Brevet FR2987164A1 — publié le 20130823

Déclencheur instantané pour appareil électrique de protection de lignes du type disjoncteur. La présente invention se rapporte au domaine des appareils électriques de protection d'au moins une ligne, du type disjoncteur, et elle a plus particulièrement trait à des déclencheurs dits « instantanés » ou « réflexes » qui augmentent la rapidité de déclenchement de tels appareils, améliorant l'efficacité du produit dans sa fonction principale de protection, et éventuellement la coordination/sélectivité avec d'autres disjoncteurs présents dans le même circuit, dans une perspective de gestion de la protection d'un site par hiérarchisation classique des disjoncteurs. Dans cette seconde hypothèse, l'invention permet en effet d'ajuster le temps de réponse d'un disjoncteur, et par conséquent son niveau de fonctionnement, par rapport au temps de déclenchement d'autres disjoncteurs dans le même circuit. Les appareils électriques du type disjoncteur sur lesquels un déclencheur instantané est installé comportent, par ligne, une paire de contacts respectivement fixe et mobile, une paire de dispositifs de raccordement à ladite ligne, et une manette de commande desdits contacts entre une première position d'écartement et une seconde position de contact. Cette manette dépasse du boîtier de l'appareil et est reliée au contact mobile par une serrure mécanique coopérant avec un porte-contact sur lequel est monté le contact mobile. Des moyens de déclenchement de différents types, obéissant à des typologies d'incidents possibles sur une ligne, sont par ailleurs prévus pour actionner la serrure en cas de problème sur la ligne. Selon l'invention, la liaison électrique entre le contact mobile et le dispositif de raccordement qui lui est relié passe dans un circuit magnétique en forme de boucle d'allure plane dotée d'une culasse fixe et d'une palette mobile à l'encontre de moyens de rappel la sollicitant en position ouverte, ladite palette actionnant un déclencheur de la serrure lorsqu'elle est attirée au contact de la partie fixe de la boucle. Dans l'hypothèse où, suite à un problème sur la ligne, le courant monte rapidement à plusieurs dizaines de fois le courant nominal IN, et selon l'entrefer et les moyens de rappel utilisés, la palette se ferme en quelques millisecondes, actionnant le déclencheur et faisant basculer la serrure mécanique, provoquant l'ouverture des contacts. Ce mécanisme, d'une grande simplicité, est au surplus très peu encombrant dans la mesure où le circuit magnétique prend la forme d'une boucle dont il est précisé qu'elle est d'allure plane. Ce déclencheur dit instantané ne remplace évidemment pas les autres moyens de déclenchement attachés à un disjoncteur, même magnétique, répondant à d'autres typologies d'incidents sur les lignes. Ainsi, ces disjoncteurs peuvent comporter des actionneurs magnétothermiques classiques, dont les moteurs magnétiques structurés différemment réagissent typiquement à des profils d'augmentation du courant distincts, suite à des problèmes d'un autre type sur une ligne. La présente invention est en l'occurrence centrée sur la conception de déclencheurs extrêmement rapides ou « réflexes », qui réagissent en fait à des montées très importantes et très brutales de courant. Selon une configuration possible, la culasse peut être sensiblement en forme de U. La base du U peut d'ailleurs être repliée dans un plan d'allure perpendiculaire aux branches du U, à des fins de guidage d'une borne de raccordement reliée au contact mobile et destinée à être connectée à un dispositif de raccordement. Une telle configuration en U est facile et peu coûteuse à produire, puisqu'elle est produite par simple découpage de tôle. Dans l'hypothèse d'une base repliée, celle-ci est à nouveau très simplement obtenue par pliage en une seconde étape. Selon une variante possible, la palette est mobile en rotation selon un axe d'allure parallèle au plan moyen de la boucle, formant des entrefers avec les surfaces des extrémités libres de la culasse situées parallèlement audit plan. Ainsi, la palette peut par exemple être placée à l'extrémité d'un bras s'étendant radialement à partir d'un arbre monté rotatif par rapport au boîtier de l'appareil et comportant au moins une autre excroissance prévue pour faire déclencher la serrure lorsque la palette est attirée au contact de la culasse. Cet arbre peut par exemple être clipsé dans un logement fixe par rapport au boîtier, rendant son montage facile. Selon une possibilité, ledit arbre peut par ailleurs présenter une excroissance radiale présentant une surface orientée au repos face à une paroi d'un élément solidaire du boîtier, un ressort de compression étant alors disposé entre ladite surface d'extrémité et la paroi. Ce ressort assure donc, en position de repos, l'ouverture du circuit magnétique en maintenant un entrefer entre la palette et le reste de la boucle magnétique, à savoir la culasse fixe. La valeur de cet entrefer ainsi que la raideur que l'on choisit de donner au ressort permettent le tarage du déclencheur magnétique de l'invention, et par conséquent la prédétermination du niveau et du temps de réponse dudit déclencheur. Le niveau de fonctionnement est dès lors ajustable très facilement par simple changement du ressort ou de la position de la palette au repos. Selon une seconde variante, la palette peut être mobile en translation et être positionnée en regard des chants des extrémités libres de la culasse. Dans ce cas, la palette peut présenter un bras comportant une ouverture dans laquelle s'ajuste une protubérance d'un arbre monté rotatif dans le boîtier de l'appareil, formant un système d'accrochage répercutant à l'arbre le mouvement de la palette, ledit arbre comportant au moins une autre excroissance prévue pour faire déclencher la serrure lorsque la palette est attirée au contact de la culasse. Dans cette configuration, le coulissement de la palette en vue de fermer les entrefers déclenche une rotation de l'arbre, et par conséquent le basculement de la serrure car le déclencheur est actionné par l'excroissance dépassant de l'arbre. Selon une possibilité, le bras de la palette peut alors présenter un épaulement faisant face à une surface d'un élément solidaire du boîtier, un ressort de compression étant disposé entre l'épaulement et ladite surface. Le tarage se fait de la même manière que dans la variante précédente, la simplicité d'ajustement étant conservée. Le déclencheur instantané de l'invention est particulièrement simple à installer sur des appareils électriques de protection tels que des disjoncteurs qui comportent d'une part un bloc de coupure comprenant les contacts fixe et mobile ainsi que la serrure, et d'autre part un bloc de déclenchement comportant les moyens de déclenchement, la liaison électrique consistant pour chaque ligne en une plage de raccordement dépassant du bloc de coupure et s'insérant dans le circuit magnétique en forme de boucle solidaire du bloc de déclenchement. La petite plage de raccordement, par définition solide, peut dès lors être guidée par la base du U replié, tel que mentionné précédemment. Dans ce cas, la plage de raccordement dépasse du bloc de coupure et s'insère parallèlement à et au contact de la portion repliée de la culasse en U. Toujours dans cette hypothèse, la palette est alors montée mobile par rapport au bloc déclencheur ou à un élément monté fixe par rapport à ce dernier. La simplicité du montage du déclencheur instantané a également comme corollaire le fait qu'il peut être simplement omis, c'est-à-dire non monté, sur des produits dont les performances attendues sont moins élevées. L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées, pour lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un système de déclenchement « instantané » ou « réflexe » selon l'invention ; - les figures 2a et 2b représentent de manière agrandie la boucle magnétique formant la base de l'invention, selon une première variante ; - la figure 3 en montre le fonctionnement dans le contexte d'un appareil de protection de ligne de type disjoncteur ; - la figure 4 représente la seconde variante de boucle magnétique ; et - la figure 5 illustre la relation mécanique existant entre la palette mobile et l'arbre pivotant dans cette seconde variante. En référence à la figure 1, le déclencheur « instantané » est représenté installé sur un bloc (1), en l'occurrence un bloc déclencheur (1) intégrant les différents actionneurs permettant de déclencher la serrure mécanique en cas d'incident sur une ligne. Un tel bloc déclencheur (1) est prévu pour coopérer avec un bloc dit de coupure comportant ladite serrure, ainsi que le ou les contacts mobiles et leur porte-contact, les chambres de coupure d'arc, etc. Dans la configuration représentée, le produit est tripolaire, et le nombre de circuit magnétique est par conséquent égal à trois. On se contentera dans la suite de décrire l'invention rapportée à un pôle. Le circuit magnétique comporte une culasse en U (2) dont la forme précise apparaît en figure 2b, et une palette mobile en rotation (3). Ladite palette (3) est montée à l'extrémité d'un bras (4) lui-même solidarisé à un arbre (5) qui fait en l'occurrence la liaison avec les autres pôles. Celui-ci peut par exemple être clipsé dans le bloc (1) et il comporte d'autres excroissances (6, 7) dont la fonction apparaîtra clairement en référence à la figure 3. Le bas de la culasse en U (2) est replié dans un plan d'allure perpendiculaire aux branches dudit U, permettant l'insertion et le guidage d'une borne (8) (voir figures 1 et 2a), qui dépasse du bloc de coupure (non représenté aux figures 1 et 2) et qui se loge entre ladite base repliée de la culasse en U (2) et une borne (9) solidaire du bloc de déclenchement (1). Ces bornes (8) et (9) ainsi que la partie repliée de la culasse en U (2) sont par ailleurs traversées par un orifice permettant le passage d'un moyen de fixation / serrage, par exemple une vis. Ce dernier moyen, qui assure une bonne conductivité entre les bornes (8) et (9), joue au surplus un rôle dans la fixation du bloc (1) au bloc de coupure (non représenté aux figures 1 et 2). En cas de problème sur la ligne, qui se traduit par une brusque montée de l'intensité du courant dans les bornes (8) et (9), le champ magnétique résultant dans le circuit magnétique constitué de la culasse (2) et de la palette (3) aboutit à attirer ladite palette (3) au contact de la culasse en U (2). L'arbre (5) pivote alors dans le sens trigonométrique, entraînant par conséquent une rotation des excroissances (6) et (7). Ce pivotement se fait à l'encontre d'un ressort symbolisé par la double flèche (10), en l'espèce un ressort de compression fixé entre l'excroissance (7) et une surface (12) en regard appartenant au bloc déclencheur (1) (voir en figure 3). L'excroissance (6) heurte au cours de ce pivotement un système déclencheur (11) qui déverrouille la serrure mécanique, la faisant basculer. Ce basculement provoque l'ouverture des contacts. On a noté auparavant la facilité d'installation des palettes (3) solidarisées via les bras (4) à un arbre tournant (5), lequel peut être simplement clipsé dans des profils adéquats du bloc déclencheur (1). De même, les culasses en U peuvent être enfoncées dans des étriers (13), par en bas, jusqu'à arriver contre des butées (14). Dans l'hypothèse d'un produit bas de gamme, ne comportant pas de tels déclencheurs instantanés, il suffit de ne pas les monter, voire de les démonter en déclipsant l'arbre (5) et, le cas échéant, de faire coulisser dans l'autre sens les culasses en U (2). Le déclencheur objet de l'invention est donc extrêmement facile à monter / démonter. Une variante possible apparaît en figures 4 et 5. Elle est par exemple avantageuse lorsque la liaison électrique entre la partie déclencheur (1) et la partie coupure s'effectue non plus avec une plage de raccordement de type borne, comme dans la configuration précédente, mais de manière permanente avec une tresse soudée. Dans ce cas, la culasse en U (2) ne présente plus de base repliée, car cela n'a plus d'objet étant donné l'absence d'une borne solide à guider et à fixer entre et au contact d'une autre borne et de ladite base repliée. Dans ce cas également, la palette (3') est soumise à un mouvement de translation, bien qu'elle soit toujours reliée via un bras (4) à un arbre tournant (5). Le fonctionnement de cet arbre tournant (5), notamment pour ce qui concerne le déclenchement proprement dit, reste cependant le même. En revanche, dans ce cas, la liaison entre le bras (4) et l'arbre rotatif (5) s'effectue via des protubérances (14) dépassant dudit arbre (5) et se logeant dans une ouverture (15) pratiquée à l'extrémité dudit bras (4), extrémité décalée via un épaulement pour pouvoir tangenter l'arbre (5). L'épaulement en question génère une surface d'allure perpendiculaire au bras (4). Un ressort du même type que précédemment (10) (symbolisé par une double flèche) est disposé entre ladite surface et une surface en regard appartenant à la partie déclencheur (1). Contrairement à la solution précédente, l'entrefer du circuit magnétique est ici défini entre les chants d'extrémité libre de la culasse en U (2) d'une part et de la palette en U (3) d'autre part. La valeur de cet entrefer, comme la valeur de l'entrefer dans la solution précédente, joue un rôle, en coopération avec la raideur du ressort (10) pour le tarage des réactions du déclencheur instantané faisant l'objet de la présente invention. Dans les figures ci-dessus, la solution est montrée pour des produits multipolaires, un seul arbre rotatif portant alors plusieurs palettes (3) rotatives ou coopérant avec plusieurs palettes (3') translatives. Elle est cependant, le cas échéant, parfaitement applicable à des produits unipolaires. REVENDICATIONS1. Appareil électrique de protection d'au moins une ligne du type disjoncteur, comportant par ligne une paire de contacts respectivement fixe et mobile et deux dispositifs de raccordement à ladite ligne, une manette de commande desdits contacts entre une première position d'écartement et une seconde position de contact, ladite manette dépassant du boîtier de l'appareil et étant reliée au contact mobile par l'intermédiaire d'une serrure mécanique coopérant avec un porte-contact sur lequel est monté le contact mobile, des moyens de déclenchement étant prévus pour actionner la serrure en cas de problème sur la ligne, caractérisé en ce que la liaison électrique entre le contact mobile et le dispositif de raccordement qui lui est relié passe dans un circuit magnétique en forme de boucle d'allure plane dotée d'une culasse (2) fixe et d'une palette mobile (3) à l'encontre de moyens de rappel (10) la sollicitant en position ouverte, ladite palette (3) actionnant un déclencheur (11) de la serrure lorsqu'elle est attirée au contact de la partie fixe (2) de la boucle. 2. Appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la culasse (2) est sensiblement en forme de U. 3. Appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la base du U est repliée dans un plan d'allure perpendiculaire aux branches du U. 4. Appareil électrique de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la palette (3) est mobile en rotation selon un axe d'allure parallèle au plan moyen de la boucle, formant des entrefers avec les surfaces des extrémités libres de la culasse (2) situées parallèlement audit plan.Appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la palette (3) est placée à l'extrémité d'un bras (4) s'étendant radialement à partir d'un arbre (5) monté rotatif par rapport au boîtier de l'appareil et comportant au moins une autre excroissance (7) prévue pour faire déclencher la serrure lorsque la palette (3) est attirée au contact de la culasse (2). Appareil électrique de protection selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'arbre (5) présente une excroissance (7) radiale présentant une surface orientée au repos face à une paroi (12) d'un élément solidaire du boîtier, un ressort de compression (10) étant disposé entre ladite surface (12) d'extrémité et la paroi. Appareil électrique de protection selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la palette (3) est mobile en translation et positionnée en regard des chants d'extrémités libres de la culasse (2). Appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la palette (3) présente un bras (4) comportant une ouverture (15) dans laquelle s'ajuste une protubérance (14) d'un arbre (5) monté rotatif dans le boîtier de l'appareil, formant un système d'accrochage répercutant à l'arbre le mouvement de la palette (3), ledit arbre (5) comportant au moins une autre excroissance prévue pour faire déclencher la serrure lorsque la palette (3) est attirée au contact de la culasse (2). Appareil électrique de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bras (4) présente un épaulement faisant face à une surface d'un élément solidaire du boîtier, un ressort de compression (10) étant disposé entre l'épaulement et ladite surface. 10. Appareil électrique de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un bloc de 30 coupure comprenant les contacts fixe et mobile ainsi que la serrure, et d'autre part un bloc de déclenchement (1) comportant les5. 6. 7. 8. 9.25moyens de déclenchement, la liaison électrique consistant pour chaque ligne en une plage de raccordement (8) dépassant du bloc de coupure et s'insérant dans le circuit magnétique en forme de boucle solidaire du bloc (1) de déclenchement. 11. Appareil électrique de protection selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un bloc de coupure comportant les contacts fixe et mobile ainsi que la serrure, et d'autre part un bloc de déclenchement (1) comportant les moyens de déclenchement, la liaison électrique consistant en une plage de raccordement (8) dépassant du bloc de coupure et s'insérant parallèlement à et au contact de la portion repliée de la culasse en U (2). 12. Appareil électrique de protection selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la palette (3) est montée mobile par rapport au bloc déclencheur (1) ou à un élément monté mobile par rapport à ce dernier.