Brevet FR2799572A1 — publié le 20010413

La présente invention concerne un contacteur-disjoncteur comprenant des pôles à contacts séparables et, pour commander ces contacts, un électroaimant de com mande et un dispositif de protection auquel est associé un mécanisme de déclenche ment. Un contacteur-disjoncteur est un appareil électrique utilisé pour commander façon volontaire l'alimentation de puissance et la coupure de lignes reliées à une charge telle qu'un moteur - c'est-à-dire la marche et l'arrêt de cette charge -, au moyen l'élec troaimant, qui est propre à sa partie "contacteur", et pour commander automatique ment la coupure de la charge au moyen du dispositif de protection, qui est propre à sa partie "disjoncteur", dès que le dispositif de protection constate un défaut électrique tel qu'un court-circuit sur au moins l'une des lignes . Dans un tel appareil, l'électroaimant et le dispositif de protection sont appeles à solli citer chacun un organe multipolaire pour agir sur les contacts mobiles en réponse res pectivement à une commande volontaire et à la détection d'un défaut électrique. Le mécanisme de déclenchement est susceptible de passer, sous l'action d'un déclen cheur électromagnétique, d'un état de fermeture des contacts à un état d'ouverture des contacts, et il peut être réarmé par un organe de commande manuelle -même capable d'assurer l'ouverture et la fermeture des contacts. Le document EP-366 519 décrit ainsi un contacteur-disjoncteur du type rappele ci- dessus. Le dispositif de protection est essentiellement mécanique, ce qui necessite un grand nombre d'appareils pour couvrir comme il est nécessaire la gamme voulue de tensions et de courants de puissance. Le document FR- 2 759 489 décrit un contacteur-disjoncteur dans lequel l'électroai mant assure la commutation des contacts aussi bien en mode contacteur qu' mode disjoncteur. Le caractère hybride du fonctionnement de l'électroaimant et sa néces- saire rapidité de commande en mode disjoncteur sont alors problématiques. L'invention a pour but de concilier une bonne fiabilité de fonctionnement en mode contacteur avec une grande rapidité de coupure en mode disjoncteur, tout organi- sant les liaisons mécaniques et électriques de l'appareil de façon à couvrir gamme souhaitée en tensions et courants de puissance avec un minimum de constituants. Selon l'invention, un déclencheur électromagnétique est adjoint au mécanisme de commande, et le dispositif de protection est relié à l'électroaimant par une liaison de commande et au mécanisme de commande par une liaison de déclenchement, de manière à délivrer une énergie électrique d'alimentation à l'électroaimant la liaison de commande et, en cas de défaut électrique, un signal de déclenchement la liai son de déclenchement. préférence, le dispositif de protection est relié à des bornes d'alimentation ten sion alternative ou continue, tandis que l'électroaimant est du type à courant continu fonctionnant sous une tension prédéterminée, et le dispositif de protection présente un circuit adaptateur de tension propre à convertir la tension d'alimentation en la tension predéterminée pour alimenter l'électroaimant. De plus, le dispositif de protection est de preférence apte à délivrer à l'électroaimant un courant constant dans ses phases d'ap- et de maintien. conducteurs de puissance, les contacts séparables et des chambres de coupure associées peuvent avantageusement être logés dans une embase, le dispositif de protection étant un module amovible rapporté de manière interchangeable à l'embase, tandis que l'électroaimant et le mécanisme de commande sont associés de manière fixe à l'embase. Dans ce cas, l'électroaimant et le mécanisme de commande peuvent être logés dans une partie de l'embase située en avancée de manière que se succè dent du haut en bas de l'embase : l'électroaimant et le mécanisme de commande, le dispositif de protection et un emplacement dédié au logement d'un additif de contacts auxiliaires, les bornes d'alimentation de la bobine de l'électroaimant étant logées en adjacence au module de protection dans l'emplacement de l'additif de contacts auxiliai res. L'embase peut présenter avantageusement entre le module de protection et l'em placement de l'additif de contacts auxiliaires un emplacement dédié au logement d'un additif de communication. La description va être faite ci-après d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en regard des dessins annexés. La figure 1 est un schéma d'un contacteur-disjoncteur conforme à l'invention. Les figures 2 à 4 sont des schémas de variantes du contacteur-disjoncteur. Les figures 5 et 6 représentent le contacteur-disjoncteur en vue de face et en coupe selon le plan VI-VI. Le contacte u r-d isjoncte u r comporte des pôles contacteurs dotes de contacts fixes 10 et de contacts mobiles 11 auxquels sont associées des chambres de coupure 12. Les contacts fixes 10 sont reliés par des conducteurs de puissance 13,14 à des bornes de puissance amont (de source) 15 et respectivement à des bornes de puissance aval (de charge) 16 disposées dans le beitier 17 de l'appareil ou sur borniers rapportés sur celui-ci. Pour chaque pôle, les contacts mobiles 12 sont disposés sur un pont sollicité en direction de fermeture par un ressort 18 et en direction d'ouverture par un poussoir contacteur-disjoncteur comprend un électroaimant 20 de type monostable ou bista- et un dispositif électronique de protection et de commande ; la finalité de l'élec troaimant et du dispositif de protection est d'agir sur les poussoirs 19 des divers pôles. convient de remarquer que l'électroaimant 20 est du type à courant continu et qu'il indépendant de la tension d'alimentation, par exemple du reseau, alors que le dis positif de protection et de commande 30 assure d'une part l'adaptation de la tension d'alimentation au niveau de la tension continue souhaitée pour l'électroaimant, d'autre la fourniture d'un courant constant, par exemple de l'ordre 100 mA, à la bobine 21 l'électroaimant 20 aussi bien à l'appel qu'en maintien. dispositif de protection et de commande 30, ci-après simplement désigné "dispositif protection", comprend des capteurs de courant 31 qui détectent les courants des divers pôles ; les capteurs 31 peuvent comme indiqué figure 2 être connectés aux conducteurs de puissance 14 des divers pôles par des pinces ou fiches 32. Les cap teurs 31 sont reliés à un circuit de protection 33 qui élabore un signal de défaut en cas court-circuit constaté par les capteurs ou en cas d'autre défaut électrique. Le circuit protection 33 est relié à sa sortie par une liaison de déclenchement 33A à un dé- clencheur électromagnétique 41 à action fugitive qui sollicite un levier d'une serrure appartenant à un mécanisme 40 de commande des contacts. Le circuit de protection 33 joue aussi le rôle de liaison d'alimentation et il est relié à un circuit de commande 34 qui détermine un courant régulé d'alimentation pour la bobine et est relié par une liaison commande 34B à la bobine 21 de l'électroaimant 20. La tension d'alimentation du dispositif de protection, du déclencheur de la bobine est appliquée à bornes 35 associées au dispositif de protection 30 situées selon le cas sur le boitier même du dispositif 30 ou sur un bornier ou additif annexé au disposi tif ou à un socle auquel est rapporté le dispositif. Le dispositif de protection 30 est va riable en fonction du calibre en courant du contacte ur-d isjoncte ur et comprend un cir cuit de conversion de tension 36 relié aux bornes d'alimentation 35 contacteur- disjoncteur apte à fournir une tension de niveau prédéterminé au dispositif 30 et à la bobine 21 l'électroaimant. 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. Il est bien sûr possible de prévoir deux boutons, l'un à fonction marche et l'autre à fonction arrêt. Le mécanisme de commande 40 comprend une partie de déclenchement bistable 40A pilotée par le déclencheur electromagnéti- que 41, une partie de commande automatique bistable 40B pilotée l'électroaimant 20 à partir ordre de marche ou d'arrêt communiqué aux bornes et une partie de commande manuelle 40C pilotée directement par le bouton 42 et influençable par la partie de declenchement 40A. Les parties 40C agissent sur les contacts mobiles 11 via un organe coulissant ou pivotant et la partie 40B agit sur les contacts mobiles 11 via organe coulis sant ou pivotant 43B. Ces deux organes 43A,C et 43B peuvent être distincts. Dans un mode réalisation Préféré, les organes 43A,C et 43B sont applicables sur un levier pivotant multipolaire et commun 44 lui-même applicable sur les poussoirs polaires 19 (voir figure Dans les modes de réalisation représentés figures 2 à 4, le contacteur-disjoncteur comporte une embase 50 et le dispositif de protection 30 est constitué par un module électronique protection rapporté de manière interchangeable à l'embase et fonction du calibre courant dévolu au contacte ur-d isjoncteu r. L'embase présente à sa partie arrière moyens de fixation 51 à un support tel qu'un rail normalisé ou une platine porteuse comprend ou reçoit à ses parties haute et basse des borniers 52,53 lo geant les bornes de puissance 15,16. L'embase loge les conducteurs de puissance 13,14, contacts fixes 10 et mobiles 11 et les chambres de coupure 12. Sur la figure 2, l'électroaimant 20 et le mécanisme de commande sont logés dans un module électromécanique de commande 60 assemblé à l'embase 50. Sur les figu res 3 et 4, l'électroaimant 20 et le mécanisme de commande 40 sont logés dans un compartiment - ou deux compartiments -, situé(s) à la partie haute l'embase 50 dans une avancée 54 de celle-ci. On dispose dans ce cas d'un ensemble électromé canique de commande et de coupure 50,20,40 qui est indépendant la tension d'ali mentation qui reste inchangé pour divers calibres de courant, l'adaptation en tension étant assurée par la circuiterie électronique du module de protection et le calibrage de courant étant assuré par le choix d'un module de protection 30 déterminé. Sur la figure 3, l'électroaimant 20 et le module de protection 30 sont disposés dans l'avancée 54 de l'embase de manière que se succèdent du haut en de l'embase: l'électroaimant 20 et le mécanisme 40, le module de protection 30 un emplacement 55 dédié au logement d'un additif 56 de contacts auxiliaires. Les bornes d'alimentation 35 de la bobine 21 de l'électroaimant 20 sont logées dans l'emplacement 55 ou dans l'additif 56 de contacts auxiliaires. Sur la figure 4, l'embase 50 présente entre le module de protection 30 et l'emplace ment 55 de l'additif 56 de contacts auxiliaires un emplacement 57 dédié au logement d'un additif de communication 58 auquel on peut raccorder par exemple un bus de communication de l'appareil considéré avec d'autres appareils électriques, ce bus étant par exemple apte à alimenter et commander l'appareil. Un interrupteur 59 est disposé dans l'additif 56 (figure 4) ou dans le module de protec tion 30 (figure 1) pour couper l'alimentation de celui-ci quand le bouton est mis en po sition "arrêt". L'interrupteur 59 est par exemple commandé mécaniquement par un organe approprié de la partie 40C du mécanisme 40 de manière à pouvoir être sollicité par le bouton 42. Le contacteur-disjoncteur se monte et fonctionne de la manière suivante. A une em base dotée d'un électroaimant de calibre souhaité est rapporté un module de pro tection propre à adapter la tension à celle de fonctionnement nominal de l'électro aimant à fournir à celui-ci un courant constant tant dans la phase d'appel que dans la phase maintien. Le bouton étant supposé initialement en position marche, la tension appliquée aux bornes 35 entraîne via le circuit de commande 34 l'alimentation de bobine 21 et, via la partie du mécanisme 40, la fermeture des contacts 10, 11. ouverture ma nuelle contacts est provoquée par la mise du bouton 42 en position arrêt, via la partie du mécanisme 40, tandis que l'interrupteur 59 s'ouvre comme indiqué plus haut. ouverture automatique des contacts est provoquée par commutation du circuit en fonction par exemple du signal de surintensité fourni un capteur 31 cette commutation entraîne celle de la partie 40A du mécanisme via le déclencheur 41. L'absence de tension aux bornes 35 entraîne la désexcitation la bobine 21 et, via la partie 40B, l'ouverture des contacts. Revendications 1. Contacte u r-d isjoncte u r comprenant : - des conducteurs de puissance dotés de pôles à contacts séparables fixes et mobiles, - un électroaimant de commande (20) et un dispositif de protection (30) aptes à agir par au moins un organe multipolaire sur les contacts mobiles (11) en réponse respec tivement à une commande volontaire et à la détection d'un défaut électrique, le dispo sitif de protection comprenant moyens (31) de détection des courants acheminés par les conducteurs de puissance et des moyens (33) d'élaboration d'un signal de dé- clenchement, - un mécanisme de commande (40) des contacts, comprenant l'organe multipolaire et susceptible d'être actionné pour l'organe multipolaire commute entre un état d'ou verture des contacts et un état fermeture des contacts, caractérisé par le fait - au mécanisme de commande adjoint un déclencheur électromagnétique (41), - le dispositif de protection (30) relié à l'électroaimant (20) par une liaison de com mande (33B) et au mécanisme commande (40) par une liaison de déclenchement (33A), de manière à délivrer une energie électrique d'alimentation à l'électroaimant sur la liaison de commande (33B) en cas de défaut, un signal de déclenchement sur la liaison de déclenchement (33A). 2. Contacteur-disjoncteur selon revendication 1, caractérisé par le fait que le dispo sitif de protection (30) est relié à bornes (35) d'alimentation en tension alternative ou continue, tandis que l'électroaimant (20) est du type à courant continu fonctionnant sous une tension prédéterminée, dispositif de protection présente un circuit adaptateur de tension (36) propre a convertir la tension d'alimentation en la tension prédéterminée pour alimenter l'electroaimant. 3. Contacteur-disjoncteur selon revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de protection (30) délivre à l'électroaimant (20) un courant constant dans ses phases d'appel et de maintien. 4. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 1, caracterisé par le fait que les con tacts mobiles 1) sont situés sur des ponts de contact dont le déplacement est com mandé par poussoirs (19), l'électroaimant (20) et le mécanisme de commande (40) agissant sur un levier commun (44) applicable sur poussoirs (19). 5. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les con ducteurs de puissance (13,14), les contacts séparables 11) et des chambres de coupure associées (12) sont logés dans une embase (50) le dispositif de protection (30) est un module amovible rapporté de manière interchangeable à l'embase, tandis que l'électroaimant (20) et le mécanisme de commande (40) sont associés de manière fixe à l'embase. 6. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'électro aimant (20) et mécanisme de commande (40) sont logés dans une partie (54) de l'embase (50) située en avancée de manière que se succèdent du haut en bas de l'embase : l'électroaimant (20) et le mécanisme de commande (40), le dispositif de protection (30) un emplacement (55) dédié au logement additif (56) de contacts auxiliaires. 7. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 5, caractérise par le fait que des bor nes d'alimentation (35) de la bobine (21) de l'électroaimant (20) sont logées en adja- cence au module de protection (30) dans l'emplacement (55) l'additif (56) de con tacts auxiliaires. 8. Contacteur-disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'embase (50) présente entre le module de protection (30) et l'emplacement (55) de l'additif (56) de contacts auxiliaires un emplacement (57) dédié au logement d'un additif (58) de communication. 9. Contacteur-disjoncteur comprenant - des conducteurs de puissance dotés de pôles à contacts séparables fixes et mobiles auxquels sont associées des chambres de coupure, - un électroaimant (20) et un dispositif de protection (30) aptes à agir par au moins un organe d'entrainement multipolaire sur les contacts mobiles (11) en réponse respecti vement à une commande volontaire et à la détection d'un défaut électrique, le disposi tif de protection comprenant des moyens (31) de détection des courants acheminés par les conducteurs de puissance et une première liaison électrique (33B) avec l'élec troaimant (20), caracterisé par le fait que - le dispositif protection (30) est interchangeable et des moyens électroniques (36) de conversion la tension d'alimentation en une tension adaptee à l'électroaimant (20) sont associes au dispositif de protection, - le dispositif protection est relié une deuxième liaison électrique (33A) à un déclen cheur magnétique (41) apte à commander un mécanisme (40) commande des contacts capable d'ouverture maintenue des contacts et réarmable par un bouton de commande manuelle (42), - le mécanisme commande (40) présente une partie bistable commande auto matique (40B) pilotée par l'électroaimant (20) et une partie bistable de déclenchement (40A) pilotée déclencheur magnétique (41) pour agir sur pôles de contact. 10. Contacte ur-d isjoncte ur selon la revendication 9, caractérisé le fait que le dis positif de protection (30) comprend des moyens (34) assurant l'alimentation de la bo bine (21) de l'électroaimant (20) avec un courant sensiblement constant dans les di verses phases l'état marche du contacteur-disjoncteur.