Brevet FR3052909A1 — publié le 20171222

DESCRIPTION La présente invention concerne un appareil de protection de lignes électriques, du type disjoncteur, conçu pour assurer la protection d'au moins une ligne par ouverture de circuit en cas de défaut venant d'une élévation rapide du courant dans cette ligne, par exemple suite à un court- circuit, ou d'une élévation lente en cas de surcharge dans cette ligne, ainsi qu'un procédé mettant en oeuvre un tel appareil de protection. Un type d'appareil de protection d'au moins une ligne du type disjoncteur, présenté notamment par le document FR-A1-2987164, comporte un ensemble magnétique comprenant une bobine reliée au circuit de la ligne de courant, disposant d'un noyau métallique fixe, et d'un noyau mobile à l'encontre d'un ressort de calibrage présentant un effort calibré. Le courant dans la bobine génère une force magnétique d'attraction sur le noyau mobile dépendant de son intensité, qui à partir d'un seuil magnétique d'effort comprime le ressort de rappel en déplaçant un déclencheur. Le déclencheur permet alors à un bras pivotant monté sur un axe, de basculer en provoquant une ouverture franche d'un contact disposé dans le circuit électrique. On obtient ainsi une protection efficace de la ligne de courant, dépendant directement du courant appliqué dans cette ligne. Pour une fabrication en grande série, les différents composants électriques et mécaniques formant ce système présentent des dispersions de fabrication venant notamment des tolérances dimensionnelles, qui donnent une imprécision sur le seuil magnétique d'effort. En particulier le ressort de calibrage produit en série présente des dispersions de force qui sont prépondérantes dans les écarts de seuil magnétique. Une solution connue consiste à réduire les dispersions de fabrication des différents composants, en particulier celles du ressort, pour obtenir un seuil magnétique d'effort plus précis. Cependant cette solution entraîne une augmentation importante des coûts des procédés de fabrication et de contrôle de ces composants. Une autre solution connue consiste à assembler l'appareil de protection avec un ressort de calibrage particulier, puis après une mesure du courant lié au seuil magnétique déclenchant la disjonction, remplacer ce 3052909 - 2 - ressort pour ajuster son niveau de force afin d'obtenir la précision demandée pour le seuil magnétique. Cependant cette solution nécessite des temps de manipulation, qui entraînent des coûts plus élevés. 5 Il est connu aussi de disposer un ressort présentant plusieurs positions d'accrochage, pour obtenir différents niveaux de force en modifiant cet accrochage. Cette solution nécessite plusieurs positions d'accrochage pour le ressort qui prennent de la place, elle peut ne pas être adaptée en particulier pour des appareils de protection très compacts. 10 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un appareil de protection de lignes électriques, du type disjoncteur, comportant un arbre, un ressort de calibrage, au moins un circuit électrique prévu pour passer le courant d'une 15 ligne électrique, et une bobine reliée à ce circuit disposant d'un noyau mobile attiré par cette bobine qui se déplace à partir d'un seuil magnétique d'effort, en comprimant le ressort de calibrage présentant des spires enroulées autour de l'arbre et une partie d'accrochage liée à cet arbre, pour ouvrir un contact du circuit électrique, cet appareil de protection étant 20 remarquable en ce l'arbre comporte une butée de réglage recevant l'appui de la partie d'accrochage du ressort, présentant plusieurs positions donnant des écarts de positionnement de cette partie d'accrochage. Un avantage de cet appareil est qu'un opérateur peut accéder à la butée de réglage pour en fonction d'une mesure du courant donnant le 25 seuil magnétique de déclenchement, rapidement changer la position de l'appui du ressort de calibrage. On modifie ainsi facilement avec ce système qui peut être compact, la position de la partie fixe du ressort par rapport à l'arbre et donc sa précontrainte, ce qui permet de corriger le seuil magnétique de déclenchement pour obtenir la précision souhaitée. 30 L'appareil de protection selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la butée réglable est montée en rotation autour d'un pivot, perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre, ladite butée réglable comportant différents côtés d'appui de la partie d'accrochage du ressort, disposés autour d'un pivot de préférence perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre. 3052909 - 3 - Dans ce cas, selon un mode de réalisation la butée réglable a une forme sensiblement polygonale, de préférence sensiblement carrée. On obtient de cette manière au moins trois positions d'appui pour l'accrochage du ressort. 5 Avantageusement, les côtés de la butée réglable d'appui de la partie d'accrochage du ressort, présentent chacun un creux s'étendant dans une direction essentiellement parallèle à ce côté et prévu pour recevoir cette partie d'accrochage. On réalise ainsi un maintien du fil du ressort. Avantageusement, la butée réglable comporte une fente 10 permettant son entraînement en rotation à l'aide d'un tournevis. On obtient un moyen simple pour manoeuvrer la butée de réglage qui peut se trouver au fond d'un logement de son boîtier. En particulier entre deux positions successives de la butée réglable, l'écart angulaire de la partie d'accrochage du ressort autour de 15 l'axe de l'arbre peut être inférieur à 10°. En particulier entre deux positions successives de la butée réglable, la différence de raideur du ressort peut être inférieure ou égale à 10%. Avantageusement, la butée de réglage comporte un marquage 20 indiquant suivant son sens de déplacement une augmentation ou une diminution du seuil magnétique d'effort. L'opérateur voit ainsi facilement le sens de déplacement à appliquer pour effectuer son réglage. Avantageusement, le ressort comporte deux corps de spires reliés par une partie droite parallèle à l'arbre formant la partie d'accrochage 25 de ce ressort. On obtient un ressort symétrique par rapport à la partie d'accrochage, qui comporte un meilleur équilibre. L'invention a aussi pour objet un procédé de réglage d'un appareil de protection de lignes électriques comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte une étape de mesure du 30 courant dans le circuit électrique pour le seuil magnétique d'effort, puis si nécessaire une étape de modification de la position de la butée de réglage fixée sur l'arbre recevant l'appui de la partie d'accrochage du ressort, pour modifier la précontrainte de ce ressort. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 35 avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 3052909 - 4 - la figure 1 présente l'intérieur d'un appareil de protection selon l'invention, prévu pour protéger une ligne comprenant trois pôles ; la figure 2 est une vue en perspective présentant les noyaux métalliques de la bobine centrale de cet appareil, et l'axe supportant le 5 ressort de calibrage de cette bobine ; les figures 3 et 4 sont respectivement une vue de dessus est une vue de côté de cet axe ; et les figures 5 et 6 sont des vues en coupe de cet axe présentées respectivement suivant le plan de coupe V-V et VI-VI. 10 Les figures 1 et 2 présentent un support 2 en matière plastique moulée, comportant trois ensembles parallèles prévus pour assurer de manière indépendante la sécurité de trois lignes de courant, comprenant chacun un contact électrique 4 métallique assurant une connexion vers cette ligne. 15 La figure 2 détaille des éléments de l'ensemble central, qui sont similaires pour les deux autres sur les côtés. Chaque ensemble comporte un bobinage non représenté, disposée suivant un axe principal magnétique d'enroulement, encadré d'un côté de cet axe par un noyau métallique fixe 6 recouvrant la face arrière et 20 les parties latérales de cette bobine, et de l'autre côté de cet axe par un noyau métallique mobile 8 recouvrant la face avant de cette bobine. Le noyau métallique mobile 8 comporte deux pattes inférieures 10 permettant un pivotement de ce noyau mobile pour se rapprocher de la bobine suivant son axe magnétique. 25 Un arbre 12 libre en rotation dans le support 2 et disposé au- dessus des noyaux métalliques 6, 8 perpendiculairement à l'axe magnétique de la bobine, supporte au-dessus de chaque bobine un ressort 14 présentant un plan de symétrie vertical passant par cet axe magnétique. Chaque ressort 14 comporte une partie centrale droite parallèle 30 à l'arbre 12 formant une partie d'accrochage 16 fixée à cet arbre, se prolongeant à chaque extrémité par une partie hélicoïdale 14 à spires jointives enroulée autour de cet arbre, qui se termine par un segment droit formant une partie mobile 18, comprenant à son extrémité un petit crochet venant en appui sur le haut du noyau mobile 8 en un point latéral. 35 De cette manière on obtient un ressort calibré 14 à double corps de spires, prenant appui par sa partie d'accrochage 16 sur l'arbre 12 pour obtenir une réaction, et appliquant un appui symétrique de chaque côté en 3052909 - 5 - haut du noyau mobile 8, développant en permanence un effort calibré sur ce noyau qui tend à l'écarter de la bobine, allant à l'encontre de sa force d' attraction. Pour chaque bobine un levier basculant 20 formant un 5 déclencheur est libéré quand le noyau mobile 8 se déplace vers la bobine, à partir d'une force d'attraction de cette bobine dépassant l'effort constant du ressort calibré 14. Dans ce cas le levier 20 bascule, et ouvre brusquement un contact électrique du circuit électrique pour réaliser la disjonction de ce circuit. De préférence, le levier basculant 20 est rigidement lié à l'arbre 12. 10 L'appareil de protection comporte des boutons de réglage utilisateur 22 dépassant au-dessus du boîtier 2, qui sont accessibles de l'extérieur quand cet appareil est recouvert d'un capot de protection, permettant en le tournant avec un tournevis un réglage particulier du seuil de déclenchement magnétique du disjoncteur indiqué par des marquages 15 appliqués sur le capot en face des positions du bouton de réglage. Le réglage particulier de seuil de déclenchement magnétique nécessite une calibration fine de ce niveau de déclenchement de l'appareil afin d'assurer la protection requise. Il est donc intéressant de prévoir un réglage en usine permettant la calibration fine du niveau de déclenchement. 20 Les figures 3, 4 et 5 présentent pour chaque ressort de calibrage 14 une butée réglable 30 formant sensiblement un carré en matière plastique moulée, fixé sur l'arbre 12 par un pivot de centre O de préférence perpendiculaire à l'axe de cet arbre, dont une face parallèle à cet axe, tournée du côté opposé au noyau mobile 8, réalise l'appui de la partie 25 d'accrochage 16 du ressort de calibrage afin de la solidariser avec cet arbre. Trois côtés actifs du carré de la butée réglable 30 comportent un léger creux 40 s'étendant dans une direction essentiellement parallèle à ce côté, qui permet l'ajustement de la partie droite d'accrochage 16 du ressort 14 afin d'éviter un déboîtement de cette partie. 30 Le dessus du carré de la butée réglable 30 présente une fente centrale 32 permettant l'engagement d'un tournevis 34 présenté figure 1, afin de tourner cette butée d'un quart de tour à gauche comme présenté par la flèche 36 vers un côté présentant un marquage « - », ou à droite comme présenté par la flèche 38 vers un côté présentant un marquage « + ». De 35 façon alternative, le dessus du carré de la butée réglable 30 peut présenter un creux central cruciforme permettant l'engagement d'un tournevis cruciforme. 3052909 - 6 - Les trois côtés actifs du carré de la butée réglable 30 étant à une distance progressivement plus grande de son pivot O, on obtient par une rotation de ce carré successivement en partant de la position A présentée à droite sur la figure 3 après une rotation indiquée par la flèche 36 dans le 5 sens « - », une position de la partie droite d'accrochage 16 du ressort 14 au plus près du pivot O donnant une précontrainte faible à ce ressort, puis par une rotation d'un quart de tour dans le sens « + » la position B donnant une précontrainte moyenne à ce ressort, puis par une rotation suivante d'un quart de tour dans le sens « + » la position C donnant une précontrainte 10 forte à ce ressort. En particulier sur l'exemple présenté les positions de la butée réglable 30 donnent entre deux positions successives un écart de position angulaire de la partie d'accrochage 16 du ressort 14 autour de l'arbre 12, variant de 5°. Ces variations de position angulaire permettent entre deux 15 positions un rattrapage de la raideur du ressort 14 compris entre +/-7% et +1-10% suivant la raideur du ressort adaptée à des calibres d'intensité de courant. On obtient ainsi un moyen de réglage en atelier précis et simple à mettre en oeuvre de l'appareil présentant son capot ouvert, permettant à un 20 opérateur d'effectuer une mesure du niveau de courant réel donnant le seuil de déclenchement de cet appareil entièrement assemblé, puis d'effectuer un réglage du point d'appui du ressort de calibrage 14 en appliquant une des trois positions de la butée réglable 30. On compense ainsi sans démontage de l'appareil assemblé, 25 pôle par pôle de manière individuelle des écarts de fabrication des différents composants, en particulier ceux du ressort de calibrage 14, ce qui permet de demander des précisions habituelles sur ces composants ce qui réduit les coûts de fabrication. Ce système de butée réglable 30 intégré sur l'arbre 12 est très 30 compact, et peut être facilement ajouté sur un appareil existant sans modifier son encombrement. On notera que l'utilisation de trois faces du carré de la butée réglable 30 donne par l'appui de la partie droite d'accrochage 16 du ressort 14 sur ces faces, des positions indexées très stables. En variante on pourrait 35 utiliser les quatre faces du carré, ou réaliser une butée comportant un nombre différent de faces d'appui. On peut aussi utiliser une butée réglable 3052909 - 7 - comportant un appui du point d'accrochage du ressort 16 donnant une variation continue de la position de ce point d'accrochage. REVENDICATIONS1. Appareil de protection de lignes électriques, du type disjoncteur, comportant un arbre (12), un ressort de calibrage (14), au moins un circuit électrique prévu pour passer le courant d'une ligne électrique, une bobine reliée à ce circuit et un noyau mobile (8) attiré par ladite bobine qui se déplace à partir d'un seuil magnétique d'effort, en comprimant le ressort de calibrage (14), le ressort de calibrage (14) présentant des spires enroulées autour de l'arbre (12) et une partie d'accrochage (16) liée à cet arbre (12), pour ouvrir un contact du circuit électrique, caractérisé en ce que l'arbre (12) comporte une butée de réglage (30) recevant l'appui de la partie d'accrochage (16) du ressort (14), présentant plusieurs positions donnant des écarts de positionnement de cette partie d'accrochage. 2. Appareil de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée réglable (30) est montée en rotation autour d'un pivot (0), perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre (12), ladite butée réglable (30) comportant différents côtés d'appui de la partie d'accrochage (16) du ressort (14). 3. Appareil de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée réglable (30) a une forme sensiblement polygonale, de 20 préférence carrée. 4. Appareil de protection selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les côtés de la butée réglable (30) d'appui de la partie d'accrochage (16) du ressort (14), présentent chacun un creux (40) s'étendant dans une direction essentiellement parallèle à ce côté et prévu 25 pour recevoir cette partie d'accrochage. 5. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la butée réglable (30) comporte une fente (32) permettant son entraînement en rotation à l'aide d'un tournevis (34). 30 6. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre deux positions successives de la butée réglable (30), l'écart angulaire de la partie d'accrochage (16) du ressort (14) autour de l'axe de l'arbre (12) est inférieur à 10°. 3052909 -9- 7. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (14) et les écarts de positionnement sont déterminés de sorte que, entre deux positions successives de la butée réglable (30), la différence de raideur du ressort (14) 5 est inférieure ou égale à 10%. 8. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée de réglage (30) comporte un marquage indiquant suivant son sens de déplacement une augmentation ou une diminution du seuil magnétique d'effort. 10 9. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (30) comporte deux corps de spires reliés par une partie droite parallèle à l'arbre (12) formant la partie d'accrochage (16) de ce ressort. 10. Procédé de réglage d'un appareil de protection de lignes 15 électriques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure du courant dans le circuit électrique pour le seuil magnétique d'effort, puis si nécessaire une étape de modification de la position de la butée de réglage (30) fixée sur l'arbre (12) recevant l' appui de la partie d' accrochage (16) du ressort (14), pour modifier la précontrainte de ce ressort.