Brevet FR3054717A1 — publié le 20180202

DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne un déclencheur électronique pour appareil électrique multipolaire de protection de ligne, du type disjoncteur. Tout comme un déclencheur magnétothermique, un déclencheur électronique détecte les courants de surcharge et les courants de court-circuit pour provoquer l'ouverture des contacts du disjoncteur. L'intérêt d'un déclencheur électronique est de pouvoir disposer d'une large plage de réglages, notamment du niveau de déclenchement et du délai de déclenchement. Il consiste généralement en un actionneur commandé par une carte électronique qui surveille le courant qui passe dans le disjoncteur par l'intermédiaire de capteurs. Le déclencheur électronique est associé à un bloc de coupure contenant notamment la chambre de coupure, les contacts fixes et mobiles, et la serrure, afin de former le disjoncteur. Un déclencheur électronique comprend classiquement au moins un bloc de mesure de courant ayant des capteurs de courant et un bloc de traitement électrique de la mesure de courant ayant une carte électronique et un actionneur. Une liaison électrique et une liaison mécanique doivent être réalisées entre ces deux blocs au sein du déclencheur. Etat de la technique Les fils sortant des capteurs consistent en des fils simplement émaillés. Il est d'usage de leur adjoindre un fil de plus grosse section et isolé par une gaine, dont l'extrémité peut être insérée dans un connecteur prévu à cet effet. Le connecteur est ensuite relié par d'autres fils sur la carte électronique, ou est directement fixé sur la carte électronique. Dans tous les cas, la liaison électrique entre le bloc de mesure et le bloc de traitement se fait via des fils souples. Ce type de liaison électrique est donc fragile, 3054717 2 notamment lors de la manipulation des blocs lors de l'assemblage du déclencheur. Il existe des risques de sectionnement des fils, et des risques de coincement des fils lors du raccordement des deux blocs. 5 Par ailleurs, l'assemblage mécanique d'un bloc par rapport à l'autre est généralement fastidieux, tant au niveau du positionnement relatif des blocs qu'au niveau de leur fixation mécanique, réalisée parfois par des vis dont l'accès est malaisé avec les outils standards du type tournevis. De plus, la fixation des deux blocs doit se combiner avec des moyens de maintien en position d'assemblage, réalisés parfois de manière un peu aléatoire par le 10 monteur de l'appareil. Résumé de l'invention 15 La présente invention a pour objectif de pallier les différents inconvénients énoncés ci-dessus, au moyen d'un déclencheur électronique proposant un raccordement électrique et mécanique simplifié et rapide, sans risque de détérioration des liaisons électriques, et avec une bonne tenue mécanique. 20 Le déclencheur électronique selon l'invention comporte, de façon classique, un bloc de mesure de courant et un bloc de traitement électrique de la mesure de courant. Ce déclencheur électronique se caractérise à titre principal en ce qu'il est formé par raccordement d'un bloc à l'autre selon une seule direction de raccordement X et en ce qu'il 25 comporte : des moyens de raccordement électrique d'un bloc à l'autre selon la direction X; des moyens de raccordement mécanique d'un bloc à l'autre selon la direction X. 30 L'idée principale de cette invention est d'assembler les blocs de mesure et de traitement en un seul geste, par une translation, tout en assurant un raccordement simultané au niveau électrique et au niveau mécanique. L'assemblage du déclencheur est ainsi très simple. Il n'est pas nécessaire de combiner différents mouvements pour assembler les blocs, 35 un unique mouvement dans une seule direction de raccordement suffit pour les connecter électriquement, les positionner relativement et les maintenir en position avant de les solidariser. 3054717 3 Selon les différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : lesdits moyens de raccordement électrique consistent, pour chaque pole, en un 5 connecteur mâle appartenant au bloc de mesure et venant s'insérer dans un connecteur femelle appartenant au bloc de traitement : la connexion électrique entre les deux blocs s'effectue donc via les connecteurs. Il n'existe aucune liaison filaire entre les deux blocs. ledit connecteur mâle comporte une pluralité de broches conductrices maintenues 10 par un support, chaque broche présentant deux extrémités libres s'étendant selon la direction X depuis deux faces opposées dudit support. ledit bloc de mesure est délimité par un boîtier et comprend, pour chaque pole : o un capteur de mesure de courant, du type enroulement de Rogowski, présentant deux sorties filaires électriques ; 15 o un transformateur de courant présentant deux sorties filaires électriques, les sorties filaires du capteur et du transformateur étant chacune enroulée puis soudée autour d'une broche du connecteur mâle, au niveau d'une même première face du support, le connecteur mâle étant disposé de manière fixe dans le boîtier. Le raccordement des fils sur le connecteur mâle est donc une opération 20 qui est réalisée lors du montage du bloc de mesure, qui consiste en une étape bien en amont du raccordement du bloc de mesure au le bloc de traitement. le boîtier du bloc de mesure comporte, pour chaque pole, une zone saillante d'accueil du connecteur mâle, dans laquelle est fixé le connecteur mâle, et présentant des moyens de guidage et de séparation des sorties filaires. 25 lesdits moyens de guidage et de séparation des sorties filaires consistent en deux plots disposés de part et d'autre de la première face du support du connecteur mâle et s'étendant parallèlement aux broches, de manière à ce que deux liaisons filaires contournent chacune un plot vers l'extérieur pour atteindre deux broches supérieures, et deux liaisons filaires contournent chacune un plot vers l'intérieur 30 pour atteindre deux broches inférieures : de cette manière aucune des quatre liaisons filaires ne peut en toucher une autre, ce qui évite tout risque de court-circuit. le connecteur femelle du bloc de traitement se raccorde par emboîtement au niveau d'une seconde face du support du connecteur mâle, opposée à la 35 première face. lesdits moyens de raccordement mécanique induisent un blocage en translation dans les deux directions perpendiculaires à la direction X : ainsi, lorsque les deux 3054717 4 blocs sont raccordés mécaniquement, ils ne peuvent plus bouger dans les deux directions perpendiculaires à la direction de raccordement. Il est seulement possible de les séparer en effectuant le mouvement inverse de translation selon la direction X. 5 lesdits moyens de raccordement mécanique consistent en une liaison en queue d'aronde. lesdits moyens de raccordement mécanique consistent en une patte s'étendant d'un bloc et apte à s'insérer dans une ouverture pratiquée dans l'autre bloc. la patte consiste en un tronçon central se prolongeant par une extrémité libre plus 10 large que le tronçon central, ladite ouverture correspondant à une entaille découpée sur la périphérie d'une paroi d'un bloc et présentant un fond dont la largeur est inférieure à celle de l'extrémité libre de la patte et supérieure à celle du tronçon central de la patte. ladite patte a une section en T. 15 ladite patte s'étend depuis le bloc de traitement et s'insère dans l'ouverture pratiquée dans le bloc de mesure, ou inversement, c'est-à-dire que la patte s'étend depuis le bloc de mesure et s'insère dans l'ouverture pratiquée dans le bloc de traitement. lesdits moyens de raccordement mécanique sont prévus sur les blocs entre deux 20 pôles adjacents. L'invention concerne également un appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, comprenant un bloc de coupure et un déclencheur électronique tel que décrit ci-dessus. 25 Présentation des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et 30 avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : 35 - la figure 1 montre une première face d'un bloc de mesure de courant d'un déclencheur électronique selon l'invention ; 3054717 5 la figure 2 est une vue agrandie, en perspective, de la zone d'accueil d'un connecteur mâle appartenant au bloc de mesure de courant selon la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective du connecteur mâle de la figure 2 ; la figure 4 représente en perspective le bloc de traitement électronique d'un 5 déclencheur électronique selon l'invention ; la figure 5 montre en perspective une seconde face du bloc de mesure de courant d'un déclencheur électronique selon l'invention ; la figure 6 illustre en perspective et en coupe le déclencheur électronique selon l'invention, avec des conducteurs et des bornes pour chaque pole. 10 Description détaillée Le déclencheur électronique de l'invention se compose d'un bloc de mesure 1 de 15 courant et d'un bloc de traitement 2 électronique de la mesure du courant. Un tel déclencheur électronique s'intègre dans un appareil électrique de protection de ligne, du type disjoncteur, comportant également un bloc de coupure. En référence à la figure 1, le bloc de mesure 1 de courant se compose d'un boîtier 6 20 renfermant des capteurs 29. Dans le cas présenté, ce bloc de mesure 1 est adapté pour fonctionner sur un disjoncteur tripolaire puisqu'il présente trois tronçons 3,4,5 identiques, chaque tronçon étant prévu pour un pôle. Chaque tronçon 3,4,5 contient un capteur 29 de mesure de courant, qui consiste en 25 un enroulement de Rogowski, et un transformateur 9 de courant. Le capteur 29 et le transformateur 9 consistent en des pièces de révolution, plus précisément en des tores, disposés coaxialement, comme cela est mieux visible en figure 6. Ils présentent un orifice central 10 à l'intérieur duquel s'insère un conducteur 30 provenant du bloc de coupure (non illustré), et dont on veut connaître le courant. 30 Le capteur 29 se compose d'un enroulement hélicoïdal de fil présentant deux sorties filaires 13,14 électriques, notamment visibles aux figures 2 et 3. Le transformateur 9 de courant sert à alimenter les cartes électroniques 33 contenues dans le bloc de traitement 2 qui sera décrit plus loin. Ce transformateur 9 consiste en un enroulement réalisé autour du conducteur 30, et présente également deux sorties 35 filaires 11,12 électriques. 3054717 6 Ces quatre sorties filaires 11,12,13,14 sont relativement fragiles, et ne doivent pas entrer en contact les unes des autres afin d'éviter tout court-circuit. Ces quatre sorties filaires 11,12,13,14 sont raccordées à un connecteur mâle 8 logé dans une zone d'accueil 7 prévue à cet effet et saillant du boitier 6. Cette zone 7 est centrée 5 sur chaque tronçon 3,4,5 du bloc de mesure 1, dans un plan transversal passant par l'axe du capteur 29 et du transformateur 9, de manière à ce que les sorties filaires 14,12 du capteur 29 et du transformateur 9 viennent sur le côté droit du connecteur mâle 8, et les sorties filaires 13,11 du capteur 29 et du transformateur 9 viennent sur le côté gauche du connecteur mâle 8. Cette disposition spécifique permet donc de dissocier les sorties filaires 10 11,12,13,14 en deux groupes : le groupe de droite 12,14, et le groupe de gauche 11,13. Puis, afin de séparer les deux sorties filaires 12,14 du groupe de droite, et les deux sorties filaires 11,13 du groupe de gauche, la zone d'accueil 7 est dotée de deux plots 15,16, situés à gauche et à droite du connecteur mâle 8. Ainsi, l'une 12 des deux sorties filaires 15 12,14 du groupe de droite est guidée de manière à cheminer du côté extérieur du plot droit 16, tandis que l'autre sortie filairel4 du groupe de droite chemine du côté intérieur du plot droit 16, c'est-à-dire entre le plot droit 16 et le connecteur mâle 8. De façon symétrique, l'une 11 des deux sorties filaires 11,13 du groupe de gauche est guidée de manière à cheminer du côté extérieur du plot gauche 15, tandis que l'autre 20 sortie filaire 13 du groupe de gauche chemine du côté intérieur du plot gauche 15, c'est-à- dire entre le plot gauche 15 et le connecteur mâle 8. Da façon concrète, les sorties filaires 13,14 du capteur 29 cheminent sur les côtés intérieurs des plots 16,15 droit et gauche, tandis que les sorties filaires 11,12 du transformateur 9 cheminent sur les côtés extérieurs des plots 16,15 droit et gauche. 25 De cette manière, les sorties filaires 11,12,13,14 sont toutes séparées les unes des autres. Elles viennent ensuite s'enrouler chacune autour d'une extrémité libre d'une broche 19,20,21,22 appartenant au connecteur mâle 8. Ce dernier est doté de quatre broches 30 19,20,21,22, puisqu'il y a quatre sorties filaires 11,12,13,14 à raccorder. Plus précisément, les deux sorties filaires 11,12 du transformateur 9 sont enroulées autour de deux broches 19,20 supérieures, gauche et droite, tandis que les deux sorties filaires 13,14 du capteur 29 sont enroulées autour de deux broches 21,22 inférieures, gauche et droite. 35 Après enroulement, les sorties filaires 11,12,13,14 sont soudées aux broches 19,20,21,22 par des techniques de soudage connues. 3054717 7 Le connecteur mâle 8 se compose d'un support 35 et de broches 19,20,21,22. Les broches 19,20,21,22 traversent le support 35, et présentent ainsi chacune deux extrémités libres de part et d'autre du support 35. Sur les figures 1 et 2, est visible une première face 17 du support 35, duquel s'étendent les quatre broches 19,20,21,22. Une fois le raccordement 5 électrique réalisé, un capot 34 de protection est fixé sur le tronçon 3,4,5 de manière à protéger le capteur 29, le transformateur 9, et la première face 17 du support 35 du connecteur mâle 8, ainsi que les quatre raccordements électriques. Sur la figure 1, les tronçons de droite 5 et de gauche 3 sont équipés du capot 34 de protection, tandis que le tronçon central 4 est « à nu », donc dépourvu de capot 34 de protection, afin d'illustrer le 10 positionnement du capteur 29 et du connecteur mâle 8. La figure 5 représente l'envers du bloc de mesure 1. Dans ce cas, une seconde face 18 du support 35 du connecteur mâle 8 est visible. Les quatre broches 19,20,21,22 s'étendent de cette seconde face 18. Un cache 24 périphérique entoure le connecteur mâle 15 8, en s'étendant dans une direction parallèle à celle des broches 19,20,21,22, afin de protéger ces dernières lors du transport du bloc de mesure 1 et lors de l'enfichage des broches 19,20,21,22 dans un connecteur femelle 23 prévu à cet effet dans le bloc de traitement 2 électrique de la mesure de courant tel qu'illustré en figure 4. 20 Le bloc de traitement 2 se compose d'un boîtier 32 enfermant une pluralité de cartes électroniques 33, alimentées par les transformateurs 29 du bloc de mesure 1, et traitant les signaux entrants en provenance des capteurs 9 du bloc de mesure 1. Le bloc de traitement 2 comporte également une serrure intermédiaire 28, apte à déclencher la serrure principale du disjoncteur (non représentée), sur ordre d'une carte électronique 33 dans le cas où elle 25 détecte un défaut (surtension, court-circuit). Ce bloc de traitement 2 prévoit trois connecteurs femelles 23, disposés en regard des connecteurs mâles 8 du bloc de mesure 1. Le boîtier 32 est ajouré au niveau des connecteurs femelles 23 afin de les laisser accessible pour le raccordement avec les 30 connecteurs mâles 8. Chaque connecteur femelle 23 consiste en un support dans lequel sont pratiqués quatre trous pouvant accueillir les quatre broches 19,20,21,22. Chaque connecteur femelle 23 est directement fixé à une carte électronique 33 qui reçoit donc l'information de la mesure du courant provenant du capteur 29 correspondant du bloc de mesure 1, et qui sont 35 alimentées via le transformateur 9 correspondant du bloc de mesure 1. Le cache 24 périphérique permet ainsi de protéger la jonction entre les deux connecteurs mâle 8 et femelle 23, et d'empêcher toute poussière de s'infiltrer. 3054717 8 Le raccordement électrique des deux blocs 1,2 s'effectue donc par simple enfichage des trois connecteurs mâles 8 dans les trois connecteurs femelles 23, selon une seule direction d'enfichage X, correspondant à la direction de raccordement des blocs 1,2. 5 En parallèle, lors de cet enfichage, des pattes 25 s'étendant du boitier 32 du bloc de traitement 2 s'insèrent dans des ouvertures 36 prévues à cet effet dans le boitier 6 du bloc de mesure 1. Ce raccordement mécanique entre les deux blocs 1,2 s'effectue donc également selon la direction X. Une ouverture 36 est prévue entre deux tronçons adjacents du bloc de mesure 1, et une patte 25 est prévue entre deux connecteurs femelles 23. Dans 10 l'exemple présenté, il existe donc deux pattes 25 et deux ouvertures 36, pour un déclencheur électronique pour disjoncteur tripolaire. Plus précisément, chaque patte 25 a une section en T, avec un tronçon central 26 de faible largeur, se terminant par une extrémité 27 de grande largeur. 15 Chaque ouverture 36 consiste en une découpe réalisée dans le boitier 6 du bloc de mesure 1, au niveau d'une zone périphérique. La découpe 36 démarre depuis la périphérie du boîtier 6 par une première partie 37 de grande largeur, puis se prolonge par une seconde partie 38 de plus faible largeur, tout juste supérieure à la largeur du tronçon central 26 et bien inférieure à la largeur de l'extrémité 27 de la patte 25. 20 Concrètement, le tronçon central 26 de la patte 25 vient d'abord s'insérer dans la première partie 38 de la découpe. Cette dernière sert uniquement à guider un bloc par rapport à l'autre, afin de les mettre en position pour l'enfichage des connecteurs 8,23. Lors de l'enfichage, le tronçon central 26 de la patte 25 vient s'insérer dans la seconde partie 38 de la découpe 36, dont la largeur est à peine plus grande que celle du tronçon central 26 de 25 la patte 25 afin que la patte 25 puisse se glisser dans cette découpe 36 avec un faible jeu, jusqu'à arriver en butée contre le fond 39 de la découpe 36, qui correspond également à la fin de course des broches 19,20,21,22 du connecteur mâle 8 dans les trous du connecteur femelle 23. Les deux blocs 1,2 sont alors raccordés électriquement et mécaniquement, de manière simultanée, selon une unique direction de raccordement X, et en un seul geste de la 30 part de l'opérateur. Vu le dimensionnement de la seconde partie 37 de l'ouverture 36 par rapport à la largeur du tronçon central 26 de la patte 25, le bloc de traitement 2 est bloqué dans la direction Y perpendiculaire à X. 35 Vu le dimensionnement de la seconde partie 37 de l'ouverture 36 par rapport à la largeur de l'extrémité 27 de la patte 25, le bloc de traitement 2 est bloqué dans la direction Z perpendiculaire à X. 3054717 9 La largeur des différentes pièces est repérée par rapport à la direction Y. La patte 25 et l'ouverture 36 pourraient très bien être remplacées par une liaison de 5 type queue d'aronde, ou tout autre type de liaison mécanique. La figure 6 illustre les deux blocs 1,2 raccordés l'un à l'autre, de préférence emboîtés l'un dans l'autre. Un conducteur 30 dont le courant est à mesurer traverse chaque ensemble capteur 29 / transformateur 9, et se termine sous forme de borne de raccordement 31. 10 Les deux blocs 1,2 sont solidarisés plus fermement l'un à l'autre lors de leur assemblage avec les autres parties du disjoncteur. Lors de l'assemblage d'un disjoncteur, on associe le bloc de mesure 1 au bloc de 15 contact (non représenté), puis on vient adjoindre le bloc de traitement 2 à ce sous-ensemble avant de mettre le tout en place dans une enveloppe finale. Cette mise en place est importante pour l'interaction entre la serrure intermédiaire 28 du bloc de traitement 2 avec la serrure principale du bloc de contact. Elle comporte deux étapes. Après la fixation du bloc de mesure 1 sur le bloc de contact, la première étape 20 consiste à enficher le bloc de traitement 2 dans une fourche à deux bras se situant dans le prolongement de deux flasques composant la structure de la serrure principale du bloc de contact. Pour permettre cet enfichage, le bloc de traitement 2 est doté de deux renfoncements 41 disposés de part et d'autre de la serrure intermédiaire 28, et dans lesquels pénètrent les deux bras de la fourche, comme illustré aux figures 4 et 6. 25 La seconde étape consiste à insérer le sous-ensemble bloc de contact/bloc de traitement 2 dans l'enveloppe finale constituant la base du disjoncteur. Pour se faire, deux oreilles 40 s'étendant du bloc de traitement 2 viennent s'enficher sur deux cylindres s'étendant de l'enveloppe finale. Cet enfichage permet de garantir la non déconnexion des capteurs 9 par rapport aux cartes électroniques 33, c'est-à-dire la non déconnexion des 30 connecteurs mâles 8 et femelles 23, ainsi que la non déconnexion de la serrure principale par rapport à la serrure intermédiaire 28, c'est-à-dire la non déconnexion de la fourche par rapport aux renfoncements 41. En ce qui concerne la description ci-dessus, les relations dimensionnelles optimales 35 pour les parties de l'invention, en incluant les variations de taille, de formes, de fonction et de modes de fonctionnement, d'assemblage et d'utilisation, sont considérées comme apparentes et évidentes pour l'homme du métier, et toutes les relations équivalentes à ce qui