L'invention concerne un interrupteur à commande mécanique et ouverture automatique pour un appareil de protection limiteur, appareil comprenant :
De tels interrupteurs sont en particulier utilisés dans des appareils de protection où les contacts de puissance servent en même temps à l'établissement et à la coupure fréquente des circuits d'alimentation qui sont habituellement contrôlés par des contacteurs.
Dans les dispositifs connus de ce genre, tel que par exemple celui qui se trouve décrit dans le brevet DE-A-3 042 324, aucune mesure n'est prise pour permettre une rechange des contacts fixes ou mobiles ; de telles mesures qui répondent pourtant à l'un des soucis constants des utilisateurs, rencontrent dans ce cas particulier, des difficultés dues notamment à la relative complexité du dispositif ; il est donc souhaitable de rendre cette opération aussi simple que possible en donnant à l'utilisateur des moyens qui lui permettent d'effectuer de telles opérations rapidement et sans offrir la possibilité d'un montage incorrect.
Il est souhaitable, par ailleurs, de rendre possible le changement des contacts sans qu'il soit nécessaire de séparer les bornes de l'appareil de protection du réseau et de la charge et de mettre à la disposition des utilisateurs une gamme de contacts dont les dimensions ainsi que celles de la bobine répondent à différents calibres de courant et différents niveaux de limitation.
Pour parvenir à ce résultat, l'invention propose un dispositif de commutation à commande mécanique et à ouverture automatique du type comprenant :
Selon l'invention, ce dispositif est plus particulièrement caractérisé en ce qu'il comprend :
L'invention, ainsi que d'autres mesures complémentaires, apparaîtront clairement à l'aide de la description détaillée ci-après.
Les figures 1a et 1b représentent schématiquement deux appareils de protection à commande mécanique et respectivement électro-magnétique dans lesquels est mis en oeuvre l'objet de l'invention ;
L'interrupteur limiteur qui sera décrit ci-dessous peut être utilisé dans un appareil de protection représenté schématiquement en 1 à la fig. 1a ; cet appareil comprend principalement, dans un boîtier 2, un interrupteur automatique 3 dont l'ouverture de sécurité en cas d'apparition d'un courant de défaut, notamment de court-circuit, est opérée à l'aide d'une bobine 4 placée en série avec cet interrupteur entre une borne d'entrée 5 reliée au réseau R et une borne de sortie 6 reliée à une charge C, et un dispositif de commande manuelle 7 dont la manoeuvre produit l'ouverture ou la fermeture rapide de l'interrupteur grâce à une pièce de commande mobile 8 agissant sur un poussoir 9 de l'interrupteur, tandis qu'un organe de signalement de défaut 10 associé à l'interrupteur agit sur le dispositif de commande manuelle 7 pour lui donner, lorsqu'un défaut apparaît, un état particulier qui interrompt l'action du dispositif de commande et confirme l'ouverture automatique. Cet interrupteur limiteur peut également être utilisé dans un appareil contacteur ayant des fonctions supplémentaires de limitation de courant (et éventuellement de disjoncteur) représenté schématiquement en 11 à la fig. 1 b ; comme le précédent, ce dernier appareil comprend, dans un boîtier 12, un interrupteur 13 et une bobine 14, placés en série entre les bornes 15, 16, analogues à ceux de l'interrupteur 3, mais dont la commande de fermeture et d'ouverture répétées est effectuée par un électro-aimant 17 dont une pièce de commande mobile 18 coopère avec le poussoir 19 de l'interrupteur 13, tandis que l'organe de signalement de défaut 20 agit directement ou indirectement sur un contact de contrôle 21 placé en série avec la bobine 22 de l'électro-aimant de façon à confirmer, le cas échéant, l'ouverture automatique de sécurité par une désexcitation de cet électro-aimant.
Des bornes supplémentaires 25, 26 servent ici à appliquer un signal de commande à l'électroaimant.
Dans l'une ou l'autre des applications possibles, l'interrupteur 3, 13, qui est contenu dans une cartouche isolante 23 amovible pouvant être séparée du boîtier 1, 11, peut être à simple ou à double coupure, et il est clair que le nombre de cartouches utilisées dans un appareil correspond au nombre des phases du réseau.
La cartouche isolante 23, ainsi que son contenu, apparaît mieux à la fig. 2 où l'on observe que cette cartouche prend la forme générale d'un L ayant une première branche 27 et une seconde branche 28 sensiblement perpendiculaires.
La première branche 27 contient un premier volume 29 dans lequel sont disposés l'interrupteur 3, respectivement 13, et une chambre de coupure 30 qui lui est associée et qui comporte, de façon connue, des ailettes 31, 32 pour le fractionnement des arcs.
Cet interrupteur comporte, dans l'exemple représenté, deux contacts fixes 33, 34 qui sont portés par des conducteurs repliés 35, respectivement 36, dont l'un aboutit à une première borne de raccordement 37 externe à la cartouche ; un contact mobile en pont 38 est porté par un porte-contact mobile 39 qui peut se déplacer le long d'un axe ZZ grâce à des surfaces de guidage 40 de la cartouche. Le contact mobile ainsi que le porte-contact sont soumis à l'action d'un ressort de compression fixe 41 qui tend à fermer l'interrupteur en s'appuyant sur une extrémité interne 42 du porte-contact et sur une paroi 43 de la cartouche. '
La forme repliée des conducteurs 35, 36 permet le développement de forces de répulsion sur le pont de contact mobile 38 qui circule parallèlement à ceux-ci.
Une seconde extrémité 44 du porte-contact 39, opposée à la première, est placée extérieurement au premier volume et présente une première surface d'appui 45, dirigée vers le ressort 41, et une ouverture allongée 46 ayant une seconde surface d'appui 47, également dirigée vers le ressort.
La seconde branche 28 contient un second volume 48 dans lequel sont disposés, d'une part, une culasse magnétisable 49, une bobine 50 qui lui est associée et un percuteur magnétisable 51 du genre noyau plongeur et, d'autre part, un levier de transmission 52 et un levier de verrouillage 53.
Les extrémités de la bobine 50 sont reliées, d'une part, au conducteur replié 36, par exemple à l'aide d'un conducteur souple 54, et, d'autre part, à une seconde borne de raccordement extérieure 55. Le percuteur, qui prend une position de repos, visible à la fig. 2 (par exemple à l'aide d'un ressort non représenté), peut se déplacer le long d'un axe VV' qui est aussi celui de la bobine 50 et qui est sensiblement parallèle à l'axe ZZ'.
Le levier de transmission 52, qui se déplace dans un plan médian PP' de la cartouche grâce à un pivot ou goupille 56 dont l'axe est perpendiculaire à ce plan, présente une extrémité libre 57 qui pénètre dans l'ouverture allongée 46 du porte-contact 39 de façon à pouvoir coopérer avec la seconde surface d'appui 47, et une portion centrale 58 placée en regard d'une extrémité 59 du percuteur ; un ressort de rappel 60 est associé à ce levier de transmission pour le maintenir élastiquement contre une butée fixe 61 dans une position de repos R qui est celle représentée à la fig. 2.
Le levier de verrouillage 53 oscille autour d'un pivot 62 dont l'axe YY' est parallèle au plan médian PP' ou passe par celui-ci ; cet axe YY' est sensiblement perpendiculaire à l'axe W' de la bobine. Un ressort de rappel 63, placé par exemple autour du pivot 62, communique à ce levier de verrouillage 53 un couple K de sens antihoraire, visible en particulier à la fig. 3, qui lui fait appliquer une première extrémité 64 contre une face latérale 65 du levier de transmission et qui donne à une seconde extrémité 66 du levier de verrouillage 53, extérieure au second volume, une position particulière I.
On remarque que le levier de transmission 52 est placé entre le premier volume 29 et la bobine 50, et que l'extrémité extérieure 44 du porte-contact faisant office de poussoir se déplace au voisinage de la seconde branche 28 de la cartouche dans une région 75 opposée à la chambre de coupure 30, tandis que l'extrémité extérieure 66 du levier de verrouillage 53 se déplace à l'extrémité de cette seconde branche 28 dans une région 76 également opposée à la chambre de coupure.
La cartouche 23 est de préférence réalisée par l'association de deux demi-boîtiers isolants 67 et 68 (voir fig. 3) qui sont appliqués l'un sur l'autre le long d'un plan de joint confondu avec le plan médian PP' et sont maintenus en contact soit par des crochets élastiques venant de moulage avec les demi-boîtiers, soit par des pinces métalliques extérieures, soit encore par des rivets.
Lorsque l'interrupteur doit être ouvert et mis en position O (voir fig. 7), le porte-contact 39 reçoit sur sa première surface d'appui 45 une poussée de sens F qui lui est donnée par une pièce 8, 18 du dispositif de commande mécanique 7 ou électromagnétique 17 ; grâce à un jeu j existant entre l'extrémité 57 du levier de transmission 52 et l'ouverture allongée 46, ce mouvement n'a aucun effet sur ce levier de transmission; l'interrupteur se referme sous l'effet du ressort 41 lorsque cesse l'action sur le porte-contact 39. Lorsque l'interrupteur est en position fermée et qu'un courant très intense circule dans la bobine, le percuteur 51 est attiré par la bobine et la culasse et repousse le levier de transmission 52, contre l'action de son ressort de rappel 60, de sorte que son extrémité 57 exerce sur la seconde surface d'appui 47 une action d'ouverture de sécurité des contacts de l'interrupteur.
Dès que le levier de transmission atteint ou dépasse une position de travail T, visible aux fig. 4 et 5, pour laquelle ce courant aura été suffisamment limité, l'extrémité interne 64 du levier de verrouillage passe au-dessus d'un bord 69 du levier de transmission 52 pour le maintenir dans cette position T où l'interrupteur est maintenant à l'état ouvert de sécurité S.
Au cours de cette opération, le levier de verrouillage 53 prend une position active A, visible à la fig. 5, sous l'effet de son ressort de rappel 63.
Le déplacement de l'extrémité extérieure 66 de ce levier de verrouillage est utilisé soit pour confirmer l'ouverture de l'interrupteur 3, 13 par une action mécanique fournie par le dispositif 7, 8 de la fig. 1a, soit pour ouvrir, directement ou non, l'interrupteur 20 de l'électro-aimant de commande 17, 18, le tout par l'intermédiaire d'une pièce de transmission telle que 90 (fig. 8).
Dans les deux cas, une signalisation particulière peut être délivrée pour informer le personnel de maintenance que l'ouverture automatique est due à l'apparition d'un courant de court-circuit.
Ainsi qu'on le voit en particulier à la fig. 4, on peut prendre des mesures pour que la coopération entre les pièces mobiles placées dans le second volume 48 s'effectue dans de bonnes conditions. C'est ainsi que la butée 61 du levier de transmission 52 et le pivot 62 du levier de verrouillage 53 sont portés tous deux par la culasse 49 dont une douille cylindrique 70 sert à guider le percuteur 51.
La cartouche 33 est par ailleurs guidée dans le boîtier de l'appareil qui la reçoit grâce à des rainures 71, 72 parallèles à l'axe ZZ', qui sont placées sur les faces opposées extérieures 73, 74 parallèles au plan porte-contact (fig. 6 et 3).
On constate en particulier, à l'examen des fig. 3 et.5, que la cartouche 23 occupe une faible largeur d, ce qui permet d'en placer plusieurs côte à côte dans des alvéoles parallèles 1', 11', d'un appareil 1 ou 11 conçu pour les utiliser, sans pour autant lui donner des dimensions importantes.
Le porte-contact 39, représenté dans les figures précédentes et faisant office de poussoir, peut également être remplacé par un autre poussoir 77 pour agir sur un contact mobile à simple coupure 78, visible à la fig. 8, qui est rappelé par un ressort 81 et coopère avec un seul contact fixe 79 d'interrupteur 3.
Sur cette même figure, on remarque que la cartouche 23 est maintenue dans un alvéole 1', respectivement 11', de l'appareil grâce à la coopération, d'une part, de surfaces telles que 84, 85 avec des parois 86, 87 du boîtier 1, 11 et, d'autre part, de surfaces telles que 88 avec un couvercle 89 fermant l'alvéole. Dans cette situation, les bornes externes 37 et 55 de la cartouche coopèrent avec les bornes internes 82, 83 du boîtier 1 allant vers les bornes de raccordement 5, 6, respectivement 15, 16, de l'appareil qui la reçoit, tandis que l'extrémité 66 du levier de verrouillage transmet son éventuel déplacement à une pièce de transmission 90 ayant pour but de déclencher le dispositif mécanique 7 ou l'interrupteur de contrôle 21 du dispositif électromagnétique 17.
Un réarmement des organes de verrouillage 53 et de transmission 52 est obtenu en communiquant à l'extrémité 66, par des moyens à commande manuelle ou automatique non décrits, un mouvement de sens G (fig. 5).