Brevet FR2980910A1 — publié le 20130405

DISPOSITIF DE DECLENCHEMENT POUR DISJONCTEUR ET DISJONCTEUR COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un dispositif de déclenchement destiné à être associé à un mécanisme de commande d'un disjoncteur électrique. Le dispositif comprend un circuit magnétique équipé des moyens d'actionnement mobiles comportant une zone magnétique destinée à interagir avec une culasse magnétique dans une position de fermeture pour provoquer le déplacement d'un poussoir d'actionnement provoquant un déclenchement du mécanisme de commande lorsque un courant électrique dépasse un seuil. L'invention est aussi relative à un disjoncteur électrique comportant au moins un contact mobile destiné à collaborer avec un contact fixe ainsi qu'un mécanisme d'entrainement du contact mobile d'une position d'ouverture vers une position de fermeture. ETAT DE LA TECHNIQUE Tels que décrits dans les demandes de brevet (FR 2772981), des dispositifs de déclenchement pour disjoncteur comportent un actionneur magnétique ayant une palette magnétique apte à se déplacer sous l'action d'un flux magnétique créé au moment du passage d'un courant électrique de court-circuit. L'actionneur magnétique comporte en outre des culasses et un induit assemblés en forme de H. D'un côté des branches du H, l'extrémité des culasses est recourbée pour enserrer le contact mobile ; de l'autre côté, se trouve une palette mobile. Le principe de base consiste en la création d'un flux magnétique à travers ce circuit. Pour des courants de court-circuit de faible intensité, notamment pour des courants dont l'intensité est inférieure à 3500 A, la palette magnétique entrainée en fermeture sur les culasses, actionne le contact mobile par l'intermédiaire d'un poussoir. Pour avoir une coupure efficace à tous les niveaux de courants de court-circuit, l'ouverture des contacts doit être rapide et franche. La valeur choisie pour l'entrefer entre la palette et la culasse est un compromis entre la nécessité de disposer d'une course d'accompagnement suffisante et celle de disposer d'une force magnétique suffisante. Pour essayer de répondre à ce cahier des charges, une palette semi-enveloppante est utilisée et présente la particularité de développer une force magnétique plus importante aux grands entrefers. Les actionneurs connus présentent l'inconvénient d'avoir une vitesse d'ouverture de contact trop lente pour les courants de relative faible intensité, notamment pour des courants compris entre 15 et 22 In. Cette ouverture lente peut impliquer un risque de soudure des contacts. Par ailleurs, une plus grande course d'accompagnement du contact serait souhaitable pour une bonne qualité de coupure. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un dispositif de déclenchement pour disjoncteur comportant le seuil de déclenchement adapté à une large plage de courant électrique de défaut. La zone magnétique du dispositif selon l'invention comporte une première surface d'attraction magnétique plane et une seconde surface d'attraction magnétique concave ; lesdites première et seconde surfaces d'attraction agissant de manière indépendante l'une de l'autre en créant respectivement une force motrice d'attraction pour déplacer les moyens d'actionnement mobiles en direction de la culasse magnétique. De préférence, dans la position de fermeture des moyens d'actionnement mobiles, la première surface d'attraction collabore avec une surface plane de la culasse magnétique et la seconde surface d'attraction collabore avec une surface convexe de ladite culasse. Avantageusement, la seconde surface d'attraction comporte au moins deux plans magnétiques. Selon un premier mode de réalisation, les moyens d'actionnement mobiles comportent une palette mobile sur laquelle sont positionnées la première et la seconde surface d'attraction. Avantageusement, la palette mobile est montée à pivotement sur un axe. Selon un premier mode de réalisation, les moyens d'actionnement mobiles comportent une première palette mobile sur laquelle est positionnée la première surface d'attraction plate et comportent une seconde palette mobile sur laquelle est positionnée la seconde surface d'attraction concave. De préférence, les première et seconde palettes mobiles sont respectivement 10 montées à pivotement sur un axe. Avantageusement, les première et seconde palettes mobiles sont respectivement montées à pivotement sur un même axe. Selon un mode particulier de réalisation, le circuit magnétique possède : une culasse magnétique comportant deux flasques magnétiques reliés par 15 un noyau magnétique pour former une structure en forme de H, - un inducteur enroulé autour du noyau ayant une première extrémité destiné à être reliée à un conducteur électrique relié à une plage de raccordement et une seconde extrémité destinée à être reliée au contact fixe d'une dispositif de coupure. 20 Le disjoncteur électrique selon l'invention comporte un dispositif de déclenchement tel que défini ci-dessus, les moyens d'actionnement mobiles dudit dispositif agissant sur le mécanisme d'actionnement du disjoncteur par l'intermédiaire du poussoir d'actionnement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 25 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe, d'un disjoncteur comportant d'un dispositif de déclenchement selon l'invention ; - la figure 2 représente un schéma de principe, des moyens d'actionnement dans deux positions de fonctionnement, d'un dispositif de déclenchement selon un premier mode de réalisation ; - la figure 3 représente une vue de détail, dans une position ouverte, d'un dispositif de déclenchement selon la figure 2 ; - la figure 4 représente une vue de détail en perspective, dans une position ouverte, d'un dispositif de déclenchement selon la figure 2 ; - les figures 5A, 5B, 5C et 5D représentent des vues de détails des moyens d'actionnement du dispositif de déclenchement selon la figure 2 dans différentes positions de fonctionnement ; - la figure 6 représente un schéma de principe, des moyens d'actionnement dans deux positions de fonctionnement, d'un dispositif de déclenchement selon un second mode de réalisation ; - la figure 7 représente une vue de détail, dans une position ouverte, d'un dispositif de déclenchement selon le second mode de réalisation de la figure 6, - la figure 8 représente une vue de détail en perspective, dans une position ouverte, d'un dispositif de déclenchement selon la figure 6 ; - les figures 9A, 9B, 9C, 9D et 9E représentent des vues de détails des moyens d'actionnement selon la figure 6 dans différentes positions de fonctionnement ; - la figure 10 représente les courbes de l'effort magnétique des moyens d'actionnement en fonction des positions de fonctionnement d'un dispositif de déclenchement selon les premier et second modes de réalisation. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION L'invention est relative à un dispositif de déclenchement 34 associé à un mécanisme de commande 18 d'un disjoncteur électrique 10. Comme représenté sur la figure 1, le disjoncteur 10 selon l'invention est logé 30 dans un boîtier 11 en matériau isolant moulé. Ledit disjoncteur comporte un contact fixe 12, un contact mobile 14 porté par un bras de contact 16 pivotant, un mécanisme 18 de commande associé à une manette 20 d'actionnement manuel et à des moyens de déclenchement automatique sur défaut, et une chambre d'extinction 22 à tôles 24 de désionisation pour éteindre l'arc tiré entre les contacts 12, 14 lors de leur séparation. Le mécanisme de commande 18 est par exemple du type décrit dans le document EP-A295 158. Ledit mécanisme tel que représenté sur les figures 4 et 8, et comprend un levier de déclenchement 26 coopérant avec un levier d'encliquetage 28 relié à la manette 20 par une biellette de transmission 30. Le bras de contact 16 est porté par une platine 32 mobile à rotation entre une position de fermeture et une position d'ouverture des contacts 12, 14. Le dispositif de déclenchement 34 comporte un poussoir d'actionnement 48 destiné à agir sur un mécanisme de commande 18 du disjoncteur. Le dispositif de déclanchement comprend un circuit magnétique équipé des moyens d'actionnement mobiles 40. Les moyens d'actionnement mobile 40 comportent une zone magnétique 41, 42 destinée à interagir avec une culasse magnétique 50 dans une position de fermeture pour provoquer le déplacement du poussoir d'actionnement 48 provoquant un déclenchement du mécanisme de commande 18 lorsque le courant électrique dépasse un seuil. Dans une position d'ouverture du dispositif de déclenchement 34, la zone magnétique 41, 42 des moyens d'actionnement mobile 40 est séparée de la culasse magnétique 50 par un entrefer 45. Selon un mode particulier de réalisation, la culasse magnétique 50 comporte deux flasques magnétiques 51 reliés par un noyau magnétique 52 pour former sur une structure en forme de H. Un inducteur 53 est enroulé autour du noyau 52. Une première extrémité de l'inducteur est reliée à un conducteur électrique 44 relié à une plage de raccordement 43 et une seconde extrémité est reliée au contact fixe 12. Le fonctionnement du dispositif de déclenchement selon l'invention est le suivant : En l'absence de courant de défaut dans le circuit principal du disjoncteur 10, par 30 exemple lors du passage du courant nominal, les forces motrices d'attraction électromagnétique dans l'entrefer 45 sont inférieures aux forces de rappel d'au moins un ressort de seuil, qui maintiennent les moyens d'actionnement mobiles 40 en position écartée des faces polaires de la culasse magnétique 50. Ledit ressort est associé aux moyens d'actionnement mobile 40 pour définir le seuil magnétique du dispositif de déclenchement. Le dispositif de déclenchement est dans un état inactif. Le passage d'un courant électrique dans un conducteur 44 du circuit principal génère un champ magnétique dans l'entrefer 45 du circuit magnétique situé en regard de la zone magnétique 41, 42 des moyens d'actionnement mobiles 40. L'apparition d'un courant de court-circuit engendre des forces motrices d'attraction dans l'entrefer 45 qui dépendent de l'intensité du courant de court-circuit. A titre d'exemple, le tarage du ressort de seuil est calculé pour que les moyens d'actionnement mobile 40 du dispositif de déclenchement 34 restent inactifs lorsque la valeur crête du courant est inférieure à un seuil de déclenchement. A titre d'exemple de réalisation, le seuil de déclenchement est inférieur à 7,5 In. Le passage dans l'inducteur 53 d'un courant électrique d'une intensité suffisante génère une force motrice d'attraction des moyens d'actionnement mobile 40 qui tendent à se déplacer vers la culasse magnétique 50 et venir au contact des extrémités de la structure en forme de H. Le dispositif de déclenchement 34 est alors dans une position de fermeture. Selon un mode particulier de réalisation, les moyens d'actionnement mobile 40 sont de préférence montés de préférence à pivotement sur un axe 90. Selon un mode préférentiel de réalisation, la zone magnétique 41, 42 des moyens d'actionnement mobile 40 comporte une première surface d'attraction plane 41 et une seconde surface d'attraction 42 magnétique concave ou enveloppante. Avantageusement, dans une position de fermeture, ladite première surface d'attraction collabore avec une surface plane de la culasse magnétique et ladite seconde surface d'attraction collabore avec une surface convexe de la culasse magnétique. Selon un mode particulier, la seconde surface d'attraction 42 comporte au moins 30 deux plans magnétiques. En outre, la seconde surface d'attraction comporte au moins deux plans magnétiques adjacents. Lesdites première et seconde surfaces d'attraction 41, 42 agissent de manière indépendante l'une de l'autre. On entend par « de manière indépendante » le fait que les deux surfaces d'attraction agissent et participent au déplacement des moyens d'actionnement mobile 40. En effet, une force motrice d'attraction est créée au niveau de chaque surface d'attraction 41, 42. Comme représenté sur la figure 10, une première courbe A représente la force motrice d'attraction générée au niveau de la première surface d'attraction plate 41 en fonction de l'entrefer 45. Dans un système classique, la force motrice d'attraction disponible avec des moyens d'actionnement mobiles 40 n'ayant qu'une surface d'attraction 41 plate est trop faible et également trop sensible à la dispersion de position desdits moyens pour des entrefers importants. Comme représenté sur la figure 10, une seconde courbe B représente la force motrice d'attraction magnétique générée au niveau de la seconde surface d'attraction concave 42 en fonction de l'entrefer 45. Dans un système classique connu, la force motrice d'attraction disponible avec des moyens d'actionnement mobiles 40 n'ayant qu'une surface concave ou de forme enveloppante est certes suffisante pour permettre un déclenchement à un niveau de courant fixé mais n'autorise pas une séparation franche et rapide des contacts du fait de la faible croissance de ladite force au cours du temps (effet avalancheux peu perceptible). L'utilisation de moyens d'actionnement mobiles 40 ayant une surface concave ou de forme enveloppante permet en outre d'être moins sensible à une dispersion de position desdits moyens. Selon les modes de réalisation de l'invention, les moyens d'actionnement mobiles 40 présentent la particularité d'une association de forme d'entrefer de travail qui permet à la fois d'avoir une force motrice d'attraction à grand entrefer grâce à la forme concave ou enveloppante de la seconde surface d'attraction 42 et de conserver l'effet avalancheux en cours de fermeture grâce à la forme plate de la première surface d'attraction 41. La première courbe résultante AB_1 représente la force motrice d'attraction globale de l'ensemble des moyens d'actionnement 40 selon l'invention. Ainsi, la force d'attraction globale générée au niveau des deux surfaces d'attraction 41, 42 permet en premier lieu d'améliorer l'ouverture des contacts 12, 14 sur petit courant de court-circuit en leur conférant une vitesse d'ouverture plus élevée grâce à une force motrice d'attraction plus importante aux petits entrefers. En second lieu elle permet aussi de faciliter le réglage des courbes magnétiques (figure 10) grâce à une force motrice d'attraction plus importante aux grands entrefers : le dispositif de déclenchement selon l'invention bénéficie alors d'une plage de réglage plus étendue. En outre, le fait d'utiliser deux surfaces d'attraction 41, 42 de formes différentes favorise le déclenchement à un courant fixé, grâce à une force motrice d'attraction 10 importante et peu sensible à la dispersion de position des moyens d'actionnement mobiles 40, ainsi qu'une vitesse de fermeture élevée en fin de mouvement des contacts grâce à une force motrice d'attraction croissante des moyens d'actionnement mobiles 40 tout au long de leur course (effort avalancheux important). 15 La loi de variation de la force motrice d'attraction globale peut être ajustée à volonté entre la loi de variation d'une palette plate seule et celle d'une palette enveloppante seule, en ajustant le ratio de surface des deux parties. Cette loi de variation peut être encore ajustée plus finement en jouant sur l'angle d'enveloppement ainsi que l'épaisseur et/ou la longueur de la partie enveloppante. 20 Selon une premier mode préférentiel de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 2 à 5, les moyens d'actionnement mobiles 40 comportent une palette mobile 400 sur laquelle sont positionnées la première et la seconde surface d'attraction 41, 42. Selon un mode particulier de réalisation, la palette des moyens d'actionnement 400 est montée de préférence à pivotement 25 sur un axe 90. Le premier mode préférentiel de réalisation de l'invention, décrit ci- dessus présente des limites. En effet, le flux vu par la première surface d'attraction 41 n'est pas totalement indépendant de celui vu par la seconde surface d'attraction 42 (et réciproquement). Ainsi, une partie du flux vu par la seconde surface d'attraction 42 est consommé par la première surface d'attraction 30 41 (et réciproquement). En outre, en fin de course, la seconde surface d'attraction 42 enveloppante est déplacée inutilement et génère une inertie supplémentaire. Pour aller au-delà de ces limites et remédier à certains de ces inconvénients, une second mode de réalisation est représenté sur les figures 6 à 9. Selon ce second mode préférentiel, les moyens d'actionnement mobiles 40 comportent une première palette mobile 401 sur laquelle est positionnée la première surface d'attraction 41 et comportent une seconde palette mobile 402 sur laquelle est positionnée la seconde surface d'attraction 42. Selon un mode particulier de réalisation, les première et seconde palettes mobiles sont respectivement montées à pivotement sur un axe 90. De préférence, les première et seconde palettes mobiles sont respectivement montées à 10 pivotement sur un même axe 90. Les deux surfaces d'attractions magnétiques 41, 42 des première et seconde palettes mobiles 401, 402 sont alors aptes à se déplacer de manière indépendante. On observe un déplacement séquentiel des surfaces d'attractions magnétiques 41, 42 et non un déplacement simultané. 15 La première palette 401 sur laquelle est positionnée la première surface d'attraction 41 plate est maintenue en position d'attente à entrefer réduit 45 par un dispositif de déverrouillage. Comme représenté sur les figures 7 et 8, le dispositif de déverrouillage comporte un premier crochet de verrouillage 88. La seconde palette 402 sur laquelle est positionnée la seconde surface 20 d'attraction 42 concave ou enveloppante conserve son fonctionnement au début du mouvement mais est limitée dans sa course par un second crochet limiteur 89 du dispositif de déverrouillage. La seconde palette 402 déverrouille le maintien de la première palette plate et autorise son mouvement. 25 De cette manière, en début du mouvement, le flux magnétique utile à la seconde palette 402 enveloppante n'est plus perturbé par la présence de la première palette 401 plate. De la même manière, en fin de course, le flux magnétique utile à la palette plate 401 au moment de l'ouverture des contacts n'est plus perturbé par la présence de la palette concave ou enveloppante 402. Comme représenté sur la figure 10, ce transfert de flux permet ainsi d'ajuster encore plus finement la loi globale de variation de la force motrice d'attraction globale (second courbe résultante AB_2) en permettant par exemple d'augmenter simultanément la force motrice d'attraction sur la palette plate et celle sur la palette enveloppante. Le fonctionnement en deux temps des palettes permet quant à lui de réduire l'inertie embarquée au juste nécessaire conduisant ainsi à des vitesses d'ouverture plus élevées. L'indépendance structurelle de ces deux palettes permet de rajouter un système mécanique à ressort (non représenté) sur la palette plate pour augmenter encore plus la vitesse de fermeture. Ce système présente en outre l'avantage de permettre une meilleure adaptation (seuillage et ouverture des contacts) pour les différents types de courbes et calibres, en rendant possible l'utilisation de plusieurs jeux de palettes différentes. Comme représenté sur la figure 1, l'invention est aussi relative à un disjoncteur 10 comportant un dispositif de déclenchement 34 tel que défini ci-dessus. Le disjoncteur comporte au moins un contact mobile 14 destiné à collaborer avec un contact fixe 12. Un mécanisme d'entrainement 18 est apte à déplacer le contact mobile 14 d'une position d'ouverture vers une position de fermeture. REVENDICATIONS1. Dispositif de déclenchement (34) destiné à être associé à un mécanisme de commande (18) d'un disjoncteur électrique (10), dispositif comprenant un circuit magnétique équipé des moyens d'actionnement mobiles (40) comportant une zone magnétique (41, 42) destinée à interagir avec une culasse magnétique (50) dans une position de fermeture pour provoquer le déplacement d'un poussoir d'actionnement (48) provoquant un déclenchement du mécanisme de commande (18) lorsque un courant électrique dépasse un seuil ; dispositif de déclenchement caractérisé en ce que la zone magnétique comporte une première surface d'attraction magnétique plane (41) et une seconde surface d'attraction magnétique concave (42) ; lesdites première et seconde surfaces d'attraction agissant de manière indépendante l'une de l'autre en créant respectivement une force motrice d'attraction pour déplacer les moyens d'actionnement mobiles (40) en direction de la culasse magnétique (50). 2. Dispositif de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la position de fermeture des moyens d'actionnement mobiles (40), la première surface d'attraction (41) collabore avec une surface plane de la culasse magnétique (50) et la seconde surface d'attraction (42) collabore avec une surface convexe de ladite culasse. 3. Dispositif de déclenchement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la seconde surface d'attraction (42) comporte au moins deux plans magnétiques Dispositif de déclenchement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement mobiles (40) comportent une palette mobile (400) sur laquelle sont positionnées la première et la seconde surface d'attraction (41, 42). 5. Dispositif de déclenchement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la palette mobile (400) est montée à pivotement sur un axe (90).6. Dispositif de déclenchement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement mobiles (40) comportent une première palette mobile (401) sur laquelle est positionnée la première surface d'attraction plate (41) et comportent une seconde palette mobile (402) sur laquelle est positionnée la seconde surface d'attraction concave (42). 7. Dispositif de déclenchement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les première et seconde palettes mobiles (401, 402) sont respectivement montées à pivotement sur un axe. 10 8. Dispositif de déclenchement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les première et seconde palettes mobiles (401, 402) sont respectivement montées à pivotement sur un même axe (90). 9. Dispositif de déclenchement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit magnétique possède : 15 - une culasse magnétique (50) comportant deux flasques magnétiques (51) reliés par un noyau magnétique (52) pour former une structure en forme de H, - un inducteur (53) enroulé autour du noyau (52) ayant une première extrémité destiné à être reliée à un conducteur électrique (44) relié à une 20 plage de raccordement (43) et une seconde extrémité destinée à être reliée au contact fixe 12 d'une dispositif de coupure. 10. Disjoncteur (10) comportant - au moins un contact mobile (14) destiné à collaborer avec un contact fixe (12), 25 - un mécanisme d'entrainement (18) du contact mobile (14) d'une position d'ouverture vers une position de fermeture, disjoncteur caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de déclenchement (34) selon les revendications précédentes, les moyens d'actionnement mobiles (40) dudit dispositif agissant sur mécanisme d'actionnement (18) du 30 disjoncteur par l'intermédiaire du poussoir d'actionnement (48).