondant de la plaque isolante 12, et des bornes de distribution 70, 70' montées sur les départs 15, 15', affleurant le bord correspondant de ladite plaque 12. Dans cet objectif, la plaque isolante 12 comporte deux découpes 12' permettant de loger lesdites bornes de distribution 70,70'. Une des bornes d'alimentation 60 est représentée en détail dans la figure 6. Elle comporte une base 61 destinée à être reliée rigidement à une arrivée 14 par un organe de fixation traversant 62 pour relier électriquement les deux circuits imprimés 11, 1'. Cet organe de fixation traversant 62 est, par exemple, une vis, un rivet ou tout autre moyen équivalent, disposé à travers un trou 63 prévu dans la base 61. Pour améliorer le contact électrique entre la borne 60 et les circuits imprimés 11, 11', la base 61 comporte une fente 64 qui s'emboîte sur la plaque isolante 12 et assure un contact électrique serré avec les deux pistes conductrices 13, 13' correspondantes lors du serrage de l'organe de fixation traversant 62. Cette borne d'alimentation 60 comporte une fiche 65 prolongeant ladite base 61 et destinée à s'enficher dans une des barres d'alimentation 30. La figure 5 illustre les bornes de distribution 70, 70' au nombre de quatre, conformément à l'exemple décrit. Chaque borne de distribution 70, 70' comporte une base 71 destinée à être reliée rigidement à un départ 15, 15' par un organe de fixation traversant 72 pour relier électriquement les deux circuits imprimés 11, 11'. Cet organe de fixation traversant 72 est, par exemple, une vis, un rivet ou tout autre moyen équivalent, disposé à travers un trou prévu dans la base 71. Comme pour les bornes d'alimentation 60, la base 71 comporte une fente 73 qui s'emboîte sur la plaque isolante 12 et assure un contact électrique serré avec les deux pistes conductrices 13, 13' correspondantes lors du serrage de l'organe de fixation traversant 72. Cette borne de distribution 70,70' comporte une fiche fendue 74 prolongeant ladite base 71 et destinée à s'enficher dans un connecteur mâle 80, 80' prévu à l'arrière d'un tiroir enfichable 20, 20'. Les bornes de distribution 70, 70' sont logées dans un boîtier isolant 75 de forme correspondante. Le connecteur mâle 80, 80' comporte quatre fiches 81 emboîtables dans les fiches fendues 74 desdites bornes de distribution 70, 70'. Ces fiches 81 sont prévues sur un support isolant 82 monté dans la face arrière du tiroir enfichable 20, 20' et comportent à l'intérieur de ce tiroir des prises 83 destinées à alimenter le module de commande , 50' disposé dans ledit tiroir. Pour faciliter les connexions, toutes les bornes d'alimentation 60. les bornes de distribution 70, 70', les fiches 74, 81 et les prises 83 sont du type enfichable, c'est-à- dire permettant une connexion rapide, ne nécessitant aucun câblage, ni aucun outillage. La figure 7 illustre le répartiteur de puissance 10 dans son ensemble, les circuits imprimés 11, 11', les arrivées 14 et les départs 15, 15'. ainsi qu'une partie des bornes d'alimentation 60 et de distribution 70, 70' étant enfermés dans un boîtier isolant 16 de forme parallélépipédique. De préférence, ce boîtier 16 est réalisé en résine moulée autour desdits circuits imprimés 11. 11'. les fiches 65 des bornes d'alimentation 60 et les bornes de distribution 70, 70' restant apparentes et donc accessibles. Le boîtier 16 peut aussi être constitué d'un capotage ou de deux flasques assemblés. Ainsi, le répartiteur de puissance 10 obtenu est monobloc, compact. rigide. isole. résistant et insensible aux agressions extérieures et aux vibrations. En effet, toute la connectique est noyée et donc protégée par la résine. Ce répartiteur de puissance 10 comporte, dans l'exemple représenté, deux trous 17 distants, prévus du côté des bornes de distribution 70, 70' et agencés pour recevoir par exemple une vis de fixation 18, permettant de monter ledit répartiteur 10 sur la paroi arrière du support 21 monté dans l'armoire 40 et destiné à recevoir par coulissement les tiroirs enfichables 20. Comme on l'a expliqué précédemment, le répartiteur de puissance 10 selon l'invention a l'avantage de fournir deux départs 70, 70' distincts avec une seule alimentation 60. Ainsi, ce répartiteur 10 permet de doubler le nombre des départs pour une même armoire de distribution 40. La figures 8 illustre en détail deux tiroirs enfichables 20, ', selon l'invention, distincts, montés côte à côte dans un support 21 en forme de L et connectés à un même répartiteur 10. Chaque tiroir enfichable 20, 20' comporte un module de commande 50, 50' destiné à alimenter, par exemple, un moteur ou tout autre équipement électrique du réseau industriel. Chaque module de commande 50. 50' comporte, par exemple, un interrupteur-fusible 51, un contacteur 52 et un relais thermique 53. L'interrupteur- fusible 51 est actionné par une poignée 54 accessible en face avant dudit tiroir 20. Chaque tiroir 20, 20' comporte également une poignée de préhension (non représentée) permettant sa mise en place dans le support 21 et son extraction. Le circuit électrique de cet exemple d'application est illustré par la figure 3. Les barres d'alimentation 30 sont symbolisées par les phases Pi, P2, P3 et le neutre N, sur lesquelles sont connectées les bornes d'alimentation 60 reliées aux arrivées 14. Le répartiteur de puissance 10 est symbolisé par un rectangle en trait discontinu et comporte les deux circuits imprimés 11, 1 il' représentés par les pistes conductrices 13, 13' distribuant le courant de chaque arrivée 14 vers deux départs 15, 15'. Les deux modules de commande 50, 50' sont représentés chacun avec un interrupteur-fusible 51, un contacteur 52 et un relais thermique 53 reliés entre eux et au connecteur mâle , 80' par des connexions rapides et directes, ne nécessitant aucun câblage, ni aucun outillage. Il va de soi que les modules de commande 50, 50' peuvent comporter d'autres appareils électriques selon les besoins, par exemple un disjoncteur peut remplacer l'interrupteur-fusible et le relais thermique. Les tiroirs enfichables 20, 20' sont symbolisés par deux rectangles adjacents, encadrant les deux modules de commande 50, 50', et connectés par les connecteurs mâles 80,80' aux bornes de distribution 70, 70' reliées aux départs 15, 15'. Le répartiteur de puissance 10 tel que décrit peut être proposé à la vente individuellement ou déjà monté dans l'armoire 40 sur la paroi arrière du support 21 destiné à recevoir le ou les tiroirs enfichables 20, 20' selon les besoins. Ainsi, pour préparer une armoire de distribution 40, il suffit d'assembler dans un tiroir enfichable 20, 20' les appareils électriques de commande et de protection formant chaque module de commande 50, 50' au moyen des bornes de connexion rapide, de connecter chaque module au connecteur mâle 80, 80' correspondant, puis d'insérer le tiroir enfichable , 20' dans le support 21 jusqu'à ce que son connecteur mâle 80, 80' soit connecté aux bornes de distribution 70, 70' du répartiteur de puissance 10 déjà monté dans l'armoire 40 et lui-même enfiché sur les barres d'alimentation 30. Cette opération est effectuée rapidement, sans outillage, sans risque d'erreur puisqu'il n'y a plus à effectuer de câblage, et en toute sécurité pour le personnel. Ainsi, il apparaît clairement que l'invention permet d'atteindre tous les buts recherchés. La présente invention n'est bien entendu pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Le répartiteur de puissance 10 selon l'invention peut être adapté à différentes applications ou être équipé de dispositifs accessoires, le cas échéant. Par exemple. il peut comporter un organe de déverrouillage disposé du côté des bornes d'alimentation 60 et permettant d'accéder aux barres d'alimentation 30 dans le cas o elles sont protégées du toucher par un volet de protection. De même, les bornes, les fiches, les connecteurs, etc. peuvent être mâles ou femelles selon les configurations. Revendications 1. Répartiteur de puissance électrique (10) pour tiroir enfichable (20, 20') sur un jeu de barres d'alimentation électrique (30) dans une armoire de distribution électrique (40) en basse tension pour un réseau industriel, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit imprimé de puissance ( 11, 11') pourvu d'une piste conductrice (13, 13') pour chaque barre d'alimentation électrique (30), chaque piste conductrice définissant au moins une arrivée (14) et au moins un départ (15, 15') de courant électrique, l'arrivée comportant une borne d'alimentation (60) destinée à se connecter sur la barre d'alimentation électrique correspondante et le départ comportant une borne de distribution (70, 70') destinée à se connecter sur ledit tiroir enfichable (20, '), ledit circuit imprimé étant disposé dans un boîtier (16) électriquement isolant duquel sortent lesdites bornes d'alimentation et de distribution. 2. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits imprimés (11 et 11') disposés dos à dos, les deux circuits imprimés comportant les mêmes bornes d'alimentation (60). 3. Répartiteur selon la revendication 2. caractérisé en ce que les deux circuits imprimés (11 et 11') sont disposés respectivement sur les faces recto-verso d'une même plaque isolante (12). 4. Répartiteur selon la revendication 2 ou 3. caractérisé en ce que les bornes de distribution (70, 70') des deux circuits imprimés (11, I 1') sont distinctes et agencées pour se connecter sur deux tiroirs enfichables (20,20') distincts. 5. Répartiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les circuits imprimés (11, 11') sont moulés dans un bloc de matière isolante formant ledit boîtier (16). 6. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bornes d'alimentation (60) et de distribution (70, 70') sont du type enfichable. 7. Tiroir enfichable (20, 20') destiné à coopérer avec un répartiteur de puissance (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un module de commande (50, 50') regroupant des appareils de commande et de protection (51, 52, 53) d'un équipement électrique dudit réseau industriel, ainsi qu'un connecteur (80, 80') émergeant à l'arrière dudit tiroir (20, 20') et agencé pour se connecter auxdites bornes de distribution (70, 70') dudit répartiteur. 8. Tiroir selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits appareils de commande et de protection (51, 52, 53) d'un module de commande (50. 50') sont connectés entre eux et audit connecteur (80.80') par des fiches et prises du type enfichable.