Brevet FR2916572A1 — publié le 20081128

Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de manoeuvre à distance qui est monté sur un disjoncteur de circuit tel qu'un disjoncteur de circuit en boîtier moulé ou un disjoncteur de fuite à la terre, et qui commande la manette du disjoncteur de circuit vers des positions ON ("Marche"), OFF ("Arrêt") et RESET ("Réinitialisation"), par une opération de commande à distance. Technologie d'arrière-plan Un disjoncteur de circuit est utilisé en tant que composant d'un réseau de distribution basse tension, installé sur un tableau de distribution ou un tableau de commande, et géré par une commande centralisée. Il est bien connu que ce type de disjoncteur de circuit est utilisé facultativement en combinaison avec un dispositif de manœuvre à distance, qui est un dispositif accessoire externe qui permute la manette du disjoncteur de circuit entre des positions ON, OFF et RESET en fonction d'une commande externe (un signal électrique). Au lieu du système motorisé traditionnel, qui est un type de dispositif de manœuvre à distance constitué d'un moteur d'entraînement, d'engrenages de réduction, et d'une vis de commande d'avance, on connaît un système, actuellement disponible dans le commerce, dans lequel un actionneur linéaire électromagnétique commande directement une manette d'actionnement d'un disjoncteur de circuit (Document de Brevet 1, par exemple). Nous allons maintenant décrire la construction et le fonctionnement d'un disjoncteur de circuit et d'un dispositif de manoeuvre à distance utilisé dans le disjoncteur de circuit décrit dans le Document de Brevet 1, en nous référant aux figures 6 à 8. Sur les figures 6(a), 6(b) et 6(c), le symbole 1 désigne un disjoncteur de circuit (un disjoncteur de circuit en boîtier moulé) et le symbole 2 désigne un dispositif de manœuvre à distance monté sur le disjoncteur de circuit 1. Le symbole la désigne une manette d'actionnement d'ouverture et de fermeture, du type à bascule, ayant une extrémité faisant saillie d'un couvercle de boîtier lb du disjoncteur de circuit 1 ; le symbole le désigne un mécanisme de commutation du type à genouillère ; le symbole ld désigne un contact de circuit principal ; et le symbole le désigne un dispositif de déclenchement sur surintensité couplé au mécanisme de commutation le par l'intermédiaire d'un mécanisme de verrouillage. Le dispositif de manoeuvre à distance 2 comprend un rail de guidage 4, une partie mobile 5 (que nous décrirons en détails ultérieurement) guidée et supportée par le rail de guidage 4, et une paire de parties fixes 6 disposées de chaque côté du trajet de déplacement de la partie mobile 5, chaque partie fixe étant formée d'une culasse magnétique 6a en forme de E et d'une bobine d'actionnement 6b enroulée autour de la culasse 6a. Dans l'agencement dans lequel le dispositif de manœuvre à distance 2 est monté sur le disjoncteur de circuit 1, l'extrémité de la manette d'actionnement la est engagée dans une structure d'évidement formée sur la surface inférieure de la partie mobile 5, et couplée à celle-ci. Le numéro de référence 7 désigne une manette pour une opération manuelle, prévue sur la partie mobile 5, et le numéro de référence 8 désigne un couvercle auxiliaire prévu sur la surface supérieure du boîtier 3. L'opération d'ouverture-fermeture du disjoncteur de circuit 1 est bien connue. Lorsque la manette la est manœuvrée de façon à passer de la position OFF à la position ON, ou de la position ON à la position OFF, indiquées sur la figure 6(a), le mécanisme de commutation le effectue un mouvement d'inversion par rapport au déplacement de la manette la (la genouillère est poussée par un ressort de basculement), pour fermer ou ouvrir le contact du circuit principal ld. Lorsque le dispositif de déclenchement sur surintensité le détecte une surintensité dans le circuit principal et libère le mécanisme de verrouillage, le disjoncteur de circuit 1 se déclenche de façon à ouvrir le contact du circuit principal 1d, et la manette la s'arrête à une position centrale entre les positions ON et OFF, en recevant une force de rappel exercée par le mécanisme à genouillère, ce qui indique l'action de déclenchement. Pour rétablir le circuit principal ld après l'action de déclenchement, on déplace la manette la une seule fois de la position TRIP ("Déclenchement") à la position RESET, pour réinitialiser le mécanisme de verrouillage, puis on la déplace jusqu'à la position ON, afin de fermer le contact du circuit principal. La figure 7 présente une structure classique d'un actionneur linéaire électromagnétique prévu dans le dispositif de manoeuvre à distance 2, et nous allons décrire le fonctionnement de l'actionneur linéaire en nous référant aux figures 8(a) et 8(b). La partie mobile 5 de l'actionneur linéaire est accouplée à la manette la du disjoncteur de circuit 1, et guidée et supportée de manière mobile dans la direction des positions ON et OFF, le long du rail de guidage 4, tel que représenté sur la figure 6(a). La partie mobile 5 a des aimants permanents 9 pour créer des champs magnétiques sur les surfaces latérales gauche et droite de la partie mobile, en regard de la partie fixe 6, tel que représenté sur la figure 7. La partie fixe 6 de l'actionneur linéaire forme une section bobine, constituée d'une culasse magnétique 6a en forme de E et d'une bobine d'actionnement 6b enroulée autour de la branche centrale de la culasse. La bobine d'actionnement 6b de la partie fixe 6 est connectée à une alimentation d'excitation par l'intermédiaire de contacts du commutateur 11 pour la manoeuvre vers la position ON ou la position OFF prévu dans l'unité de commande à distance 10, tel que représenté sur la figure 8(a). Lorsqu'une commande de manœuvre vers la position ON ou la position OFF est envoyée par l'unité de commande à distance 10 (voir figure 8(b)) au dispositif de manœuvre à distance 2 de la figure 6, et qu'un courant d'excitation est fourni à la bobine d'actionnement 6b de l'actionneur linéaire en fonction de la commande, une force de poussée électromagnétique, telle que représentée par la flèche sur la figure 7, est générée entre la partie fixe 6 et les aimants permanents 9 de la partie mobile 5 par le courant d'excitation circulant dans la direction conforme à la commande de mise en position ON ou OFF. La force de poussée magnétique provoque un déplacement de la partie mobile 5 d'une extrémité de course à l'autre, le long du rail de guidage 4, ce qui déplace la manette basculante la du disjoncteur de circuit 1 vers la position ON ou la position OFF. Des commutateurs de détection (non représentés sur les figures) servant à détecter les positions ON et OFF sont prévus aux positions d'extrémité du trajet de déplacement de la partie mobile 5. Lorsque la partie mobile 5 atteint la position d'extrémité ON ou OFF lors de l'opération de mise en position ON ou OFF du disjoncteur de circuit 1, l'excitation de la bobine d'actionnement 6b est arrêtée en fonction du signal de sortie provenant du commutateur de détection. - Document de Brevet 1 : Demande de brevet japonais publiée et non examinée N 2002-319504 (figure 1 et figure 6). Description de l'invention Problèmes à résoudre par l'invention Un dispositif de manoeuvre à distance selon la technique antérieure tel que décrit ci-dessus présente les problèmes suivants de fonctionnement et de performances fonctionnelles. (1) Les pièces fixes 6 de l'actionneur linéaire électromagnétique, telles que représentées sur la figure 7, comprennent une culasse magnétique 6a ayant une forme de lettre E et une bobine d'actionnement 6b enroulée autour de la culasse magnétique, et ont donc un noyau magnétique. La taille externe globale du dispositif de manœuvre à distance dans son ensemble est donc grande. (2) A l'état non excité de la bobine d'actionnement 6b, la partie mobile 5 est maintenue à la position de l'extrémité de course correspondant à la position ON ou OFF en raison de la force d'attraction magnétique agissant entre les aimants permanents 9 et la culasse magnétique. Ainsi, lorsque la bobine d'actionnement 6b est dans un état non excité, comme par exemple lors d'une coupure d'alimentation, et que la manette 7 de la partie mobile 5 représentée sur la figure 6 est actionnée manuellement pour permuter la manette basculante la du disjoncteur de circuit, une force de réaction est ajoutée en raison de la force d'attraction magnétique exercée par les aimants permanents 9. L'opération manuelle nécessite donc une force trop importante. (3) Dans le cas où le disjoncteur de circuit a déclenché sous l'effet d'une détection de surintensité, la manette la accouplée à la partie mobile 5 du dispositif de manoeuvre à distance 2 reste retenue à la position ON en raison de la force magnétique des aimants permanents 9. Il est donc impossible de vérifier l'état déclenché du disjoncteur de circuit par une observation visuelle de la position de la manette basculante la. Un objectif de la présente invention est donc de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus et de mettre à disposition un dispositif amélioré de manoeuvre à distance d'un disjoncteur de circuit, qui présente une structure simple, qui soit compact et de petite taille, qui permette une permutation de la manette du disjoncteur de circuit par une opération manuelle, sans une force trop importante, et qui permette la vérification d'un état déclenché du disjoncteur de circuit par observation visuelle de la position de la manette. Moyens de résoudre les problèmes Pour atteindre l'objectif mentionné ci-dessus, un dispositif de manoeuvre à distance d'un disjoncteur de circuit selon l'invention est monté sur un disjoncteur de circuit ayant une manette basculante et exécute une opération de permutation entre des positions ON, OFF et RESET, le dispositif de manoeuvre à distance comprenant un actionneur linéaire électromagnétique, une partie mobile de l'actionneur linéaire électromagnétique étant accouplée à la manette du disjoncteur de circuit, et exécutant une opération de permutation de la manette par une commande à distance de l'actionneur linéaire électromagnétique. L'actionneur linéaire électromagnétique est composé d'une combinaison d'une partie fixe et d'une partie mobile, où la partie fixe a une paire d'aimants permanents en forme de barre, magnétisés selon des polarités opposées et disposés en série, et un tube de guidage contenant les aimants permanents et guidant la partie mobile, et la partie mobile a une bobine d'actionnement guidée et supportée de manière coulissante le long du tube de guidage. La partie mobile est accouplée à la manette du disjoncteur de circuit, et une opération de permutation de la manette du disjoncteur de circuit entre des positions ON, OFF et RESET est effectuée par une commutation sélective du sens de passage d'un courant d'excitation fourni à la bobine d'actionnement. L'actionneur linéaire peut avoir, d'une manière spécifique, les aspects de construction et d'agencement suivants. (1) Le tube de guidage contenant les aimants permanents en forme de barre de la partie fixe est un tube non magnétique et est disposé à côté de la manette du disjoncteur de circuit. Une armature de bobine de la partie mobile, sur laquelle s'enroule la bobine d'actionnement, est montée de manière coulissante autour de la surface périphérique extérieure du tube de guidage, et, à cette position d'assemblage, l'armature de bobine est accouplée à la manette du disjoncteur de circuit. (2) Deux actionneurs linéaires sont disposés latéralement à côté de la manette du disjoncteur de circuit, et les parties mobiles des actionneurs linéaires sont combinées en un corps unitaire et accouplées à la manette du disjoncteur de circuit. Effets de l'invention L'actionneur linéaire électromagnétique du dispositif de manoeuvre à distance ayant la construction décrite ci-dessus est un moteur à bobine mobile du type sans noyau composé d'une partie fixe et d'une partie mobile. La partie fixe a des aimants permanents en forme de barre, contenus dans un tube de guidage pour le guidage de la partie mobile. La partie mobile guide et supporte de manière mobile une armature de bobine sur laquelle s'enroule la bobine d'actionnement, le long de l'axe du tube de guidage, en utilisant le tube de guidage en tant que rail de guidage. Cette construction a une structure simple et produit un dispositif de manoeuvre à distance compact et de petite taille par comparaison à l'actionneur linéaire à noyau classique (figure 6 et figure 8). Du fait que l'actionneur linéaire a une structure sans noyau, la partie mobile n'est pas affectée par la force magnétique des aimants permanents de la partie fixe dans l'état non excité de la bobine d'actionnement. Par conséquent, une opération de permutation manuelle de la manette peut être effectuée aisément sans recevoir de force de réaction en provenance des aimants permanents. Lors d'une opération de déclenchement du disjoncteur de circuit, la partie mobile du dispositif de manœuvre à distance se déplace avec la manette, jusqu'à une position d'indication de déclenchement, sans aucune contrainte, sous l'effet d'une force de rappel du mécanisme de commutation du disjoncteur de circuit. Par conséquent, une action de déclenchement du disjoncteur de circuit peut être vérifiée par une observation visuelle de la position arrêtée de la partie mobile. Grâce à la prévision de deux actionneurs linéaires ayant la structure décrite ci-dessus, selon une symétrie latérale, et à l'accouplement des parties mobiles des actionneurs linéaires à la manette du disjoncteur de circuit, les forces de poussée magnétiques additionnées des deux ensembles d'actionneurs linéaires peuvent être utilisées pour entraîner la manette du disjoncteur de circuit. De plus, la rotation de la partie mobile par rapport à la partie fixe est empêchée. Meilleur mode de mise en œuvre de l'invention Nous allons maintenant décrire une forme de réalisation préférée de l'invention en nous référant aux figures 1 à 5. La figure 1(a) est une vue en perspective externe de parties essentielles du dispositif de manœuvre à distance monté sur un disjoncteur de circuit. La figure 1(b) présente une structure schématique de l'actionneur linéaire électromagnétique, qui est une partie essentielle du dispositif de manoeuvre à distance. La figure 2 est une vue en perspective externe du dispositif de manoeuvre à distance de la figure 1(a) recouvert d'un boîtier et monté sur un disjoncteur de circuit. La figure 3 est une vue de dessus présentant un état non recouvert de la construction de la figure 2. La figure 4 est une vue de côté présentant la construction de la figure 2, de laquelle la paroi latérale du boîtier est retirée. Les figures 5(a) et 5(b) illustrent le fonctionnement de l'actionneur linéaire électromagnétique. Dans la forme de réalisation représentative illustrée sur ces figures, l'actionneur linéaire électromagnétique du dispositif de manoeuvre à distance 2 monté sur le disjoncteur de circuit 1 est composé d'un moteur à bobine mobile du type sans noyau dans une combinaison d'une partie fixe et d'une partie mobile, dont la structure sera décrite ci-après. Telle que représentée sur la figure 1(b), la partie fixe 12 de l'actionneur linéaire électromagnétique a une structure composée d'un tube de guidage 12a (un cylindre creux) constitué d'un matériau non magnétique et d'une paire d'aimants permanents en forme de barre 12b magnétisés selon des polarités opposées et insérés dans le tube de guidage, selon un agencement en série. La partie mobile 13 est composée d'une bobine d'actionnement 13a et d'une armature de bobine 13b sur laquelle est enroulée la bobine d'actionnement 13a, l'armature de bobine 13b étant montée autour de la surface circonférentielle du tube de guidage 12a, et guidée et supportée de manière coulissante dans la direction axiale du tube. Lorsqu'un courant d'excitation est fourni à la bobine d'actionnement 13a ayant la structure décrite ci-dessus, une force de poussée électromagnétique agit entre les aimants permanents 12b de la partie fixe 12 et la bobine d'actionnement 13a de la partie mobile 13, en fonction du sens de circulation du courant. En recevant cette force de poussée électromagnétique, l'armature de bobine 13b de la partie mobile 13 se déplace en coulissant le long du tube de guidage 12a, dans la direction indiquée par la flèche P sur les figures 1(a) et 1(b). La figure 1(b) présente un état de la partie mobile 13 immobilisée au centre de sa course de déplacement, avec la bobine d'actionnement 13a non excitée. Dans le dispositif de manoeuvre à distance 2 de la forme de réalisation représentative illustrée sur les figures, deux ensembles des actionneurs linéaires électromagnétiques combinés entre eux sont disposés latéralement à côté de la manette la du disjoncteur de circuit 1 (figure 1(a) et figure 3), et, dans cet état d'agencement, l'armature de bobine 13b de la partie mobile 13 est accouplée à la manette la du disjoncteur de circuit 1, comme nous le décrirons ci-après. La partie fixe 12 de chaque ensemble est fixée au boîtier 3 du dispositif de manœuvre à distance 2, par l'intermédiaire des plaques d'extrémité 12c accouplées aux deux extrémités du tube de guidage 12a, et le boîtier 3 est fixé à l'endroit prédéterminé sur la surface du couvercle du disjoncteur de circuit 1 par des vis. Le boîtier 3 a une fenêtre 3a ouverte sur sa surface supérieure. La vérification de la position de la manette la et l'exécution d'une opération de permutation manuelle de la manette la se font à travers cette fenêtre 3a. Les parties mobiles 13 sont combinées en un corps unitaire par le raccordement des armatures de bobine 13b des deux ensembles avec une plaque de raccordement en forme de U 13c. La plaque de raccordement 13c est pourvue d'un trou d'engagement (un trou carré) ouvert dans sa région centrale inférieure, et l'extrémité de la manette la du disjoncteur de circuit 1 est engagée dans le trou d'engagement pour raccorder la manette et la partie mobile. Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de manœuvre à distance ayant la construction décrite ci-dessus. Pour l'exécution d'une opération de permutation de la manette la du disjoncteur de circuit 1 entre des positions ON, OFF et RESET, un courant d'excitation est fourni à la bobine d'actionnement 13a de l'actionneur linéaire électromagnétique par une commande externe, de façon similaire à la section de commande à distance 10 représentée sur la figure 8. Lorsque la manette la est passée à la position OFF (voir figure 8(b)), un courant d'excitation passant dans le sens représenté sur la figure 5(a) est fourni à la bobine d'actionnement 13a. Sous l'effet de ce courant, une force de poussée électromagnétique F agit, dans la direction de la flèche, entre la bobine d'actionnement 13a et les aimants permanents 12b de la partie fixe 12, et la partie mobile 13 se déplace vers la gauche pour faire passer la manette la du disjoncteur de circuit à la position OFF. La même procédure s'applique dans le cas d'une mise à la position RESET après une action de déclenchement du disjoncteur de circuit. Dans le cas où la manette la est entraînée à la position ON pour faire passer le disjoncteur de circuit à la position ON, contrairement aux anciens cas, le sens de passage du courant d'excitation fourni à la bobine d'actionnement 13a est inversé en le sens représenté sur la figure 5(b). De ce fait, la partie mobile 13 reçoit une force électromagnétique F dirigée vers la droite, et la manette la du disjoncteur de circuit passe à la position ON. La position de la manette la peut être vérifiée par une observation visuelle par la fenêtre 3a ouverte dans la surface supérieure du boîtier 3. Grâce à la prévision de deux ensembles d'actionneurs linéaires électromagnétiques, selon une symétrie latérale, avec la manette la entre eux, et à la combinaison des deux parties mobiles des deux actionneurs linéaires en un corps unitaire, comme dans la forme de réalisation représentative illustrée sur les figures 1(a), 2 et 3, les forces de poussée magnétiques additionnées des deux ensembles d'actionneurs linéaires peuvent être utilisées pour entraîner la manette du disjoncteur de circuit. De plus, la rotation de la partie mobile par rapport à la partie fixe est empêchée. De plus, dans le cas d'une opération manuelle de permutation de la manette la du disjoncteur de circuit 1, dans une situation telle qu'une coupure d'alimentation dans laquelle un courant d'excitation ne peut pas être fourni à la bobine d'actionnement 13a, l'opération de permutation peut être exécutée par le fait de placer directement une main sur la manette la à travers la fenêtre 3a (figure 2) ouverte dans le boîtier 3 du dispositif de manoeuvre à distance 2. Dans ce cas, la partie mobile 13 n'est pas affectée par la force magnétique des aimants permanents 12b. Par conséquent, la manette la peut être aisément permutée sans application d'une force trop intense. Brève description des dessins Les figures 1(a) et 1(b) présentent une construction d'un dispositif de manoeuvre à distance selon une forme de réalisation de l'invention, la figure 1(a) étant une vue en perspective externe présentant des actionneurs linéaires électromagnétiques accouplés à la manette d'un disjoncteur de circuit, et la figure 1(b) présentant une structure schématique de l'actionneur linéaire électromagnétique représenté sur la figure 1(a) ; la figure 2 est une vue en perspective externe présentant une structure assemblée, avec un boîtier recouvrant les actionneurs linéaires électromagnétiques représentés sur les figures 1(a) et 1(b) ; la figure 3 est une vue de dessus présentant un état non recouvert de la construction de la figure 2 ; la figure 4 est une vue de côté présentant la construction de la figure 2, de laquelle la paroi latérale du boîtier est retirée ; les figures 5(a) et 5(b) illustrent le fonctionnement de l'actionneur linéaire électromagnétique représenté sur la figure 1(b), les figures 5(a) et 5(b) présentant les états correspondant respectivement à une opération OFF et à une opération ON ; les figures 6(a), 6(b) et 6(c) présentent une construction d'un dispositif de manoeuvre à distance selon une technique antérieure, la figure 6(a) étant une vue en coupe latérale d'un disjoncteur de circuit et d'un dispositif de manoeuvre à distance monté sur le disjoncteur de circuit, et les figures 6(b) et 6(c) étant respectivement une vue de face d'une coupe verticale de la figure 6(a) et une vue en plan du dispositif de manoeuvre à distance ; la figure 7 présente une structure schématique d'un actionneur linéaire électromagnétique selon une technique antérieure, installé dans le dispositif de manoeuvre à distance des figures 6(a), 6(b) et 6(c) ; et les figures 8(a) et 8(b) illustrent le fonctionnement du dispositif de manoeuvre à distance représenté sur les figures 6 (a) , 6(b) et 6 (c) , la figure 8(a) présentant un schéma de circuit d'une section de commande à distance, et la figure 8(b) présentant les positions de la manette du disjoncteur de circuit correspondant aux états ON, OFF, TRIP et RESET. Description des symboles 1 disjoncteur de circuit la manette 2 dispositif de manœuvre à distance 12 partie fixe d'un actionneur linéaire électromagnétique 12a tube de guidage 12b aimant permanent 12c plaque d'extrémité 13 partie mobile d'un actionneur linéaire électromagnétique 13a bobine d'actionnement 13b armature de bobine 13c plaque de raccordement 20 Revendications 1. Dispositif (2) de manoeuvre à distance d'un disjoncteur de circuit, monté sur un disjoncteur de circuit (1) ayant une manette basculante (la) et exécutant une opération de permutation entre des positions ON ("Marche"), OFF ("Arrêt") et RESET ("Réinitialisation"), le dispositif de manoeuvre à distance (2) comprenant un actionneur linéaire électromagnétique, une partie mobile (13) de l'actionneur linéaire électromagnétique étant accouplée à la manette (la) du disjoncteur de circuit (1), et exécutant une opération de permutation de la manette (la) par une commande à distance de l'actionneur linéaire électromagnétique, caractérisé en ce que l'actionneur linéaire électromagnétique comprend une partie fixe (12) qui a une paire d'aimants permanents en forme de barre (12b), magnétisés selon des polarités opposées et disposés en série, un tube de guidage (12a) contenant les aimants permanents (12b) et guidant la partie mobile (13), et la partie mobile (13) qui a une bobine d'actionnement (13a) guidée et supportée de manière coulissante le long du tube de guidage (12a), et la partie mobile (13) est accouplée à la manette (la) du disjoncteur de circuit (1) et une opération de permutation est effectuée par une commutation sélective du sens de passage d'un courant d'excitation fourni à la bobine d'actionnement (13a). 2. Dispositif (2) de manœuvre à distance d'un disjoncteur de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de guidage (12a) contenant les aimants permanents en forme de barre (12b) de la partie fixe (12) est un tube non magnétique et est disposé à côté de la manette (la) ; la partie mobile (13) a une armature de bobine (13b) sur laquelle s'enroule la bobine d'actionnement (13a) et est montée de manière 16 coulissante autour du tube de guidage (12a) ; et, à cette position, l'armature de bobine (13b) est accouplée à la manette (la) du disjoncteur de circuit (1). 3. Dispositif (2) de manœuvre à distance d'un disjoncteur de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux actionneurs linéaires sont disposés latéralement à côté de la manette (la), et les parties mobiles (13) des actionneurs linéaires sont combinées en un corps unitaire et accouplées à la manette (la) du disjoncteur de circuit (1).