Brevet FR2826176A3 — publié le 20021220

FR 2826176 A3 20021220 FR 0207253 A 20020613 Disjoncteur ayant un dispositif de commutation pour détecter une séparation de contacts de commutation L'invention concerne un disjoncteur électrique comprenant - des contacts de commutation et un dispositif d'encliquetage les maintenant à l'état fermé, - un dispositif de déclenchement pour désencliqueter le dispositif d'encliquetage lorsque survient un état défectueux dans un circuit de courant contenant les contacts de commutation, - un dispositif de commutation qui est relié aux contacts de commutation qui coopèrent et qui est destiné à détecter une séparation des contacts de commutation sur la base d'un courant de grande intensité y passant. On connaît un disjoncteur de ce genre par le WO 97/11474 A 1. Le dispositif de commutation comprend en l'occurrence, un circuit auxiliaire monté en parallèle aux contacts de commutation, dont font partie des contacts auxiliaires reliés aux contacts de commutation et un aimant de déclenchement prévu pour actionner le dispositif d'encliquetage. Le mode d'action de ce dispositif repose sur le fait qu'un courant de grande intensité, notamment un courant de court-circuit, surmonte la force de contact agissant sur les contacts de commutation et qu'ainsi, les contacts de commutation sont séparés. Il se produit aux contacts de commutation, une tension qui est provoquée par l'arc électrique, qui jaillit lors de la séparation des contacts de commutation. Il passe ainsi un courant dans le courant de déclenchement, qui désencliquette le dispositif d'encliquetage et qui provoque ainsi l'ouverture complète des contacts de commutation. Lorsque le disjoncteur est multipolaire, on obtient également ainsi, que non seulement le pôle alimenté en le courant le plus intense mais également les autres pôles soient ouverts et qu'il soit ainsi provoqué une interruption en bon ordre du circuit ou la mise hors circuit d'un appareil consommateur. Lors de cette ouverture complète de tous les contacts de commutation, les contacts auxiliaires reliés aux contacts de commutation sont également séparés. Il est ainsi satisfait aux prescriptions portant sur la séparation des circuits. Par le DE 195 22 603 A1, il est en outre connu d'utiliser au lieu des contacts auxiliaires reliés aux contacts de commutation, un convertisseur d'énergie agissant sous la forme d'un détecteur de rayonnement. Celui-ci réagit au rayonnement lumineux, calorifique et/ou en haute fréquence, provenant de l'arc électrique et met ainsi à disposition une énergie auxiliaire indispensable à l'excitation d'un aimant de déclenchement. Dans ce cas aussi, les prescriptions de séparation des circuits sont satisfaites. Un autre dispositif connu par le DE 198 30 017 A 1 a également un circuit auxiliaire en parallèle aux contacts de commutation qui comporte un commutateur auxiliaire et en série avec celui-ci, des enroulements primaires de transformateurs de tension. Les commutateurs auxiliaires sont actionnés dans le même sens que les contacts de commutation par un dispositif d'entraînement du disjoncteur. Les enroulements secondaires du transformateur de tension fournissent un signal de commande à un amplificateur de commutation, qui actionne pour sa part l'aimant de déclenchement. L'invention vise à simplifier sensiblement le dispositif de commutation destiné à désencliqueter le dispositif d'encliquetage. On y parvient suivant l'invention par le fait que - le dispositif de commutation a un élément de couplage qui peut être commandé par une petite puissance et qui a une sortie séparée galvaniquement de l'entrée, l'entrée étant reliée aux contacts de commutation et la sortie à un amplificateur de commutation, - le dispositif d'encliquetage peut être commandé, au choix, par le dispositif de déclenchement ou par l'amplificateur de commutation. Dans le dispositif de commutation suivant l'invention, un circuit auxiliaire est, contrairement aux dispositifs connus mentionnés précédemment, constamment en parallèle avec les contacts de commutation. Cela est toutefois sans inconvénient au sens des prescriptions sur la séparation des circuits, parce que la résistance interne d'un élément de couplage du type prévu est extraordinairement grande. D'autre part, l'absence de contacts auxiliaires ou de commutateurs auxiliaires représente un avantage considérable. Par rapport à la solution mentionnée précédemment, ayant un convertisseur d'énergie constitué sous la forme d'un capteur de rayonnement, on fait l'économie d'avoir à loger un capteur de ce genre. Comme élément de couplage qui peut être commandé à petite énergie, on peut utiliser suivant l'invention notamment un élément de couplage optoélectronique. Les éléments de couplage de ce genre sont utilisés dans des montages de sécurité, en vue de séparer des circuits et sont donc particulièrement appropriés aux fins de la présente invention. Il peut être contribué à l'augmentation encore de la sécurité, par le fait que l'élément de couplage peut être commandé par un circuit déclencheur, qui comprend une capacité et un élément à valeur de seuil se trouvant à l'entrée de l'élément de couplage, la capacité pouvant être chargée par une tension appliquée aux contacts de commutation. On peut choisir ainsi un élément de couplage ou un organe de couplage ayant un seuil de commutation assez élevé, parce que le circuit de déclenchement, monté en amont, sert à obtenir une commande sûre de l'élément de couplage. Cette mesure augmente la sécurité vis-à-vis des pannes. L'élément à valeur de seuil peut être une diode de déclenchement (DIAC). Un multivibrateur convient également aux fins de la présente invention. Indépendamment de la conformation du circuit de déclenchement, la capacité associée peut être chargée au moyen d'une résistance de charge ohmique ou capacitive, ainsi que d'une diode montée en série avec elle, la résistance de charge, la diode et la capacité étant montées en parallèle aux contacts de commutation et, en outre, une diode de protection ou une diode Z étant montée au circuit série constitué de la capacité et de la diode. Ce montage de la diode empêche ensemble avec la résistance de charge de grande valeur ohmique, notamment lorsque celle-ci est une résistance de charge capacitive, l'apparition d'une tension de contact inadmissible sur les contacts de commutation ouverts. L'invention sera explicitée d'une manière plus précise dans ce qui suit au moyen des exemples de réalisation représentés aux figures. La figure 1 représente sous la forme d'un schéma de circuit, un disjoncteur basse tension tripolaire ayant un dispositif de commutation destiné à détecter une séparation des contacts de commutation dans chaque pôle. La figure 2 montre, en représentation monopolare, un dispositif de commutation ci-dessus mentionné, dans lequel un élément de couplage peut être commandé au moyen d'une diode de déclenchement. La figure 3 montre, également en représentation monopolare, un exemple de réalisation ayant un multivibrateur comme élément de commande d'un organe de couplage. Un disjoncteur 1 tripolaire représenté à la figure 1 comporte dans chaque pôle, au moins un contact 2 mobile de commutation et un contact 3 fixe de commutation. Il est prévu un dispositif 4 commun d'encliquetage pour maintenir les contacts 2,3 de commutation à l'état fermé, jusqu'à ce qu'ils soient désencliquetés par actionnement du dispositif d'encliquetage au moyen d'un aimant 5 de déclenchement. L'aimant 5 de déclenchement peut être commandé par un dispositif 6 électronique de déclenchement, auquel sont envoyés, par des convertisseurs de courant ou des capteurs 7 de courant, des signaux de mesure mis à disposition dans chacun des pôles. D'une façon connue, le dispositif 6 de déclenchement calcule le retard de déclenchement correspondant à un courant qui passe et commande l'aimant 5 de déclenchement en conséquence. S'il passe dans le disjoncteur 1 un courant de très grande intensité comme il s'en produit pour un court-circuit, les contacts 2 et 3 ne restent pas fermés mais sont séparés par des forces provoquées par le courant. Une tension se produisant sur les contacts 2 et 3 de commutation qui coopèrent, est envoyée par une résistance 8 série, à un élément 9 de couplage à petite puissance qui peut être commandé et par la sortie duquel un amplificateur 10 de commutation peut être commandé. L'amplificateur 10 de commutation peut être un dispositif électronique autonome ou être formé en tout ou partie par le dispositif 6 de déclenchement. Si le dispositif 6 de déclenchement a, comme cela est représenté dans la figure 1, un microprocesseur pP, celui-ci peut traiter les signaux envoyés par les organes 9 de couplage et actionner l'aimant de déclenchement, au moyen d'un semiconducteur de puissance qui n'est pas représenté. Le microprocesseur uP forme ainsi ensemble avec le semiconducteur de puissance mentionné, un amplificateur de commutation à deux étages. L'aimant 5 de déclenchement peut être ainsi actionné tant par le dispositif de déclenchement que par l'amplificateur 10 de commutation. L'élément 9 de couplage est de préférence un organe de couplage optoélectronique (optocoupleur) dont la propriété essentielle consiste en ce qu'il n'y a pas entre son entrée et sa sortie de liaisons conductrices directes (liaison galvanique). Il est exclus que le dispositif 6 électronique de déclenchement ou l'amplificateur 10 de commutation vienne en liaison avec le potentiel des voies de courant du disjoncteur 1. Le côté d'entrée de l'organe 9 de couplage comporte une grande résistance interne de sorte que le montage en parallèle permanent avec les contacts 2,3 de commutation n'est pas gênant et que l'on peut ainsi respecter les prescriptions de séparation des circuits. Par les modes de réalisation illustrés aux figures 2 et 3 du dispositif de commutation, on assure une réponse particulièrement sûre de l'organe 9 de couplage et du dispositif 10 de commutation. Il est prévu à cet effet dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2 une capacité 11, qui peut être chargée au moyen d'une diode 12 et d'une résistance 13 de charge, par la tension apparaissant aux contacts 2 et 3 de commutation. La capacité 11 forme ensemble avec une diode 14 de déclenchement (Diac) un circuit à valeur de seuil de commande de l'organe 9 de couplage. Le traitement ultérieur de la grandeur de sortie de l'organe 9 de couplage et l'actionnement du dispositif 4 d'encliquetage s'effectue de la même façon que dans l'exemple de la figure 1. Dans l'autre exemple de réalisation suivant la figure 3, le circuit à valeur de seuil est formé par la capacité 11 en liaison avec un multivibrateur 15. On obtient ainsi par rapport à la diode 14 de déclenchement, une sensibilité de réponse et une sécurité aux pannes qui sont encore améliorées. Bien qu'en soi la résistance 13 de charge de grande valeur ohmique assure une sécurité au contact suffisante du disjoncteur 1 à l'état disjoncté, des mesures supplémentaires peuvent être prises. Il est montré à la figure 2 à cet effet en trait mixte, une diode 16 de protection, qui est montée en parallèle au circuit série constitué de la capacité 11 et de la diode 12. Ensemble avec la résistance 13 de charge, la diode 16 de protection forme un circuit parallèle direct, dans lequel un courant alternatif peut passer pour aller aux contacts 2,3 de commutation. La diode 16 de protection améliore en même temps la sécurité de fonctionnement de la surveillance des contacts dans des réseaux sans conducteur neutre ou dans des disjoncteurs quadripolaires. Une autre possibilité d'augmenter la sécurité au contact, consiste en le montage en parallèle direct à la capacité 11 d'une diode 17 de type Z. Comme variante du montage de charge de la capacité 11, il est représenté à la figure 3 l'utilisation au choix, de la résistance 12 de charge déjà mentionnée (ohmique) ou d'une résistance 18 de charge capacitive sous la forme d'un condensateur. On notera à cet effet que les contacts de commutation de disjoncteur basse tension ont une capacité propre (capacité de couplage parasite). Pour la dimension de la capacité de la résistance 18 de charge capacitive, il faut donc tenir compte de la capacité propre. Les composants décrits précédemment et utilisés au choix et/ou en plus, peuvent être utilisés indépendamment du point de savoir si le déclenchement s'effectue par une diode 14 de déclenchement ou par un multivibrateur 15. La résistance 18 capacitive de charge peut donc être prévue aussi dans le montage suivant la figure 2, tandis que la diode 17 de type Z, peut être utilisée aussi dans le montage suivant la figure 3. A la différence des dispositifs de commutation connus mentionnés ci-dessus, le dispositif suivant l'invention ne nécessite pas de modification de construction d'un disjoncteur, puisqu'aucun contact auxiliaire, commutateur auxiliaire ou fenêtre pour des capteurs ne sont nécessaires. L'invention convient donc à la construction de disjoncteurs qui appartiennent mécaniquement dans une grande mesure à une série de constructions standards, mais qui peuvent être utilisés par le dispositif de commutation supplémentaire même pour un fonctionnement à limitation du courant. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur (1) électrique comprenant - des contacts (2,3) de commutation et un dispositif (4) d'encliquetage les maintenant à l'état fermé, - un dispositif (6) de déclenchement pour désencliqueter le dispositif (4) d'encliquetage lorsque survient un état défectueux dans un circuit de courant contenant les contacts (2,3) de commutation, - un dispositif de commutation qui est relié aux contacts (2,3) de commutation qui coopèrent et qui est destiné à détecter une séparation des contacts (2,3) de commutation sur la base d'un courant de grande intensité y passant, caractérisé en ce que - le dispositif de commutation a un élément (9) de couplage qui peut être commandé par une petite puissance et qui a une sortie séparée galvaniquement de l'entrée, l'entrée étant reliée aux contacts (2,3) de commutation et la sortie à un amplificateur (10) de commutation, - le dispositif (4) d'encliquetage pouvant être commandé au choix, par le dispositif (6) de déclenchement ou par l'amplificateur (10) de commutation. 2. Disjoncteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on se sert comme élément (9) de couplage, d'un élément de couplage optoélectronique. 3. Disjoncteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément (9) de couplage peut être commandé par un circuit déclencheur qui comprend une capacité (11) et un élément à valeur de seuil se trouvant à l'entrée de l'élément (9) de couplage, la capacité (11) pouvant être chargée par une tension appliquée aux contacts (2,3) de commutation. 4. Disjoncteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément à valeur de seuil est une diode (14) de déclenchement. 5. Disjoncteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément à valeur de seuil est constitué en multivibrateur (15). 6. Disjoncteur suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la capacité (11) peut être chargée au moyen d'une résistance (13 ; 18) de charge ohmique ou capacitive, ainsi que d'une diode (12) montée en série avec celle-ci, la résistance (13 ; 18) de charge, la diode (12) et la capacité (11) étant montées en parallèle aux contacts (2,3) de commutation, et en ce qu'il est monté en parallèle au circuit série de la capacité (11) et de la diode (12), une diode (16) de protection.