Brevet FR2891392A1 — publié le 20070330

Dispositif de neutralisation d'un appareil électrique interrupteur. La présente invention se rapporte à un dispositif de neutralisation d'un appareil électrique interrupteur, tel qu'un contacteur, un starter ou un contacteur- disjoncteur, doté d'un ou plusieurs pôles de puissance. Le dispositif de neutralisation est mis en oeuvre lorsque le degré d'usure des contacts d'un pôle est supérieur à un seuil déterminé. L'invention concerne également un appareil électrique interrupteur comportant un tel dispositif de neutralisation. Un appareil électrique interrupteur tel qu'un contacteur possède, sur chaque pôle de puissance, des contacts mobiles séparables de contacts fixes, actionnés en mouvement à l'aide d'un électroaimant pour commuter une charge électrique à commander. Les pastilles montées sur les contacts s'usent plus ou moins lors de chaque commutation suivant la charge en courant ou en tension. Au bout d'un nombre élevé de manoeuvres, cette usure peut conduire à une défaillance de l'appareil électrique interrupteur dont les conséquences peuvent être importantes notamment en terme de sécurité. Pour prévenir de telles conséquences, une solution consiste à remplacer systématiquement soit les pastilles des contacts, soit l'appareil électrique interrupteur après un certain nombre de manoeuvres. Afin d'éviter des remplacements prématurés ou trop tardifs, on a équipé les appareils électriques interrupteurs de systèmes permettant d'indiquer à l'utilisateur le degré d'usure réelle des pastilles des contacts. Ainsi l'utilisateur est alerté au moment voulu de la fin de vie de l'appareil électrique ce qui permet de prévenir les défaillances de l'appareil électrique et les dommages que ces défaillances pourraient causer. Dans les demandes de brevets WO 2004/057633, WO 2004/057635 ou US 6,225, 807, les appareils électriques interrupteurs sont dotés de dispositifs permettant d'indiquer à un utilisateur le degré d'usure des pastilles des contacts de l'appareil. Par exemple, dans la demande de brevet WO 2004/057635, la durée de vie résiduelle du contacteur est déterminée à partir de la variation de la force de contact exercée par le ressort au cours du temps pour plaquer les contacts mobiles contre les contacts fixes lorsque les contacts sont fermés. Dans le document US 6,225,807, la durée de vie résiduelle des pastilles des contacts est déterminée en calculant une modification de la pression de contact pendant une opération d'ouverture des contacts. Les systèmes décrits dans ces documents permettent uniquement de donner une indication à l'utilisateur et ne permettent pas de se prémunir des dangers éventuels si l'appareil continue à être utilisé alors que les pastilles des contacts ont atteint un degré d'usure important. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant d'éviter de manière certaine tous risques ou dommages causés par l'appareil électrique interrupteur lorsque les pastilles de ses contacts ont atteint un degré d'usure trop important. Ce but est atteint par un dispositif de neutralisation d'un appareil électrique interrupteur qui comporte un ou plusieurs pôles de puissance chacun muni de contacts mobiles séparables de contacts fixes et actionnés par un actionneur à commande électrique entre une position ouverte et une position fermée pour commuter une charge électrique, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mécaniques d'actionnement coopérant avec les contacts mobiles et aptes à actionner des moyens de neutralisation de l'appareil électrique interrupteur, lesdits moyens de neutralisation effectuant une coupure d'un circuit électrique de commande de l'actionneur lorsque le degré d'usure des pastilles des contacts est supérieur à un seuil déterminé. Selon un premier mode de réalisation, la coupure du circuit de commande de l'actionneur est réalisée par sectionnement d'un fil du circuit de commande. Le sectionnement du fil provoque donc la coupure de l'alimentation électrique de l'actionneur et donc la mise hors service de l'appareil électrique interrupteur. Selon une première configuration de ce premier mode de réalisation, les moyens de neutralisation comportent une membrane élastique bistable à transformation brusque. Cette membrane est configurée de manière à se retourner brusquement sous l'action des moyens d'actionnement lorsque l'usure des contacts devient trop importante. Avantageusement, les moyens de neutralisation comportent au moins une lame coupante solidaire de la membrane élastique. Lorsque la membrane se retourne brusquement, cette lame coupante est donc propulsée suffisamment fort pour sectionner le fil du circuit de commande. Pour améliorer l'efficacité du dispositif, le fil du circuit de commande peut être amené contre une seconde lame coupante fixe. Selon une seconde configuration de ce premier mode de réalisation, les moyens de neutralisation comportent un organe pour recevoir le fil du circuit de commande et le tendre au fur et à mesure de l'usure des pastilles des contacts jusqu'à le sectionner lorsque le degré d'usure des pastilles des contacts est supérieur au seuil déterminé. Selon un second mode de réalisation, la coupure du circuit de commande est réalisée par ouverture du circuit de commande. Selon une particularité de ce second mode de réalisation, les moyens de neutralisation comportent une membrane élastique bistable à transformation brusque. La membrane élastique porte par exemple un organe apte à activer l'ouverture du circuit de commande. La membrane élastique joue le même rôle que dans la première configuration du premier mode de réalisation mais elle ne porte non plus une lame coupante mais un simple organe permettant de pousser par exemple une lame souple pour ouvrir le circuit de commande de l'actionneur. Selon l'invention, les moyens mécaniques d'actionnement évoqués précédemment comportent par exemple un piston mobile, actionné en translation, au fur et à mesure de l'usure des pastilles des contacts, par les contacts mobiles lorsque les contacts sont en position fermée. Avantageusement, le piston est monté sur un dispositif de guidage. Le dispositif de guidage comporte par exemple des lamelles souples s'appuyant contre le piston et aptes à le maintenir dans sa position. Les lamelles souples forment alors des crans marquant les positions successives du piston au fur et à mesure de l'usure des pastilles des contacts. Selon l'invention, l'actionneur à commande électrique utilisé dans l'appareil électrique est par exemple un électroaimant comportant une bobine de commande. Dans ce cas, le fil sectionné pourra par exemple être le fil de la bobine de commande ou un fil du circuit d'alimentation de cette bobine. Le but de l'invention est également atteint par un appareil électrique interrupteur comportant un ou plusieurs pôles de puissance chacun muni de contacts mobiles séparables de contacts fixes et actionnés par un actionneur à commande électrique entre une position ouverte et une position fermée pour commuter une charge électrique, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de neutralisation tel que décrit ci-dessus. Selon une particularité de cet appareil électrique interrupteur, les contacts mobiles sont montés sur un pont mobile en translation, apte à actionner en translation un piston au fur et à mesure de l'usure des pastilles des contacts lorsque les contacts sont en position fermée. D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels: Les figure 1A et 1B représentent de façon simplifiée le dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention, respectivement lorsque les pastilles sont neuves et lorsqu'elles ont atteint un degré d'usure important. Les figures 2A et 2B représentent deux configurations possibles du piston utilisé dans le dispositif selon le premier mode de réalisation. Les figures 3A et 3B représentent une première configuration du dispositif de neutralisation selon un second mode de réalisation de l'invention, respectivement lorsque les pastilles des contacts sont neuves et lorsqu'elles ont atteint un degré d'usure important. Les figures 4A et 4B représentent une autre configuration du dispositif de neutralisation selon le second mode de réalisation de l'invention, respectivement lorsque les pastilles des contacts sont neuves et lorsqu'elles ont atteint un degré d'usure important. Les figures 5A et 5B représentent deux dispositifs de guidage du piston pouvant être utilisés dans le dispositif selon l'invention. De manière connue, un appareil électrique interrupteur tel qu'un contacteur électromécanique, contacteur-disjoncteur ou starter comporte un ou plusieurs pôles de puissance, par exemple trois pôles de puissance. Un appareil électrique interrupteur comporte des lignes de courant amont (lignes de source), qui établissent la continuité électrique entre le réseau d'alimentation électrique et les pôles de puissance, et des lignes de courant aval (lignes de charge) qui établissent la continuité électrique entre les pôles de l'appareil électrique interrupteur et une charge électrique, généralement un moteur électrique que l'on souhaite commander et/ou protéger grâce à l'appareil électrique interrupteur. Les lignes de courant amont sont connectées ou déconnectées des lignes de courant aval par des contacts de pôles. Les pôles peuvent être à rupture simple ou à rupture double. Sur les figures annexées, le pôle est à rupture double et comporte des contacts mobiles disposés sur un pont mobile 2 et des contacts fixes 3. Le pont mobile 2 est actionné suivant un axe principal (A) par un actionneur à commande électrique. Un actionneur à commande électrique peut être par exemple: De type électromagnétique tel que par exemple un électroaimant de commande. L'électroaimant de commande comporte typiquement une culasse fixe, une armature mobile, un ressort de rappel et une bobine de commande. Le mouvement de fermeture de l'armature mobile est généré par le passage d'un courant d'excitation dans la bobine de commande. De type piézoélectrique. de type magnétostrictif. Soumis à un champ magnétique, un matériau magnétostrictif subit une déformation mécanique induite. Dans la suite de la description, nous emploierons le terme "actionneur 20 électrique" pour désigner un actionneur à commande électrique. L'invention consiste à neutraliser l'appareil électrique interrupteur lorsque le degré d'usure des pastilles des contacts 20, 30 d'au moins un pôle devient supérieur à un seuil déterminé, c'est-à-dire lorsque leur usure devient trop importante. Plusieurs solutions permettent de parvenir à ce résultat. Dans ces solutions, le pont mobile 2 de chacun des pôles de puissance coopère avec des moyens mécaniques d'actionnement lorsque les contacts sont fermés. Au fur et à mesure de l'usure des pastilles 20, 30 des contacts du pôle, le pont mobile 2 appuie ainsi sur la première extrémité d'un piston 1. La position du piston 1 reflète donc l'état d'usure des pastilles 20, 30 des contacts. Le piston 1 est guidé en translation suivant l'axe principal (A) par un dispositif de guidage comportant par exemple des lamelles souples 40 (figure 5A) s'appuyant contre la surface externe du piston 1 et permettant le maintien du piston 1 dans la position reflétant l'état d'usure des contacts même lorsque les contacts sont ouverts. Des lamelles souples 41 en forme de dents (figure 5B) peuvent coopérer avec des lamelles souples correspondantes 42 se dressant sur la surface externe du piston 1, la coopération entre les lamelles 41, 42 créant des crans successifs permettant de marquer différentes positions du piston 1 lors de sa translation et de maintenir le piston 1 dans sa position lorsque les contacts sont ouverts. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessous, on entend par "fil du circuit de commande" de l'actionneur électrique un fil reliant l'actionneur électrique à sa source de courant, un fil de l'actionneur électrique lui-même, comme un fil de la bobine de commande lorsque l'actionneur est un électroaimant, ou un fil de l'alimentation du circuit de commande de l'actionneur électrique. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessous, l'actionneur électrique est par exemple un électroaimant classique comportant une bobine de commande alimentée par une source de courant à travers le circuit électrique de commande (désigné ci-après "circuit de commande"). Selon un premier mode de réalisation de l'invention (figures 1A à 2B), la neutralisation de l'appareil électrique interrupteur se produit dans une première configuration par cisaillement d'un fil 5 du circuit de commande ou dans une seconde configuration par cisaillement d'un fil d'alimentation d'un circuit d'alarme. Dans la première configuration, une partie du fil 5 du circuit de commande est tendue suivant une direction perpendiculaire à l'axe principal (A). Le piston 1 comporte une encoche 10 dans laquelle est engagé le fil 5 du circuit de commande (figure 2A) ou une ouverture 11 traversée par le fil 5 du circuit de commande (figure 2B). Afin de concentrer l'effort du piston 1 sur une région du fil 5 du circuit de commande, le piston 1 est apte à se translater à travers un support 12 placé sous le fil 5 du circuit de commande. Au fur et à mesure de l'usure des pastilles 20, 30 des contacts, le piston 1 appuie donc sur le fil 5 du circuit de commande (figure 1 B). Lorsque le degré d'usure des pastilles 20, 30 des contacts est important et supérieur à un seuil déterminé, la tension du fil 5 est trop forte et celui-ci se rompt. Le circuit de commande de l'actionneur électrique étant coupé, l'appareil électrique interrupteur est donc neutralisé. Dans la seconde configuration, au lieu de neutraliser complètement l'appareil électrique interrupteur, l'utilisateur peut être simplement alerté de l'état d'usure des pastilles 20, 30 des contacts de l'appareil. Dans cette configuration, la coupure du fil 5 du circuit de commande est donc remplacée par celle d'un fil d'alimentation d'un circuit d'alarme. Tant que le fil n'est pas sectionné, l'alarme est inactive. Lorsque le fil est sectionné par cisaillement par le piston 1, comme décrit dans la première configuration, l'utilisateur reçoit une information, par exemple visuelle (extinction d'un voyant), lui indiquant que les pastilles 20, 30 des contacts sont usées et que l'appareil électrique interrupteur doit être remplacé. Selon un second mode de réalisation, la seconde extrémité du piston 1 vient en appui contre des moyens de neutralisation comportant par exemple une membrane 6 élastique bistable à transformation brusque actionnable entre une position haute et une position basse. Lorsque les contacts sont fermés, le piston 1 est donc pris entre le pont mobile 2 et la membrane 6 élastique en position haute. Les lamelles souples 40, 41, 42 du dispositif de guidage s'opposent à la contrainte de rappel exercée par la membrane 6 élastique, afin de maintenir le piston 1 dans sa position correspondant à l'usure réelle des pastilles 20, 30 des contacts, même lorsque les contacts sont ouverts. Le retournement de la membrane 6 élastique se produit suivant le sens et la direction de translation du piston 1. Lorsque le piston 1 atteint une position correspondant à un degré d'usure des pastilles 20, 30 des contacts supérieur à un seuil déterminé, la membrane 6 atteint une position critique et se retourne brusquement générant un mouvement mécanique franc et irréversible. Dans une première configuration de ce second mode de réalisation (figures 3A et 3B), une partie du fil 5 du circuit de commande est tendue suivant une direction perpendiculaire à l'axe principal (A) et est positionnée à portée de la membrane 6 élastique. La membrane 6 élastique porte par exemple une lame 60 coupante entraînée en translation au fur et à mesure de l'usure des pastilles 20, 30 des contacts. Lorsque les pastilles 20, 30 des contacts sont neuves, la membrane 6 est en position haute (figure 3A). Lorsque le degré d'usure des pastilles 20, 30 des contacts est supérieur à un seuil déterminé, la membrane 6 élastique, poussée par le piston 1, atteint sa position critique et se retourne, entraînant rapidement en translation la lame 60 coupante jusqu'à ce que celle-ci tranche le fil 5 du circuit de commande (figure 3B). Afin de garantir la coupure du fil 5 du circuit de commande, une seconde lame 61 fixe, jouant le rôle de ciseau, peut être disposée sous le fil 5 du circuit de commande, de manière décalée par rapport à la première lame 60. Dans une seconde configuration du second mode de réalisation (non représentée), au lieu de neutraliser l'appareil électrique interrupteur, l'utilisateur peut être alerté de l'état d'usure des pastilles 20, 30 des contacts de l'appareil. Dans cette configuration, la coupure du fil 5 du circuit de commande est remplacée par celle d'un fil d'alimentation d'un circuit d'alarme. Tant que le fil n'est pas sectionné, l'alarme est inactive. Lorsque le fil est sectionné par la lame 60 coupante, l'utilisateur reçoit une information, par exemple visuelle (extinction d'un voyant), lui indiquant que les pastilles 20, 30 des contacts sont usées et que l'appareil électrique interrupteur doit être remplacé. Dans une troisième configuration du second mode de réalisation (figures 4A et 4B), la membrane 6 élastique bistable à transformation brusque porte un plot 62 destiné à activer l'ouverture du circuit 50 de commande de l'actionneur électrique. Le circuit 50 de commande de l'actionneur électrique est par exemple fermé grâce à une lame souple 51. Lorsque les contacts sont fermés et que les pastilles 20, 30 des contacts sont neuves, le piston 1 est en position haute ainsi que la membrane élastique 6 (figure 4A). Lorsque les pastilles 20, 30 des contacts sont usées et ont atteint un degré d'usure important, supérieur à un seuil déterminé, la membrane élastique 6 ayant atteint sa position critique, se retourne. Le plot 62 porté par la membrane 6 vient alors appuyer sur la lame souple 51 pour l'écarter et ainsi ouvrir le circuit 50 de commande de l'actionneur électrique (figure 4B). Dans une dernière configuration, au lieu de neutraliser l'appareil par l'ouverture du circuit de commande, comme dans la seconde configuration de ce second mode de réalisation, l'utilisateur est simplement alerté de l'état d'usure des pastilles 20, 30 des contacts de l'appareil. Dans cette dernière configuration, l'ouverture du circuit 50 de commande par le plot 62 est uniquement remplacée par l'ouverture d'un circuit d'alarme réalisée par ce même plot 62. Lorsque le circuit d'alarme est ouvert, l'utilisateur reçoit une information, par exemple visuelle (extinction d'un voyant), lui indiquant que les pastilles 20, 30 des contacts sont usées et que l'appareil électrique interrupteur doit être remplacé. Selon une variante de réalisation, l'ouverture du circuit d'alarme peut tout à fait être remplacée par la fermeture d'un circuit d'alarme. Dans ce cas, le plot 62 appuie sur la lame souple 51, non pour l'écarter mais pour la rapprocher du circuit jusqu'à une fermeture complète du circuit d'alarme. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de 10 moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de neutralisation d'un appareil électrique interrupteur qui comporte un ou plusieurs pôles de puissance chacun muni de contacts mobiles (2) séparables de contacts fixes (3) et actionnés par un actionneur à commande électrique entre une position ouverte et une position fermée pour commuter une charge électrique, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mécaniques d'actionnement coopérant avec les contacts mobiles (2) et aptes à actionner des moyens de neutralisation de l'appareil électrique interrupteur, lesdits moyens de neutralisation effectuant une coupure d'un circuit électrique de commande (50) de l'actionneur lorsque le degré d'usure des pastilles (20, 30) des contacts est supérieur à un seuil déterminé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupure du circuit de commande de l'actionneur est réalisée par sectionnement d'un fil (5) du circuit de commande. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comportent une membrane (6) élastique bistable à transformation brusque. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comportent au moins une lame (60) coupante solidaire de la membrane (6) élastique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comportent une seconde lame (61) coupante fixe contre laquelle peut être amené le fil (5) du circuit de commande. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comportent un organe (10, 11) pour recevoir le fil (5) du circuit de commande et le tendre au fur et à mesure de l'usure des pastilles (20, 30) des contacts jusqu'à le sectionner lorsque le degré d'usure des pastilles (20, 30) des contacts est supérieur au seuil déterminé. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupure du circuit de commande est réalisée par ouverture du circuit de commande (50). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comportent une membrane (6) élastique bistable à transformation brusque. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la membrane (6) élastique porte un organe (62) apte à activer l'ouverture du circuit de commande (50). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens mécaniques d'actionnement comportent un piston (1) mobile, actionné en translation, au fur et à mesure de l'usure des pastilles (20, 30) des contacts, par les contacts mobiles (2) lorsque les contacts sont en position fermée. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le piston (1) est monté sur un dispositif de guidage. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comporte des lamelles (40, 41, 42) souples s'appuyant contre le piston (1) et aptes à le maintenir dans sa position. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les lamelles souples (41, 42) forment des crans marquant les positions successives du piston (1) au fur et à mesure de l'usure des pastilles (20, 30) des contacts. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur est un électroaimant comportant une bobine de commande. 15. Appareil électrique interrupteur comportant un ou plusieurs pôles de puissance chacun muni de contacts mobiles (2) séparables de contacts fixes (3) et actionnés par un actionneur à commande électrique entre une position ouverte et une position fermée pour commuter une charge électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de neutralisation selon l'une des revendications précédentes. 16. Appareil électrique interrupteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les contacts mobiles sont montés sur un pont mobile (2) en translation, apte à actionner en translation un piston (1) au fur et à mesure de l'usure des pastilles (20, 30) des contacts lorsque les contacts sont en position fermée.