Contacteur à commande d'ouverture rapide sur défaut

Abstract

 Un bloc déclencheur (58) à effet Thomson est associé au contacteur (10) pour déplacer rapidement lès contacts (18, 20, 22) en position d'ouverture à l'encontre de la force électromagnétique de fermeture des contacts.
Le contacteur peut être appliqué à la protection de moteurs.

Description

[0001] L'invention est relative à un contacteur à commande électromagnétique ayant un bloc contacteur comprenant :

- une bobine d'excitation d'une culasse magnétique,

- une armature mobile coopérant avec ladite culasse,

- un support porte-contact solidaire de ladite armature,

- un contact fixe coopérant avec un contact mobile porté par ledit porte-contact, lesdits contacts étant amenés et maintenus en position fermée par attraction de ladite armature par la culasse lors de l'excitation de la bobine,

- un dispositif de rappel de l'ensemble armature, porte-contact en position d'ouverture desdits contacts lors d'une désexcitation de la bobine.

[0002] Un contacteur du genre mentionné est conçu pour effectuer un grand nombre dé manoeuvres d'ouverture et de fermeture, fréquemment télécommandées. Il est capable d'assurer une protection, notamment d'un moteur, en cas de surcharge, mais incapable de couper un courant de court-circuit élevé. Il convient donc de lui associer des fusibles ou un disjoncteur et le cas échéant un sectionneur pour assumer respectivement la fonction de protection contre les courts-circuits et la fonction de sectionnement. Un disjoncteur peut assurer le sectionnement et la protection, mais son endurance est limitée. Une installation ayant un contacteur et un disjoncteur juxtaposés est compliquée, coûteuse et encombrante.

[0003] La présente invention part de la constatation que les contacteurs et les disjoncteurs appartiennent à la famille des appareils de connexion et présentent un grand nombre d'éléments constitutifs analogues, tels que bornes, contacts, chambres de coupure, détecteurs de courant, etc... Elle a pour but de remédier aux inconvénients précités et de permettre la réalisation d'un appareil assurant la fonction contacteur et la fonction disjoncteur sans dédoublement des éléments constitutifs de base.

[0004] Le contacteur selon la présente invention est caractérisé par un déclencheur électrodynamique d'ouverture rapide associé audit bloc contacteur et comprenant un bobinage, un disque conducteur disposé en position de repos en regard et à faible distance d'une face du bobinage et un percuteur solidaire dudit disque pour venir frapper l'ensemble armature, porte-contact, lors de l'alimentation du bobinage et d'une répulsion par effet électrodynamique dudit disque pour déplacer l'ensemble armature, porte-contact, à l'encontre de la force d'attraction de l'armature par la culasse, en une position d'ouverture des contacts.

[0005] On confère à un contacteur un bon pouvoir de coupure en imposant un déplacement rapide de l'équipage mobile et une ouverture très rapide des contacts lors d'un court-circuit pour obtenir un effet de limitation important. Il est fait avantageusement usage d'un contacteur standard auquel on adjoint un bloc déclencheur électrodynamique à la demande. Les avantages de tels systèmes modulaires, notamment de réduction du coût de fabrication et de stockage sont bien connus.

[0006] Il a déjà été proposé de conférer aux contacts d'un contacteur une possibilité d'ouverture rapide par rupture de la liaison entre les contacts et l'armature et par déplacement des contacts vers la position d'ouverture par effet électromagnétique. Ces modifications affectent la structure du contacteur et s'opposent à la réalisation d'un système modulaire.

[0007] La commande d'ouverture rapide à effet électrodynamique constitue un bloc logé dans un boîtier moulé susceptible d'être accolé au boîtier du bloc contacteur. Une liaison mécanique entre les deux blocs transmet la commande d'ouverture rapide à l'équipage mobile du contacteur, cette commande rapide devenant active exclusivement lors d'une ouverture sur court-circuit.

[0008] La commande électrodynamique est capable de déplacer l'équipage mobile formé par l'armature, le porte-contact et le contact mobile à l'encontre de la force d'attraction de l'armature vers la position d'ouverture des contacts en rompant le cas échéant des contacts soudés. La bobine de l'électro-aimant d'attraction de l'armature est alimentée de préférence en courant continu ou redressé avec un contact d'auto-maintien, qui s'ouvre dès le début du déplacement de l'équipage mobile en position d'ouverture pour confirmer cette ouverture. Le contacteur peut également être du type à accrochage magnétique par rémanence; il n'y a alors aucun contact à couper.

[0009] Le contacteur, à commande d'ouverture rapide lui conférant un pouvoir de coupure élevé, peut-constituer un appareil de protection, notamment d'un moteur électrique, le même transformateur de courant de détection d'une surcharge ou d'un court-circuit pilotant respectivement une ouverture normale par désexcitation de la commande du bloc contacteur ou une ouverture rapide par le déclencheur électrodynamique.

[0010] Dans le cas d'un contacteur multipolaire le porte-contact est commun aux différents pôles ainsi que l'électro-aimant de commande de fermeture et le déclencheur électrodynamique d'ouverture rapide. L'équipage mobile est de préférence mobile en translation et porte un ou des ponts de contacts assurant une double coupure.

[0011] Selon un développement de l'invention, le bloc déclencheur comporte un verrouillage mécanique du percuteur en position d'ouverture des contacts du bloc contacteur qui confirme et visualise cet état d'ouverture des contacts et de sectionnement et maintient l'appareil bloqué en position d:'ouverture, imposant ainsi une intervention pour réarmer l'appareil. L'appareil de connexion selon l'invention assume le triple rôle de contacteur de manoeuvre et protection contre les surcharges, de disjoncteur de protection contre les courts-circuits et de sectionneur de sécurité à partir d'éléments modulaires simples et standard.

[0012] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté, aux dessins annexés, dans lesquels:

les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupe axiale d'un contacteur selon l'invention, respectivement en position de fermeture et d'ouverture.

[0013] Sur les figures, un bloc contacteur 10 à boîtier moulé 12, présente des bornes d'entrée et de sortie 14, 16, reliées à des contacts fixes 18, 20, qui coopèrent avec un pont de contact mobile 22.-Des chambres de coupure 24, 26 sont associées aux contacts 18, 22; 20, 22 pour éteindre les arcs tirés entre ces contacts lors de leur séparation. Les différents pôles du contacteur sont avantageusement logés dans le même boîtier 12, et les ponts de contacts 22 des différents pôles sont portés par un même porte-contact 28 monté à coulissement pour ouvrir ou fermer les contacts 18, 20, 22. Le pont de contact 22 traverse une lumière 30 ménagée dans le porte-contact 28, pour permettre un mouvement relatif limité dans la direction de coulissement à l'encontre d'un ressort à lame 32 de pression de contact.

[0014] Le porte-contact 28 constitue un ensemble monobloc ou est rigidement assujetti à une armature 34 en forme de U, qui coopère avec une culasse 36 de forme conjuguée en U. Une bobine 38 d'excitation entoure les deux jambes de la culasse 36 pour constituer une commande électromagnétique bien connue en soi, de déplacement de l'équipage mobile formé par l'armature 34, le porte-contact 28 et les ponts de contacts 22. Un ressort 40 sollicite cet équipage mobile en position d'ouverture des contacts 18, 20, 22; le déplacement et le maintien en position de fermeture des contacts résultant d'une alimentation de la bobine 38 par une source de courant continu, représentée sur les figures par un accumulateur 42. Le circuit d'alimentation de la bobine 38 comporte en série un contact d'auto-alimentation 44 et un contact de déclenchement 46, interrompant l'alimentation de la bobine 38 par l'ouverture de l'un quelconque de ces contacts 44, 46. Le contact 44 est piloté par l'armature 34. Il reste fermé lorsque l'armature 34 est attirée et plaquée sur la culasse 36, et il s'ouvre lorsque l'armature 34 se décolle de la culasse 36. Un circuit de commande électrique 50 à bouton poussoir 52 shunte le contact 44 pour commander l'excitation de la bobine 38, le contact 44 assurant l'auto-alimentation de la bobine 38 dès l'attraction de l'armature 34 même après l'ouverture du bouton poussoir 52.

[0015] Il est facile de voir que le bloc 10 constitue un contacteur standard dont le fonctionnement est succinctement rappelé ci-après. En position de repos les contacts 18, 20, 22 du contacteur sont ouverts. L'actionnement du bouton poussoir 52 commande la fermeture des contacts 18, 20, 22 par attraction de l'armature 34 par la bobine 38 excitée. Le contact 44 assure l'auto-alimentation de la bobine 38. Cette alimentation peut être interrompue par l'ouverture du contact 44 par une commande manuelle, non représentée, ou par interruption de l'alimentation par tout autre moyen opérant pour commander l'ouverture du contacteur. Le contacteur 10 peut assurer la commande et la protection contre les surcharges d'un moteur électrique (non représenté), et un grand nombre de manoeuvres d'ouverture et de fermeture. La vitesse d'ouverture des contacts 18, 20, 22, dérivée de la force du ressort 40 est relativement faible, ce qui limite le pouvoir de coupure du contacteur 10.

[0016] L'invention consiste à associer au contacteur standard 10 un déclencheur électrodynamique 58 du type décrit dans le brevet français N° 2.357.048. Le boîtier moulé 60 du déclencheur électrodynamique 58 est accolé et fixé par des vis (non représentées) au boîtier 12 du contacteur 10. Un Percuteur allongé 62 s'étend et est mobile dans-la direction de déplacement de l'équipage mobile 34, 28, 22 du contacteur 10, en traversant des orifices alignés 64 ménagés dans les boîtiers 12, 160. L'extrémité du percuteur 62, interne au boîtier 60, porte un disque conducteur 66, disposé en regard d'un bobinage 68 encastré dans un support fixe 70. L'extrémité opposée du percuteur 62 est disposée en regard et coopère avec une butée 72 portée par l'armature 34. L'en- . semble est agencé de telle manière qu'en position attirée de l'armature 34 et de placage du disque 66 sur le bobinage 68 il ne subsiste qu'un faible jeu entre la butée 72 et le percuteur 62.

[0017] Le bobinage 68 est branché à une batterie deocondensateurs 74 avec interposition d'un contact 76. Le circuit de charge des condensateurs 74 n'est pas représenté sur les figures. La fermeture du contact 76 déclenche une décharge des condensateurs 74 dans le bobinage 68 et une répulsion par effet Thomson du disque 66, qui entraîne dans son déplacement le percuteur 62. Un bloc de commande 78 du contact 76 est relié à un transformateur de courant 56 pour provoquer la fermeture du contact 76 lors d'une détection d'un courant de court-circuit par le transformateur de courant 56.

[0018] Le verrou, figuré par une targette coulissante 80, interfère en position active avec la trajectoire de déplacement du disque 66 pour verrouiller ce dernier en position de répulsion correspondant à l'ouverture des contacts du contacteur, consécutivement à un. court-circuit. Le verrou 80 peut être actionné de l'extérieur du boîtier 60 et ne peut venir en position active qu'en position répulsée du disque 66 et d'ouverture du contacteur. Il confirme cette ouverture et assure le sectionnement.

[0019] Le verrouillage en position ouvert peut être réalisé par tout autre dispositif que celui figuré en 80, notamment par un verrouillage de l'axe 62.

[0020] Le contacteur selon l'invention fonctionne de la manière' suivante :

[0021] Dans la position fermée du contacteur, représentée à la figure 1, la bobine 38 excitée maintient l'équipage mobile 34, 28, 22 en position attirée de fermeture des contacts 18, 20, 22. Le contacteur peut être ouvert par désexcitation de la bobine 38 au moyen d'une commande manuelle. La fermeture est commandée par le bouton poussoir 52 de la manière susmentionnée. Au cours de ce fonctionnement normal du contacteur le déclencheur électrodynamique 58 n'intervient pas.

[0022] Une ouverture sur court-circuit est commandée par le transformateur de courant 56, qui voit le défaut et engendre par l'intermédiaire de la commande 78 une fermeture du contact 76. Les condensateurs 74 se déchargent dans le bobinage 68 et le disque 66 est répulsé énergiquement par effet Thomson. Dans ce déplacement le percuteur 62 frappe la butée 72 avec une force suffisante à l'arrachement de l'armature 34 de la culasse 36. L'équipage mobile 34, 28, 22 se déplace rapidement en position d'ouverture des contacts 18, 20, 22 en provoquant simultanément l'ouverture du contact 44 d'auto-alimentation et la désexcitation de la bobine 38. Le ressort 40 maintient les contacts 18, 20, 22 en position ouvert. Ce mouvement d'ouverture est ultrarapide et intervient avant toute tentative d'ouverture par désexcitation de la bobine 38. L'action électrodynamique du déclencheur 58 vainc l'attraction électromagnétique de l'armature 34. L'ouverture rapide des contacts 18, 20, 22 confère au contacteur un pouvoir de coupure lui permettant d'assumer la fonction de disjoncteur. La fermeture du contacteur s'effectue normalement par enfoncement du bouton poussoir 52. Le déclencheur électrodynamique 58 peut aussi servir de commande d'ouverture rapide à distance.

[0023] L'endurance du contacteur n'est pas affectée par la commande d'ouverture rapide qui intervient seulement en cas de court-circuit et exceptionnellement.

[0024] L'équipage mobile 34, 28, 22 du contacteur peut être verrouillé en position d'ouverture des contacts 18, 20, 22 par le verrou 80, qui s'engage sous le disque 66 répulsé. Un ressort (non représenté), sollicitant l'ensemble disque 66, percuteur 62 en position répulsée, facilite l'engagement du verrou 80. La position d'enfoncement du verrou 80 confirme et signale le sectionnement.

[0025] Il est facile de voir que le déclencheur électrodynamique peut être associé à un contacteur standard sans modification notable de ce dernier et que l'invention est applicable à différents types de contacteurs, notamment à rémanence.

[0026] L'invention est nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit.

Revendications

1. Contacteur à commande électromagnétique ayant un bloc contacteur (10), comprenant :

- une bobine (38) d'excitation d'une culasse (36) magnétique,

- une armature (34) mobile coopérant avec ladite culasse (36)

- un support porte-contact (28) solidaire de ladite armature (34),

- un contact fixe (18, 20) coopérant avec un contact mobile (22) porté par ledit porte-contact (28), lesdits contacts étant amenés et maintenus en position fermée par attraction de ladite armature (34) par la culasse (36) lors de l'excitation de la bobine (38),

- un dispositif de rappel (40) de l'ensemble armature (34), porte-contact (28) en position d'ouverture desdits contacts lors d'une désexcitation de la bobine (38),

- caractérisé par un déclencheur électrodynamique (58) d'ouverture rapide associé audit bloc contacteur (10) et comprenant un bobinage (68), un disque (66) conducteur dis~ posé en position de repos en regard=et à faible distance d'une face du bobinage (68) et un percuteur (62) solidaire dudit disque (66) pour venir frapper l'ensemble armature, porte-contact, lors de l'alimentation du bobinage (68) et d'une répulsion par effet électrodynamique dudit disque (66) pour déplacer l'ensemble armature, porte-contact, à l'encontre de la force d'attraction de l'armature (34) par la culasse (36), en une position d'ouverture des contacts.

2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit déclencheur électrodynamique (58) est réalisé en un bloc indépendant susceptible d'être accolé au bloc contacteur (10) d'un contacteur standard, de manière que ledit percuteur (62) coopère avec un élément (72) conjugué de l'ensemble armature (34), porte-contact (28).

3. Contacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite armature (34) est maintenue en position attirée par alimentation de ladite bobine (38), un contact auxiliaire (44) d'auto-excitation s'ouvrant, lors du déplacement de l'ensemble armature, porte-contact en position d'ouverture pour interrompre ladite alimentation et confirmer l'ouverture.

4. Contacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite armature (34) est maintenue en position attirée par rémanence.

5. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit porte-contact (28) est monté à coulissement et porte un pont de contacts (22) coopérant avec une paire de contacts fixes (18, 20).

6. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une commande manuelle d'ouverture par suppression de la force d'attraction de l'armature et déplacement de l'ensemble armature, porte-contact par ledit dispositif de rappel en position d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de courant (56) de court-circuit actionnant ledit déclencheur électrodynamique (58) pour ouvrir le contacteur indépendamment de ladite commande manuelle.

7. Contacteur multipolaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite armature (34), ledit porte-contact (28) et ledit déclencheur électrodynamique (58) sont communs aux différents pôles.

8. Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un organe de verrouillage (80) dudit ensemble armature (34, porte-contact (28.) pour verrouiller ledit ensemble en une position d'ouverture du contacteur assurant le sectionnement.

9. Contacteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe de verrouillage (80) coopère avec ledit percuteur (62) du déclencheur électrodynamique (58).

Dessins