Brevet FR2812965A1 — publié le 20020215

La présente invention concerne un actionneur électromagnétique pour un appareil interrupteur et de protection d'une charge telle qu'un moteur, comprenant un circuit magnétique pourvu d'un noyau fixe coopérant avec un noyau mobile et une bobine d'excitation montée sur une ligne de courant et servant à actionner un organe de coupure de la ligne de courant. Pour éviter les conséquences dues à l'apparition de courants de court-circuit, on trouve sur un appareil électrique interrupteur et de protection de type contacteur limiteur ou contacteur-disjoncteur, un actionneur (encore appelé percuteur) déclenchant l'ouverture rapide d'un pôle associé. Cet actionneur est une sorte d'électro-aimant dont la bobine, traversée par le courant à contrôler, coopère avec un noyau plongeur. Ce noyau plongeur qui au repos est maintenu en position d'ouverture actionne, à l'apparition d'un courant de court-circuit, le pôle associé. Pour réaliser une protection contre les surcharges thermiques on utilise soit un dispositif à bilames soit un relais électronique thermique. Un relais électronique comporte des capteurs de courant délivrant des signaux proportionnels aux courants qui sont envoyés à un circuit électronique lequel délivre, en cas de défaut, un signal de sortie approprié. La présente invention a pour but de fournir un actionneur électromagnétique dans lequel est intégré un capteur de courant fournissant un signal à un circuit électronique de calcul thermique apte à délivrer un signal de déclenchement. L'actionneur selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure mesurant le flux ou l'induction du circuit magnétique qui comporte un entrefer . Selon une caractéristique, le circuit magnétique fixe comprend une culasse coopérant avec une plaque de culasse portant le noyau fixe. Selon une autre caractéristique, les moyens de mesure sont constitués par une bobine de mesure de flux montée autour d'un noyau et couplée au circuit magnétique et à un circuit de traitement. Selon une autre caractéristique, les moyens de mesure sont constitués par un capteur à effet Hall ou une magnéto-résistance mesurant l'induction dans un entrefer du circuit magnétique. 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 d'appareil interrupteur électromagnétique comportant l'actionneur selon l'invention; - la figure 2 est un schéma fonctionnel de la chaîne de commande associée au composant de mesure de l'actionneur; - la figure 3 est une vue en élévation d'un premier mode de réalisation de l'actionneur; - la figure 4 est une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 3; - la figure 5 est une vue en élévation d'un second mode de réalisation de l'actionneur; - la figure 6 est une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 5. L'actionneur repéré A dans son ensemble se monte dans un appareil interrupteur et de protection (type contacteur limiteur ou contacteur-disjoncteur) illustré à la figure 1. Cet appareil qui est de type multipolaire présente plusieurs lignes de courant C1-C2 sur chacune desquelles est disposé un pôle de coupure P à contacts fixes et mobiles, établissant ou coupant le courant entre des bornes B1 et B2. L'actionneur présente un noyau fixe 12 faisant partie d'un circuit magnétique fixe 1 et coopérant avec un noyau mobile 2. II présente par ailleurs une bobine d'excitation 3 qui est montée en série sur la ligne de courant C2 et un composant de mesure 6. Le noyau mobile 2 actionne le pôle de coupure P, à l'apparition d'un courant de défaut, par un levier ou palonnier Pa. Le composant de mesure 6 actionne le pôle de coupure P par un circuit électronique de traitement C et au moyen d'une interface mécanique ou électromécanique S. Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 1, le circuit magnétique fixe 1 se compose en plus du noyau fixe 12 d'une culasse 13-14 en forme de U qui est fermée par une plaque 11 à laquelle le noyau 12 est fixé par des moyens usuels. La partie en U est pourvue d'un alésage dans lequel est engagé un mandrin de guidage 4 de forme cylindrique et centré sur l'axe X-X du noyau fixe 12. Le mandrin 4 est emboîté sur le noyau fixe 12 de manière à être immobilisé. A l'intérieur de ce mandrin, dans l'alésage, se loge le noyau plongeur mobile 2 de manière à coulisser. La culasse en U du circuit magnétique fixe est constituée de deux branches 13 et 14. Le sous-ensemble formé parle noyau 12, la plaque de culasse 11 à laquelle il est fixé et le composant de mesure 6 est susceptible d'être démonté et remplacé, en fonction du calibre souhaité. La bobine d'excitation 3 est enroulée autour du mandrin 4 de manière à entourer le ou les noyaux. Le noyau plongeur 2 est soumis à un ressort de rappel 5. Un entrefer E est ménagé entre le noyau fixe 12 et le noyau plongeur 2 lorsqu'ils sont en position repos. Le circuit magnétique présente des caractéristiques d'induction ou du flux magnétique en fonction du courant qui sont sensiblement linéaires au moins dans une de ses sections, en position de repos. Le composant détecteur de champ magnétique 6 mesure, en l'absence de saturation du circuit magnétique, le flux ou l'induction pour fournir une image du courant circulant dans la ligne de courant de courant C1-C2. Ce composant de mesure 6 peut être constitué par une bobine (figures 3 et 4) ou par une sonde à effet Hall (figures 5 et 6) ou une magnétorésistance mesurant l'induction dans l'entrefer E du circuit magnétique ou encore par tout autre élément détecteur de champ magnétique. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, le composant de mesure 6 est constitué par une bobine entourant le noyau fixe 12. Cette bobine mesure le flux et est couplée au circuit magnétique et à un circuit intégrateur passif ou électronique. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, le composant de mesure 6 est inséré dans un entrefer du circuit magnétique, entre deux parties du noyau fixe 12. II pourrait être fixé sur le noyau fixe. Le circuit électronique de traitement C qui reçoit le signal du composant de mesure 6 est capable de calculer une loi d'échauffement pour la charge protégée et de constituer une protection thermique équivalente à un système à bilame. La mesure du flux ou de l'induction comme image du courant permet de réaliser une chaîne CPT de protection thermique de la charge, actionnant l'organe de coupure P au delà d'un seuil d'échauffement (Dmax de celle ci. La mesure du flux ou de l'induction comme image du courant permet de réaliser une chaîne de déclenchement électronique CD, actionnant l'organe de coupure P au delà d'un seuil de courant réglable Imax . La mesure du flux ou de l'induction comme image du courant pour évaluer et afficher sa valeur ou celle de la puissance électrique fournie à la charge ou tout autre traitement offert par l'évaluation du courant. Le fonctionnement de l'actionneur va maintenant être décrit. Lorsqu'un courant traverse la bobine 3, il se crée dans le circuit magnétique un champ magnétique. Sous l'effet de ce champ magnétique, le composant de mesure 6 crée un courant électrique proportionnel au flux magnétique et au courant circulant dans la bobine 3. La version capteur à effet Hall permet de mesurer un courant à composante continue et donc de substituer totalement une bilame alors que la version bobine de mesure de flux ne réagit que sur un signal alternatif. 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. REVENDICATIONS 1. Actionneur électromagnétique d'appareil interrupteur électromagnétique, présentant un circuit magnétique (1) pourvu d'un noyau fixe (12) coopérant avec un noyau mobile (2) et une bobine d'excitation (3) montée sur une ligne de courant (C1- C2) et servant à actionner un organe de coupure (P) de la ligne de courant, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure (6) mesurant le flux ou l'induction du circuit magnétique qui comporte un entrefer (E). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit magnétique fixe comprend une culasse (13, 14) coopérant avec une plaque de culasse (11) portant le noyau fixe (12). 3. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) sont constitués par une bobine de mesure de flux montée autour d'un noyau et couplée au circuit magnétique et à un circuit de traitement ( C). 4. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) sont constitués par un capteur à effet Hall ou une magnéto- résistance mesurant l'induction dans un entrefer (E) du circuit magnétique. 5. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un mandrin (4) servant au guidage du noyau mobile (12) et au support de la bobine d'excitation (3). 6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure du flux ou de l'induction (6) sont couplés à une chaîne de protection thermique (CPT) de la charge, actionnant l'organe de coupure au delà d'un seuil d'échauffement (Dmax) de celle ci. 7. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure du flux ou de l'induction (6) sont couplés à une chaîne de déclenchement électronique (CD), actionnant l'organe de coupure au delà d'un seuil de courant réglable (Imax). 8. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) du flux ou de l'induction sont couplés à des moyens pour évaluer et afficher sa valeur ou celle de la puissance électrique fournie à la charge. 9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un sous-ensemble démontable comprenant le noyau fixe (12) et les moyens de mesure (6). 10. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) sont insérés dans un entrefer du circuit magnétique soit sur le noyau fixe, soit entre deux parties du noyau fixe.