Brevet FR2961343A1 — publié le 20111216

DISPOSITIF DE DECLENCHEMENT AUXILIAIRE DESTINE A ETRE ASSOCIE A UN BLOC DISJONCTEUR. La présente invention concerne un dispositif de déclenchement auxiliaire logé dans un boîtier isolant modulaire susceptible d'être accolé à un bloc disjoncteur, ledit dispositif de déclenchement comprenant un mécanisme de commande ayant une liaison de déclenchement destinée à agir sur le verrou de déclenchement du bloc disjoncteur, ledit mécanisme comportant une biellette de transmission accouplée à une manette, une platine montée à rotation dans le boîtier et ayant une liaison mécanique brisable avec la biellette de transmission, et un levier de déclenchement commandé par un électro-aimant pour provoquer en cas de défaut, la rupture de la liaison mécanique entraînant le déclenchement automatique du mécanisme indépendamment de la manette et l'actionnement du verrou de déclenchement du bloc disjoncteur associé, ledit mécanisme étant rappelé dans une position armée par la manette à l'encontre d'un ressort de rappel dit premier apte à entraîner la platine dans la position de déverrouillage du bloc disjoncteur en cas de déclenchement, un électro-aimant doté d'une bobine d'excitation et d'un circuit magnétique à armature mobile, laquelle peut occuper soit une première position écartée du circuit magnétique sous l'action d'un ressort de rappel dit second, soit une deuxième position rapprochée du circuit magnétique par attraction électromagnétique lors de l'excitation de la bobine, ladite armature coopérant avec le levier de déclenchement précité, et des moyens pour rappeler l'armature dans la seconde position après un déclenchement, ces moyens comportant un bras supporté par la platine. Les dispositifs auxiliaires à manque de tension ont pour but de manière connue en soi d'entraîner l'ouverture du disjoncteur lorsque la tension du réseau est trop basse par rapport à sa valeur nominale, ou si la tension à ses bornes est coupée par un arrêt d'urgence. Un électro-aimant est maintenu sous tension. Lorsque la tension passe sous un seuil prédéfini, l'électroaimant est désactivé et il actionne la barre de déclenchement d'un mécanisme préalablement armé par la manette. L'électroaimant est réactivé mécaniquement lors du déclenchement du mécanisme de l'auxiliaire avant que sa bobine ne soit à nouveau mise sous tension. Le fait de ramener l'entrefer du circuit magnétique de la bobine à zéro permet de limiter le courant nécessaire pour le collage de la palette et donc de limiter les échauffements. La réactivation de l'électroaimant habituellement réalisée par le ressort principal agissant sur la palette par l'intermédiaire d'un bras prévu à cet effet sur la platine, consomme une partie de l'énergie fournie par le mécanisme pour réaliser l'ouverture des contacts du bloc disjoncteur associé. L'adaptation de la caractéristique motrice « course/force » de l'auxiliaire à celle résistante du disjoncteur est altérée car la platine appuie sur la palette pour la refermer, laquelle palette oppose la force de son ressort d'ouverture. 10 La présente invention résout ce problème et propose un dispositif de déclenchement auxiliaire, de conception simple, permettant de compenser l'altération de cette caractéristique « force/course » du mécanisme sans dégrader les performances de l'auxiliaire. 15 A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif du genre précédemment mentionné, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un ressort dit troisième tendu par le bras de la platine en position armée du mécanisme, ledit ressort dit troisième étant apte à exercer un effort sur le bras de la platine lors de sa détente, après le déverrouillage de la platine, de manière à rappeler la palette vers la seconde position 20 précitée rapprochée du circuit magnétique. Selon une autre caractéristique, le ressort dit troisième et le bras de la platine sont conformés et agencés de telle manière que, en début de déclenchement, la direction de la force initiale appliquée au bras de la platine est telle que le couple transmis au bras de la 25 platine est faible, qu'au cours d'un déplacement du bras faisant suite à la détente du ressort, la direction de la force du ressort sur le bras change de façon à ce que le couple transmis au bras soit amplifié dans une phase intermédiaire lorsque le ressort dit premier ne suffit plus à fournir simultanément l'énergie motrice minimum requise pour le déverrouillage du verrou de déclenchement du bloc disjoncteur et le réarmement du circuit magnétique, et 30 qu'en fin de déclenchement le couple transmis au bras soit faible. Selon une autre caractéristique, le ressort dit troisième est un ressort de torsion. Selon une autre caractéristique, le ressort dit troisième comporte une extrémité en appui sur le boîtier et une extrémité en appui sur le bras de la platine dans une position armée du mécanisme, les deux extrémités du ressort étant en appui sur le boîtier en position déclenchée du mécanisme, le changement du point d'appui de la seconde extrémité du ressort, d'une position en appui sur le bras à une position en appui sur le boîtier ayant été entraîné par le déplacement de la platine lors d'un déclenchement ou bien d'une mise au repos de la manette. 10 Selon une autre caractéristique, c'est un dispositif de déclenchement à manque de tension. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels -La figure 1 est une vue de face illustrant la partie intérieure d'un dispositif de déclenchement auxiliaire selon une réalisation particulière de l'invention, ledit dispositif étant dans une position fermée et armée, le circuit magnétique étant fermé, 20 -La figure 2 est une vue partielle, vue de l'arrière par rapport à la figure précédente, illustrant seulement le mécanisme du dispositif et le circuit magnétique dans la même position, -La figure 3 est une vue identique à la figure 1, au début d'un déclenchement, le circuit 25 magnétique étant en train de s'ouvrir, -La figure 3a est une vue partielle de la figure 3, illustrant le déclenchement du mécanisme, -La figure 4 est une vue identique à la figure 2, dans une position du dispositif 30 correspondant à la figure 3, 15 -La figure 5 est une vue identique à la figure 1, après un déclenchement du dispositif dans une position de celui-ci plus avancée par rapport à la figure 3, la manette étant toujours fermée, mais le mécanisme étant en train de revenir en arrière, - La figure 6 est une vue identique à la figure 2, dans une position du dispositif correspondant à la figure 5, - La figure 7 est une vue identique à la figure 1, dans une position au repos du dispositif après un déclenchement, la manette étant ouverte, -La figure 8 est une vue identique à la figure 2, dans la position du dispositif correspondant à la figure 7, -La figure 9 est une vue identique à la figure 7, la platine ayant été retirée, et -La figure 10 est une vue en perspective de la figure précédente. Sur les figures, on voit un dispositif de déclenchement auxiliaire D selon une réalisation particulière de l'invention, notamment un déclencheur à manque de tension, logé dans un 20 boîtier isolant modulaire 1 susceptible d'être accolé à un bloc disjoncteur (non représenté), ledit dispositif de déclenchement comprenant principalement un mécanisme de commande 2 et un électro-aimant 3. Ce mécanisme de commande 2 a une liaison de déclenchement destinée à agir sur le verrou de déclenchement du bloc disjoncteur associé. Cet électro-aimant 3 est doté d'une bobine d'excitation 4 et d'un circuit magnétique 5 à armature 25 mobile 6, laquelle peut occuper soit une première position écartée du circuit magnétique, position dans laquelle ladite armature est rappelée sous l'action d'un ressort de rappel dit second 12, soit une deuxième position rapprochée dudit circuit par attraction électromagnétique à l'encontre dudit ressort, lors de l'excitation de la bobine. L'électro-aimant 3 comporte de manière connue un circuit magnétique constitué par un 30 « U » magnétique 5 en acier ferromagnétique, coopérant avec une armature mobile formée par une palette pivotante 6 et une bobine 4 portée par une carcasse isolante. 10 15 De manière connue en soi, le mécanisme de commande 2 comporte un levier de déclenchement 7 monté à pivotement sur une platine rotative 8. Cette platine 8 comporte de plus un levier d'accrochage 9 coopérant d'une part avec le levier de déclenchement 7 et d'autre part, avec une biellette de transmission 10 accouplée à une manette de réarmement 11. La biellette 10 agit sur la platine 8 par l'intermédiaire du levier d'accrochage 9, lequel est verrouillé par le levier de déclenchement 7. Lors d'un déclenchement, un couple est transmis à la platine 8 par un ressort dit premier 13 réarmé par la manette 11 après chaque déclenchement. Ainsi, lorsque l'accrochage entre la biellette 10 et la platine 8 du mécanisme est libéré par le levier de déclenchement 7, ce ressort 13 transmet l'énergie initialement stockée lors du réarmement, à la platine 8, ce qui entraîne le déverrouillage du verrou du bloc disjoncteur, et par là-même, l'ouverture des contacts du bloc disjoncteur associé. Le retour en position ouverte de la manette 11, de la biellette 10 et du levier d'accrochage 9 se désynchronise du retour de la platine 8 et du levier 7. Conformément à l'invention, cette platine 8 comporte également un bras 8a destiné à coopérer avec un ressort de torsion 15, ledit ressort étant monté en compression par ses deux extrémités opposées 15a,15b respectivement sur deux parties du boîtier du dispositif, dans l'état désarmé du mécanisme, et comportant une extrémité 15b amenée en appui sur le bras 8a de la platine 8 après un réarmement par déplacement de la platine, de manière à exercer un effort sur la platine 8, après un déclenchement, suffisant pour ramener la palette 6 dans la première position précitée. Les figures 1 et 2 montrent le dispositif de déclenchement à l'état de veille, dans lequel la bobine 4 de l'électro-aimant 3 est sous-tension, le mécanisme 2 armé et le bloc disjoncteur dans la position de fermeture. La palette 6 se trouve attirée en permanence dans la position dans laquelle elle est contre le « U » magnétique 5 et le levier d'actionnement 16 associé à la palette 6 n'agit pas sur le levier de déclenchement 7, lequel verrouille positivement le mécanisme 2 dans l'état armé. Dans cette position, le ressort supplémentaire 15 est en appui par l'une 15a de ses branches 15a,15b, sur un plot solidaire du boîtier 1 et par l'autre 15b de ses branches, sur le bras 8a de la platine 8, laquelle maintient ce ressort 15 en position armée grâce au verrouillage réalisé par le levier de déclenchement 7 entre la manette 11, la biellette 10 et le levier d'accrochage 9. Ainsi, ce ressort supplémentaire 15 est tendu par le bras 8a en position armée du ressort principal 13. Dans cette position, la direction de la force F initiale appliquée au bras 8a de la platine est telle que le couple transmis au bras par le ressort supplémentaire 15 est faible, tel que ceci est illustré par le petit rapport des distances dl/d2 séparant la direction Dl de la force précitée, la direction D2 de la droite passant par l'axe X d'articulation de la platine et parallèle à la droite précédente Dl, et la droite D3 parallèle aux deux précédentes, passant par l'axe de rotation du ressort 15. Sur la figure 3, la présence d'un défaut de tension aux bornes de la bobine 4 a entraîné l'ouverture du circuit magnétique 5 et donc le déplacement de la palette 6 dans le sens horaire. Pendant ce déplacement, le levier d'actionnement 16 associé à la palette 6 est 10 entraîné en rotation dans le même sens et, par sa partie d'extrémité 16a située du côté opposé à la palette, actionne le levier de déclenchement 7. Le déplacement de ce dernier entraîne le déverrouillage du levier d'accrochage 9, tel qu'illustré sur la figure 3a, d'où il résulte que la platine 8 et le levier 7 entrent en rotation sous l'effet du ressort principal précité 13, ce déplacement entraînant le déverrouillage et donc l'ouverture des contacts du 15 bloc disjoncteur associé; Dans la position du dispositif illustrée sur la figure 3 correspondant à un début de déclenchement, le couple transmis au mécanisme par le ressort supplémentaire 15 est le même que dans la position de la figure précédente, ceci afin de ne pas modifier les caractéristiques de déclenchement externes, comme ceci est représenté par la distance dl égale sur les figures 2 et 4. 20 Sur les figures 5 et 6, le processus de déclenchement est à son point critique, le ressort principal 13 ayant transféré une grande partie de son énergie, le bras 8a est en interférence avec le levier d'actionnement 16 lui-même soumis à l'effet contradictoire du ressort 12. C'est à ce moment-là que l'effet du ressort supplémentaire 15 produit son couple le plus important sur la platine 8, ceci étant traduit sur la figure 6 par un rapport dl '/d2' plus 25 important entre la direction Dl de la force F, la direction D2 passant par l'axe de rotation X de la platine et parallèle à Dl et la direction D3 passant par l'axe du ressort 15. Dans cette position, le couple additionnel délivré par le ressort 15 compense la perte d'énergie impliquée par la compression du ressort 12. Ainsi, alors que le ressort 15 se détend peu pendant la phase de déclenchement, le rapport 30 des longueurs dl '/d2' entre son propre axe, son point d'application sur la platine 8 et l'axe de rotation de la platine 8, tend à maximiser son effet au moment le plus critique du processus de déclenchement. Sur les figures 5 et 6, la manette 11 est encore en position fermée et cette dernière ainsi que la biellette 10, sont en train de revenir vers une position correspondant à une position ouverte telle qu'illustrée sur les figures 7 à 8. En fin de course de rotation de la platine 8, le couple transmis par le ressort supplémentaire 15 commence à diminuer jusqu'à être réduit en fin de course de la palette, position dans laquelle la bobine 4, si elle est de nouveau traversée par un courant normal, peut attirer la palette 6 de manière à maintenir fermé le circuit magnétique. 10 Sur ces figures 7 à 10, le dispositif est dans une position ouverte, les contacts du bloc disjoncteur étant ouverts. Dans cette position, le ressort supplémentaire 15 est en précontrainte, et ses deux extrémités 15a, 15b sont en appui respectivement sur deux parties du boîtier. En effet, pendant le mouvement d'ouverture de la platine, le bras s'est déplacé vers le bas, ce qui a entraîné un déplacement du point d'appui de la seconde 15 extrémité 15b du ressort supplémentaire 15, d'une position dans laquelle il était en appui sur le bras, vers une position dans laquelle il est en appui sur le boîtier. (fig.9). A cette étape, on autorise la fermeture des contacts du disjoncteur et on réalise le réarmement du ressort principal 13 en actionnant la manette 11 vers le côté opposé à celui 20 des figures 7 à 10. L'énergie motrice du ressort accumulée pendant le réarmement sera à nouveau liberé lorsque l'électro-aimant n'aura de nouveau plus assez de courant pour maintenir le circuit magnétique fermé. Ainsi, selon l'invention, un ressort de torsion applique un couple au bras de la platine en 25 complément du ressort principal de la platine du mécanisme. La géométrie du bras et du ressort supplémentaire ainsi que leur agencement est telle que le couple supplémentaire délivré à la platine du mécanisme soit faible au début de la course d'ouverture, pour ne pas changer, donc perturber ou réduire, les caractéristiques de déclenchement externes, fort au moment de faiblesse identifié du ressort principal, et faible 30 à la fin. Ainsi, le couple transmis à la platine par le ressort de torsion est maximum quand l'énergie fournie par le ressort principal ne suffit plus à fournir simultanément l'énergie motrice minimum requise pour le déverrouillage du bloc-disjoncteur et le réarmement du circuit magnétique. Le complément d'énergie est maximum lorsque la résistance de la palette est maximum. Ainsi, la caractéristique effort/déplacement fournie par le mécanisme au disjoncteur n'est que très peu modifiée. On a donc réalisé selon l'invention un dispositif de déclenchement auxiliaire permettant de refermer mécaniquement le circuit magnétique de l'électro-aimant afin de limiter la quantité de courant nécessaire au collage magnétique de la palette, la caractéristique 10 force/déplacement fournie par le mécanisme n'étant que très peu modifiée. On réalise ainsi une compensation de la perte d'énergie motrice sans altérer l'adaptabilité du mécanisme de l'auxiliaire à celui du disjoncteur. L'effort nécessaire pour déclencher le mécanisme est directement lié au couple moteur du ressort principal. Toutes les pièces communes restent compatibles avec les autres auxiliaires. Seul, le ressort 15 supplémentaire est ajouté ou non, en fonction des caractéristiques du dispositif auxiliaire à monter. En retirant le ressort, le même mécanisme peut être utilisé par exemple comme un déclencheur à distance. On notera que bien que la réalisation décrite concerne un dispositif de déclenchement 20 auxiliaire à manque de tension, l'invention est également applicable à tout dispositif de déclenchement auxiliaire dans lequel il est nécessaire de ramener une palette en position après un déclenchement. 25 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit.