[0001] L'invention concerne un appareil contacteur comportant un électro-aimant de commande
d'une multiplicité de contacts de puissance, et des moyens d'ouverture automatique
de ces contacts qui réagissent lors de l'apparition de surcharges dans un circuit
de puissance d'une part pour séparer, indépendamment de l'électro-aimant, et à l'aide
d'une pièce magnétisable et d'une bobine placées en série dans ce circuit, un contact
mobile de puissance (appartenant à ce circuit) d'un contact fixe avec lequel il coopère,
et pour ouvrir d'autre part, un interrupteur de contrôle placé en série avec la bobine
de l'électro-aimant, cet interrupteur pouvant être ouvert par un organe de commande
locale qui est apte à refermer les contacts.
[0002] Dans un appareil, connu par le brevet allemand 738.413, dont la construction générale
répond à celle qui vient d'être définie ci-dessus, des moyens de commande locale aptes
à informer un utilisateur sur l'état de l'appareil et à établir un mode de fonctionnement
stable particulier, n'ont pas été précisés ; par ailleurs, dans cet appareil connu,
le contact fixe et le contact mobile sont l'un ou l'autre déplacés selon que l'ouverture
est volontaire ou automatique, ce qui oblige à donner à la chambre de coupure, qui
entoure généralement cette. région, des dimensions relativement importantes ; de plus,
la libération du contact mobile, qui se déplace lors de l'apparition d'un défaut,
est opérée, d'une part, grâce à un ressort qui peut être insuffisant en cas de soudure
des contacts et, d'autre part, en raison de l'effacement d'un crochet de maintien
de ce contact lorsqu'il est frappé par le percuteur.
[0003] Comme ce crochet est lié à une pièce mobile de l'électro-aimant, les mouvements ou
secousses que celui-ci subit, notamment au moment de son excitation, risquent de compromettre
sa stabilité et de--provoquer, par suite, une ouverture du circuit au moment où l'on
souhaite justement le fermer.
[0004] Enfin, un tel mode d'ouverture automatique qui bénéficie, le cas échéant, d'un temps
de réponse suffisant pour opérer une protection lorsque des surcharges rapides, ne
dépassant pas un certain seuil, se présentent dans le circuit, devient tout à fait
insuffisant si ces surcharges atteignent des valeurs voisines de celles observées
lors de courts-circuits francs.
[0005] L'invention se propose par suite, de fournir un appareil contacteur dans lequel aura
été porté remède aux inconvénients signalés ci-dessus, et notammment pour informer
l'utilisateur sur l'état de l'appareil, pour réduire son volume, pour garantir une
ouverture effective des contacts dans un délai très court et pour assurer une stabilité
de fonctionnement lorsque des chocs ou mouvements seront développés par l'électro-aimant.
[0006] Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au fait que le contact mobile du
contact de puissance qui est soumis à l'action d'une ressort tendant à le fermer,
est apte à être soulevé par un porte-contact ou poussoir qui est actionné, soit par
un mouvement issu de l'armature de l'électro-aimant, soit par un levier frappé par
le percuteur lorsque celui-ci est excité par la bobine de surcharge, ce levier coopérant
avec un verrou éclipsable qui est séparé de l'électro-aimant, qui est apte à le maintenir
dans une position d'accrochage pour laquelle le contact mobile est ouvert, et qui
présente une extrémité provoquant la libération d'un premier mécanisme à déclenchement
brusque, ce mécanisme comportant une pièce de transmission mobile qui est soumise
à un ressort de rappel, tendant à l'amener d'une position stable F visible où l'interrupteur
de contrôle est fermé vers une position stable 0 visible où cet interrupteur est maintenu
ouvert.
[0007] L'invention, ainsi que des variantes de réalisation qui en dérivent, seront mieux
comprises à la lumière de la description ci-après.
[0008] Au dessin annexé :
la figure 1 représente schématiquement un appareil faisant appel à un seul mécanisme
à déclenchement brusque ;
les figures 2 et 3 illustrent schématiquement deux appareils dans lesquels un premier
mécanisme à déclenchement brusque est libéré par un second mécanisme ;
les figure 4a à 4d montrent schématiquement un appareil conforme à l'invention, dans
lequel des moyens particuliers permettent de signaler l'apparition d'un défaut ; et
la figure 5 représente un détail de réalisation de l'appareil selon la figure 4.
[0009] L'appareil illustré à la figure 1 comprend dans un boîtier 1 un électro-aimant 2
ayant une culasse 3, une bobine d'excitation 4 et une armature mobile 5 soumise à
l'action d'un ressort de rappel 6 pour établir sa position de repos. Un circuit électrique
7 d'alimentation de la bobine 4, comprenant un interrupteur de contrôle 8, aboutit
à deux bornes de contrôle 9 et 10. L'armature 5 est associée à un levier de commande
11 apte à actionner, en le soulevant, un poussoir 12 d'un contact de puissance 13
comprenant par ailleurs, un contact mobile 14 soumis à l'action d'un ressort fixe
15 qui tend à l'appliquer sur deux contacts fixes 16, 17. Le poussoir 12 qui porte
le contact mobile 14 est guidé par des surfaces l'. Ce contact 13 est monté en série
dans un circuit de puissance 18 placé entre les bornes d'alimentation et de raccordement
19, 20. Ce circuit 18, qui comprend également une bobine de surchage 21, représente
l'un des circuits de puissance de l'appareil qui en comportera au moins autant que
le nombre de phases du réseau qui l'alimente, et dont l'énergie doit être utilisée
par une charge non représentée; lorsque plusieurs circuits de puissance sont mis en
oeuvre, un seul levier 11 actionne donc plusieurs poussoirs tels que 12.
[0010] La bobine de surchage 21 coopère avec un percuteur magnétisable 22, qui est éventuellement
maintenu en position de repos par un faible ressort 23, et qui sera brusquement attiré
si un courant très important, par exemple un courant de court-circuit, traverse le
circuit 18.
[0011] Au cours de son déplacement, le percuteur 22 vient frapper un levier 24, retenu par
un ressort 25, dont un premier bras 24' est placé en regard du poussoir 12 de sorte
que la percussion est retransmise à ce dernier, et que le contact mobile 14 est ouvert
très rapidement par le poussoir 12. Lorsque le levier 24 a ainsi pivoté, un second
bras 26 qui maintenait une surface 27 d'un verrou 29, armé par un ressort 30, libère
ce verrou qui se déplace vers le haut de la figure.
[0012] Ce verrou présente une extrémité 31 et une portion 32, cette dernière étant apte
à soulever, au cours du déplacement du verrou, un bras 33 appartenant à un levier
de contrôle oscillant 34 et maintenu en position de repos contre une butée 35 par
un ressort 36.
[0013] Ce levier 34 présente, d'une part, une extrémité 38, par exemple isolante, qui opère
l'ouverture de l'interrupteur de contrôle 8 lorsque le levier est écarté de sa position
de repos, et présente, d'autre part, une dent d'accrochage 37 apte à coopérer avec
une surface de maintien 39, par exemple une rampe inclinée, appartenant à une pièce
de transmission 40 ; cette pièce de transmission présente également une surface d'appui
41, et coopère avec un organe de commande locale représenté schématiquement en 42.
[0014] Une surface de poussée 43, par exemple portée par une rampe inclinée, est placée
sur la pièce de transmission 40 dans une région 66 de cette dernière ; cette pièce
de transmission est par ailleurs soumise à un ressort de compression 44 qui tend à
la repousser dans le sens S vers une butée fixe 45 portée, par exemple, par le boîtier
1. La pièce de transmission 40, ou même l'organe de commande locale 42, portent un
index 71 se déplaçant en regard d'une échelle 72 portant des repères tels que F et
O.
[0015] Lorsque l'appareil est mis en service, le repère 71 est en regard de la position
F, et la pièce de transmission 40 est retenue dans une position stable correspondante
par la dent 37 du levier 34 au repos, de sorte que, le circuit 7 étant fermé, tout
signal de commande appliqué entre 9 et 10 provoquera l'excitation de l'électro-aimant
2, l'attraction de l'armature 5, la tension du ressort 6, le basculement du levier
11 et la fermeture du contact de puissance 13, celle-ci étant réalisée par le ressort
de pression 15. Pour cette position F, l'extrémité 31 ou les extrémités telles que
31 lorsque l'appareil comporte plusieurs circuits de puissance, sont placées en regard
de la région 66 de la pièce 40 de façon à pouvoir coopérer, le moment venu, avec la
rampe 43. Dans une variante non représentée, mais évidente pour l'homme de l'art,
un premier poussoir intermédiaire pourrait être placé entre des extrémités telles
que 31 et la rampe 43, et un second poussoir intermédiaire pourrait être placé entre
des portions telles que 32 et le bras 33 du levier 34.
[0016] Si un défaut survient en aval de l'appareil, par exemple un court-circuit, la bobine
21 attire instantanément le percuteur 22 qui bascule le levier 24 ; celui-ci soulève
le poussoir 12 qui ouvre le contact 13, et simultanément libère le verrou 29 qui se
déplace vers le haut de la figure en amenant en regard du bras 26 une surface d'appui
28 qui empêche le levier 24 de reprendre sa position de repos, de sorte que le contact
mobile 14, qui s'est déplacé très rapidement, est maintenu en position ouverte par
son poussoir 12 et par le levier 24 -indépendamment du levier 11 associé à l'armature
de l'électro-aimant.
[0017] Dans son mouvement vers le haut, le verrou 29 amène, d'une part, l'extrémité 31 vers
la rampe 43 (en pointillé), et d'autre part, fait soulever le bras 33 du levier 34
par la portion 32.
[0018] Il en résulte que lors du basculement du levier 34 l'interrupteur 8 est ouvert, et
que la pièce 40 est libérée. L'ouverture de l'interrupteur 8 provoque la désexcitation
de l'électro-aimant 2, la retombée de l'armature 5, et le basculement du levier 11
qui se rapproche donc du poussoir 12, maintenu en position haute depuis sa percussion
; le maintien en position ouverte du contact 13 est donc confirmé par l'état de repos
de l'électro-aimant.
[0019] Lorsque la coopération entre la dent 37 et la rampe 39 cesse, la pièce 40 se déplace
rapidement dans le sens S, vers la position O, de sorte que la rampe 43 va rencontrer
l'extrémité 31 et va repousser le verrou 29 vers le bas, lorsque la pièce 40 sera
voisine de ou atteindra la position stable 0 ; dès que la pièce 40 quitte sa position
F, l'interrupteur de contrôle est maintenu ouvert grâce à l'appui que trouve la dent
37 contre la surface 41.
[0020] Ce mouvement vers le bas du verrou 29 effectue un réarmement du mécanisme placé entre
lui et le percuteur, car le levier 24 pourra reprendre la position illustrée sous
l'effet du ressort 25.
[0021] L'appareil se trouve donc placé dans un état de non service O, où l'électro-aimant
ne peut être excité, et où le levier 24 et le verrou 29 ont été réarmés.
[0022] Une nouvelle mise en service peut être obtenue grâce à une action volontaire, par
exemple manuelle, exercée sur l'organe 42 et la pièce 40 dans le sens S jusquà la
position F.
[0023] Si le défaut est toujours présent, le fonctionnement précédent se répète, mais, même
si la pièce 40 est maintenue volontairement en position F, aucun courant ne peut circuler
en permanence dans le circuit 18 car le contact 13 est automatiquement ouvert par
la bobine et le percuteur.
[0024] Dans une première variante de l'appareil représenté à la figure 1, et qui se trouve
illustrée aux figures 4a à 4e, l'action de réarmement du verrou et du levier ne se
produit pas pendant la course de la pièce de transmission allant de la position F
à la position 0, mais au cours du déplacement de cette pièce allant de la position
O à la position F ; de plus, une position intermédiaire stable de déclenchement signalée
par D est prévue entre la position F et la position 0, pour que, lorsque la pièce
de transmission 40 se déplace automatiquement de F vers O à la suite de l'apparition
d'un défaut, celle-ci se trouve arrêtée dans une position visible D qui informe l'utilisateur
du fait que l'appareil est à l'état ouvert, et que cette ouverture résulte de l'apparition
d'un défaut dans au moins un circuit.
[0025] Une telle variante de l'appareil est représentée en position F à la figure 4a, où
seuls les organes nécessaires à la compréhension ont été représentés.
[0026] Une pièce de transmission 40' comporte comme précédemment les surfaces 39, 41, un
ressort de rappel 44 qui tend à déplacer cette pièce dans le sens S vers une butée
45, et se trouve associée à un organe de commande 42. La région 66 comporte maintenant
un levier basculant 47, qui oscille autour d'un pivot 48 placé dans cette région,
et qui coopère avec un ressort 51 de façon à prendre une position de repos, qui est
celle représentée, et dans laquelle ce levier 47 est appuyé contre une butée 50, pouvant
ou non appartenir à cette pièce 40'.
[0027] Ce levier présente deux surfaces successives 49a, 49 qui sont dirigées vers l'extrémité
31 et de façon telle que pour la position F, cette extrémité 31 soit placée en regard
de la surface 49.
[0028] Entre la surface 49a et une surface d'appui 67 portée par la pièce 40' dans son voisinage,
se trouve un intervalle ou encoche, ou dégagement 68.
[0029] L'élasticité du ressort 51 est choisie de façon telle que, lorsque le verrou 29 est
libéré vers le haut de la figure, la force de son ressort propre 30 soit suffisante
pour soulever le levier 47.
[0030] Le fonctionnement initial, lors de l'apparition d'un défaut, est le même que dans
l'exemple précédent : lorsque la portion 32 a fait basculer le levier 34, celui-ci
libère la pièce 40', et en même temps l'extrémité 31 a soulevé le levier 47 (voir
figure 4b).
[0031] Dès que la pièce 40' se déplace en sens S, la surface 49 glisse sur l'extrémité 31,
sans la repousser, jusqu'au moment où cette dernière se trouvant placée dans le dégagement
68, peut coopérer avec la surface d'appui 67 pour arrêter le mouvement de la pièce
40' dans une position D (voir figure 4c) ; dès que cette position est atteinte, le
levier 47 retrouve sa position originale.
[0032] Une action volontaire, et par exemple manuelle, excercée dans le sens S sur l'organe
42, permet de placer la pièce 40' dans la position 0 ; au cours de ce déplacement,
un léger déplacement communiqué vers le bas de la figure au verrou 29 par la surface
d'appui 68 n'est pas suffisant pour opérer.le réarmement (voir figure 4d).
[0033] Le réarmement du verrou 29 est opéré lorsque la pièce 40 est amenée de sa position
O vers la position D, et donc vers la position F, dans le sens S ; la position de
départ pour le réarmement est celle représentée également à la figure 4d. Au cours
de ce processus de réarmement, (voir figure 4e) , la surface 49a, dont l'inclinaison
est différente de celle de la surface 49, est en mesure de communiquer à l'extrémité
31 une poussée vers le bas, assez importante pour vaincre la force du ressort 30 et
produire le réarmement du verrou 29 comme dans l'exemple de réalisation précédent.
Ce réarmement se produit lorsque la pièce 40' est dans une position
R représentée en pointillé sur la figure 4e.
[0034] Le comportement du levier 47 qui ne s'éclipse vers le haut de la figure que lorsque
l'extrémité 31 coopère avec la surface 49, peut être obtenu en raison de la différence
d'inclinaison des surfaces 49 et 49a ; un autre moyen pour déplacer le levier basculant
uniquement lorsque la pièce 40' se déplace en sens S est visible à la figure 5, où
un levier 47' est pivoté sur la pièce 40" en un point 48' placé de telle façon que
la réaction T, qui lui est communiquée par l'extrémité 31, confère à ce levier éclipsable
47' un couple de même sens que celui fourni par le ressort 51.
[0035] Les figures 2 et 3 représentent des troisième et quatrième variantes de réalisation
de l'invention, dans lesquelles un verrou 70 (ayant les mêmes fonctions que le verrou
29 précédent, dans le cadre de sa coopération avec le levier 24), possède une extrémité
69 qui ne coopère pas directement avec la pièce 40 ou respectivement 47.
[0036] Dans ces deux variantes, un second mécanisme à déclenchement brusque 52 est interposé
entre le premier mécanisme à déclenchement brusque 46 et un ou plusieurs verrous 70
analogues au précédent 29.
[0037] Ce second mécanisme 52 visible en détail à la figure 2, comporte un culbuteur 61
dont une portion 53 présente une extrémité 60 apte à basculer un levier de verrouillage
76, contre l'action d'un ressort 59, pour qu'un bec 77 de ce levier 76, libère un
poussoir 54 qui est armé par un ressort 62 ; ce poussoir 54 comporte, d'une part,
dans sa partie supérieure, une extrémité 55 et une portion 56 analogues à l'extrémité
31 et à la portion 32 du verrou 29, et comporte, d'autre part, dans sa partie inférieure,
une surface 57 placée en regard d'une surface 58 appartenant au culbuteur 61.
[0038] Lors de l'apparition d'un défaut dans l'une des lignes telles que 18, un verrou 70
soulève le culbuteur 61 qui libère le poussoir 54 vers le haut, celui-ci venant à
son tour coopérer par la portion 56 avec le levier 34 pour faire basculer ce dernier.
[0039] Le réarmement du second mécanisme à déclenchement brusque 52 se produit lorsque le
poussoir 54 est repoussé vers le bas de la figure et transmet son mouvement par coopération
des surfaces 57, 58 au culbuteur 61, ce dernier agissant à son tour sur l'extrémité
69 du verrou 70 pour-lui redonner une position où le ressort 30 est armé.
[0040] On remarquera que ce mouvement vers le bas peut être lui-même provoqué soit par la
rampe 43 si l'on utilise une pièce de transmission telle que 40 (voir figure 3), soit
par la surface inclinée 49a, si l'on utilise une pièce de transmission telle que 40'
(voir figure 2).
[0041] Un appareil tel que visible à la figure 2, fait, de plus, appel à deux systèmes de
déclenchement aptes à libérer chacun le second mécanisme à déclenchement brusque 52
et pour des catégories de défauts distinctes.
[0042] Lorsque le circuit 18 est l'objet d'un courant de court-circuit, la bobine 21 attire
le percuteur 22 et le levier 24 soulève le porte-contact 12, la position haute du
levier étant maintenue par le verrou 70.
[0043] Si des courants de défauts, par exemple de surchage courte, et inférieurs à ceux
qui produisent l'attration rapide du percuteur se présentent dans la ligne 18, le
percuteur n'est pas suffisamment attiré pour ouvrir le contact de puissance 13.
[0044] Afin de rendre l'appareil sensible à l'apparition d'un tel défaut, on peut associer
à la bobine 21 une palette magnétisable 75 portée par exemple par un levier oscillant
73 auquel un ressort calibré 74 donne une position de repos.
[0045] Cette palette peut, par exemple, être traversée par le percuteur 22 ou coopérer avec
une face de la bobine 21 qui n'est pas concernée par les déplacements du percuteur.
Entre ce levier 73 et le culbuteur 61, se trouve disposé un poussoir auxiliaire 63
dont les extrémités 64, 65 coopèrent avec ce levier et ce culbuteur.
[0046] Lorsqu'un tel défaut de surcharge apparaît, le percuteur 22 ne se déplace pas, mais
l'attraction magnétique de la palette 75 provoque, par l'intermédiaire du poussoir
auxiliaire 63, la libération du second mécanisme à déclenchement brusque 52, le déplacement
vers O de la pièce 40' et par suite, l'ouverture de l'interrupteur de contrôle 8,
la désexcitation de l'électro-aimant 2 et finalement l'ouverture des contracts de
puissance 13 par l'effet du ressort de rappel 6.
[0047] Dans les exemples de réalisation illustrés, la forme et la disposition des différents
éléments de transmission de mouvement, sont donnés à titre d'exemples non limitatifs,
et il faut admettre que les surfaces de guidage, qui ne sont pas représentées, et
qui assureraient le guidage des pièces mobiles en translation, pourraient, le cas
échéant, être établies pour guider ces pièces le long de trajectoires courbes.
[0048] Dans l'ensemble des variantes qui viennent d'être décrites, il doit être compris
que si l'appareil est conçu pour fonctionner comme un contacteur en l'absence de défauts,
l'organe de commande locale 42, permet d'opérer par voie manuelle sa mise en servie
"F" ou sa mise hors-service "O".
[0049] Bien que l'ensemble des variantes possibles de l'appareil selon l'invention fasse
appel à un contact mobile en pont 14 et à un porte-contact 12, il est clair que le
contact de puissance 13 pourrait aussi bien être réalisé à l'aide d'un contact mobile
à simple coupure, la pièce 12 jouant, dans ce cas, le rôle d'un simple poussoir.
1. Appareil contacteur comportant un électro-aimant de commande d'une multiplicité
de contacts de puissance, et des moyens d'ouverture automatique de ces contacts qui
réagissent lors de l'apparition de surcharges dans un circuit de puissance associé,
d'une part pour séparer, indépendamment de l'électro-aimant, et à l'aide d'une pièce
magnétisable attirée par une bobine placée en série dans ce circuit, un contact mobile
de puissance (appartenant à ce circuit) d'un contact fixe avec lequel il coopère,
et pour ouvrir, d'autre part, un interrupteur de contrôle placé en série avec la bobine
de l'électro-aimant, cet interrupteur pouvant être ouvert par un organe de commande
locale qui est apte à refermer les contacts,
caractérisé en ce que le contact mobile (14) du contact de puissance (13),qui est
soumis à l'action d'un ressort (15) tendant à le fermer, est apte à être soulevé par
un porte-contact ou poussoir (12) qui est actionné, soit par un mouvement issu de
l'armature (5) de l'électro-aimant (2), soit par un levier (24) frappé par le percuteur
(22) lorsque celui-ci est excité par la bobine de surchage (21), ce levier (24) coopérant
avec un verrou éclipsable (29) respectivement (70) qui est séparé de l'électro-aimant
(2), qui est apte à maintenir ce levier dans une position d'accrochage pour laquelle
le contact mobile (14) est ouvert, et qui présente une extrémité (32) respectivement
(69) provoquant la libération d'un premier mécanisme à déclenchement brusque-(46),
ce mécanisme comportant une pièce de tranmission mobile (40) respectivement (40')
qui est soumise à un ressort de rappel (44) tendant à l'amener d'une position stable
"F" visible où l'interrupteur de contrôle (8) est fermé vers une position stable "0"
visible où cet interrupteur est maintenu ouvert.
2. Appareil contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que un second mécanisme
à déclenchement brusque (52), apte à être réarmé par un déplacement de la pièce de
transmission (40) respectivement (40'), est disposé entre le premier mécanisme à déclenchement
brusque (46) et le verrou (29) respectivement (70).
3. Appareil contacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que un réarmement
du verrou éclipsable (29) respectivement (70) est opéré par coopération de surfaces
de réarmement (43) respectivement (50), entraînées par la pièce de transmission mobile
(40, 40') avec une extrémité (55) respectivement (31) appartenant, soit à un premier
verrou éclipsable (29), soit respectivement à un poussoir (54) du second mécanisme
(52) qui retransmet son mouvement à une extrémité (69) d'un second verrou éclipsable
(70).
4. Appareil contacteur selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que
la pièce de transmission (40) présente une rampe (43) qui coopère avec l'extrémité
(55) respectivement (31) lorsque cette pièce se dirige de sa position stable "F" vers
sa position stable "0".
5. Appareil contacteur selon l'une des revendications 1 ou 3,
caractérisé en ce que la pièce de transmission (40') présente un levier élastique
(47) qui porte la surface de réarmement (50), et qui peut basculer sous l'effet de
l'extrémité (55) respectivement (31) lorsque la pièce (40') se déplace de sa position
stable "F" vers sa position stable "0", ce levier (47) ne basculant pas lorsque ladite
pièce (40') se déplace de la position "0" vers la position "F" de façon à communiquer à cette extrémité (55) respectivement (31) un déplacement
de réarmement.
6. Appareil contacteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce de
transmission (40') comporte une surface d'appui (68) venant buter contre l'extrémité
(55) respectivement (31), pour arrêter cette pièce dans une position intermédiaire
visible de déclenchement (D) qui est placée entre les positions "F" et "0".