La présente invention concerne un dispositif de commutation électrique du type comprenant un module de commutation électrique de puissance et un module de commande.

Elle se situe dans le domaine des dispositifs de commutation aptes à réaliser des fonctions de contact/interruption et de commutation électrique entre conducteurs.

Ces dispositifs trouvent de nombreuses applications pour la connexion, l'interruption et l'inversion de courant électrique de puissance, notamment pour la commande de moteur électrique, de résistance de chauffage ou de circuit de puissance en général.

Par exemple un tel dispositif de commutation électrique est un inverseur triphasé propre à être connecté entre un moteur électrique et un système d'alimentation moteur, afin de permettre le croisement de deux phases d'un courant triphasé d'alimentation du moteur électrique pour en inverser le sens de rotation.

On connaît des dispositifs de commutation, comportant des bornes de contact de puissance, des bornes de commande permettant la commande d'un dispositif d'entraînement électromagnétique et des bornes de contacts auxiliaires, permettant de réaliser des opérations de contrôle de fonctionnement.

Par exemple, la demande de brevet FR2697371 décrit un dispositif contacteur constitué par un bloc de contacts formé d'un boîtier portant des contacts fixes reliés à des bornes de raccordement. L'ensemble des bornes de raccordement pour réaliser des contacts de puissance, des contacts de commande et des contacts auxiliaires de contrôle est situé sur la face avant du boîtier. Le dispositif comprend un porte-contacts mobile équipé de ponts de contacts coopérant avec les contacts fixes de manière à constituer un ensemble de pôles de puissance, le porte-contacts étant actionné par l'intermédiaire d'un électroaimant. La maintenance d'un tel dispositif contacteur est complexe, un démontage complet du boîtier étant nécessaire pour accéder au pont de contacts.

La demande de brevet FR2983633 décrit un dispositif de commutation électrique comportant un module de puissance comportant six bornes de contacts de puissances, dont trois bornes de contacts d'entrée et trois bornes de contacts de sortie, et, de part et d'autre du module de puissance, deux bornes de contact de commande. Ce dispositif de commutation électrique est disposé dans un boîtier. Cependant, ce dispositif de commutation électrique ne comporte pas de bornes de contacts auxiliaires, permettant de réaliser des opérations de contrôle de fonctionnement. L'ajout d'un module de contrôle présentant des bornes de contact auxiliaires augmenterait l'encombrement du dispositif de commutation électrique.

Or, il est avantageux, pour de nombreuses applications, de disposer d'un dispositif de commutation ayant un encombrement aussi faible que possible.

Le but de l'invention est de proposer un dispositif de commutation électrique du type précité, qui remédie aux inconvénients précités des solutions connues, intégrant des bornes de contact auxiliaires, tout en permettant une maintenance plus aisée.

A cet effet, l'invention propose selon un premier aspect, un dispositif de commutation électrique comportant :

• un module de commutation électrique de puissance, ledit module de commutation électrique de puissance comportant un bloc de trois bornes d'entrée et trois bornes de sortie, chaque borne d'entrée ou de sortie étant connectée à un contact fixe d'un interrupteur électrique comprenant en outre un contact mobile, apte à commuter entre une position ouverte et une position fermée selon un positionnement du contact mobile par rapport au contact fixe, un dit contact mobile étant apte à être déplacé par un dispositif d'entraînement électromagnétique,
• un module de commande, comportant un ensemble de bornes de commande formé d'au moins une borne d'entrée de commande et au moins une borne de sortie de commande, le module de commande comprenant ledit dispositif d'entraînement électromagnétique apte à être alimenté par lesdites bornes de commande pour commander une position d'un desdits contacts mobiles.

Le dispositif de commutation électrique selon l'invention comporte en outre un module de contrôle comprenant une borne de contact auxiliaire d'entrée et deux bornes de contact auxiliaire de sortie, ladite borne de contact auxiliaire d'entrée étant commune aux deux bornes de contact auxiliaire de sortie, ledit module de puissance étant démontable séparément des modules de commande et de contrôle.

Avantageusement, le dispositif de commutation proposé comporte un module de contacts de puissance, un module de commande et un module de contrôle, le module de contacts de puissance étant amovible. Ainsi, la maintenance d'un tel dispositif de commutation est améliorée, le remplacement du module de puissance étant rendu plus aisé que dans les dispositifs connus auparavant.

De plus, avantageusement, l'utilisation d'une borne de contact d'entrée commune pour deux bornes de contact de sortie, respectivement dans le module de contrôle et dans le module de commande, permet d'obtenir un dispositif de commutation à encombrement réduit.

Le dispositif de commutation selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous :

• l'ensemble de bornes de commande et l'ensemble de bornes de contrôle sont montés de part et d'autre du bloc de bornes du module de commutation électrique de puissance ;
• le dispositif de commutation est disposé dans un boîtier et l'ensemble de bornes de commande, l'ensemble de bornes de contrôle et le bloc de bornes du module de commutation électrique de puissance sont montés sur la face avant dudit boîtier ;
• chacun desdits ensemble de bornes de commande, ensemble de bornes de contrôle et bloc de bornes du module de commutation électrique de puissance est protégé par un capot de protection comportant une indication de distinction visuelle ;
• ledit dispositif d'entraînement électromagnétique comporte deux bobines électromagnétiques et le module de commande comporte une borne de commande d'entrée commune apte à alimenter lesdites bobines électromagnétiques ;
• le dispositif de commutation comporte deux éléments de couplage électrique aptes à réaliser respectivement un contact fixe de commande d'entrée d'une première bobine électromagnétique et un contact fixe de commande d'entrée d'une deuxième bobine électromagnétique, et il comporte un élément connexion comportant deux orifices de connexion, adaptés à coopérer avec lesdits éléments de couplage électrique, et à réaliser une borne de contact d'entrée commune pour l'alimentation desdites première et deuxième bobine électromagnétique ;
• le module de contrôle comprend deux interrupteurs, chaque interrupteur étant propre à commuter entre une position ouverte et une position fermée, chaque interrupteur comportant un contact fixe d'entrée connecté à ladite borne de contact auxiliaire d'entrée commune, et un contact fixe sortie connecté à une dite borne de contact auxiliaire de sortie, ledit contact fixe d'entrée et un contact fixe de sortie étant aptes à être reliés électriquement par un contact mobile porté par une lame de contact mobile, ladite lame de contact mobile étant fixée dans un élément de support apte à être déplacé par dispositif d'entraînement électromagnétique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

• la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif contacteur-disjoncteur selon l'invention ;
• la figure 2 représente une vue schématique de face des bornes de connexion d'un dispositif contacteur-disjoncteur selon l'invention ;
• la figure 3 est un schéma de principe de fonctionnement d'un dispositif contacteur-disjoncteur selon la figure 2 ;
• la figure 4 est une vue éclatée en perspective du module de commande et des éléments de connexion permettant de réaliser des bornes de commande et des bornes de contact auxiliaires selon un mode de réalisation ;
• la figure 5 est une vue en perspective des éléments de la figure 4 montés ensemble ;
• la figure 6 est une vue schématique en coupe illustrant le fonctionnement des contacts auxiliaires en lien avec le module de commande ;
• la figure 7 est une vue en perspective de bornes de contact de puissance et du porte-contacts mobile associé ;
• la figure 8 est une vue en perspective des bornes de contact d'un dispositif de commutation selon l'invention.

Le dispositif de commutation 10 représenté à la figure 1 comporte trois modules, respectivement un module 12 de commutation électrique de puissance, un module 14 de commande et un module 16 de contrôle.

Chacun des modules comporte une pluralité de bornes de contact, situées sur une même face 17, appelée face avant, du dispositif de commutation 10.

Le module 12 de commutation électrique de puissance est situé à l'avant du module 14 de commande et comporte un ensemble de six bornes de contact de puissance, appelées ci-après simplement bornes, une première 18A, une deuxième 18B et une troisième 18C borne d'entrée et une première 20A, une deuxième 20B et une troisième 20C borne de sortie pour une utilisation dans un réseau de courant triphasé.

Le module 14 de commande comporte, sur la même face 17 du dispositif de commutation 10, un ensemble de trois bornes de commande, une borne de commande d'entrée 22A et une première 24A et une deuxième 24B borne de commande de sortie.

Le module 14 de commande comporte dispositif d'entraînement électromagnétique (non visible sur la figure 1) apte à être alimenté par lesdites bornes de commande pour commander une position de fonctionnement du dispositif de commutation 10. Dans le mode de réalisation, le dispositif d'entraînement électromagnétique est un actionneur électromagnétique à deux bobines.

De préférence, un actionneur électromagnétique tel que décrit dans la demande de brevet FR1360246 est utilisé.

La première borne 24A de commande de sortie est située dans un même plan de profondeur que les bornes 18A, 18B, 18C d'entrée et 20A, 20B, 20C de sortie, alors que la deuxième borne 24B de commande de sortie est située en retrait par rapport audit plan de profondeur.

Le module 16 de contrôle comporte, sur la même face 17 du dispositif de commutation 10, un ensemble de trois bornes de contact auxiliaire, une borne de contact auxiliaire d'entrée 26A, et une première 28A et une deuxième 28B borne de contact auxiliaire de sortie.

De manière analogue aux bornes du module 14 de commande, la première borne 28A de contact auxiliaire de sortie est située dans un même plan de profondeur que les bornes 18A, 18B, 18C d'entrée et 20A, 20B, 20C de sortie, alors que la deuxième borne 28B de contact auxiliaire de sortie est située en retrait par rapport audit plan de profondeur.

En outre, les différentes bornes de contact sont décalées verticalement, donc selon l'axe Y du repère associé, représenté sur la figure 1. Les bornes d'entrée 18A, 18B, 18C sont situées légèrement en dessous des bornes d'entrée respectives de commande 22A et de contact auxiliaire 26A. Les bornes de sortie 20A, 20B, 20C sont situées sensiblement au-dessus des deuxièmes bornes de commande 24B et de contact auxiliaire 28B, et sensiblement en dessous des premières bornes de commande 24A et de contact auxiliaire 28A selon l'axe vertical.

Ainsi, l'encombrement du dispositif de commutation 10 est sensiblement identique à l'encombrement d'un dispositif du même type ayant seulement dix bornes de contact sur sa face avant.

Le dispositif de commutation 10 forme un bloc compact, les dimensions de sa face avant étant de préférence de l'ordre de 45 mm x 45 mm (millimètres).

Avantageusement, les modules 12 de commutation électrique de puissance, 14 de commande et 16 de contrôle sont séparables, le module 12 de commutation électrique de puissance étant amovible, donc démontable, par l'avant du dispositif de commutation 10. Ainsi, la manipulation du module 12 de commutation électrique de puissance est aisée, et son remplacement en cas d'usure ou de défaut est facilité.

Avantageusement, les ensembles de bornes du module 14 de commande d'une part et du module 16 de contrôle d'autre part sont positionnés de part et d'autre de l'ensemble des bornes du module 12 de commutation électrique de puissance, de manière à faciliter le câblage.

De préférence, chacun des modules 12 de commutation électrique de puissance, 14 de commande et 16 de contrôle comporte un capot de protection visuellement distinctif, par exemple par sa couleur, de manière à rendre encore plus aisé le câblage et la maintenance du dispositif de commutation. Plus généralement, d'autres indications de distinction visuelle permettant une distinction aisée entre les modules sont utilisées pour les capots de protection.

Le figure 2 illustre une vue schématique des bornes de contact des modules 12 de commutation électrique de puissance, 14 de commande et 16 de contrôle, et la figure 3 représente le schéma de principe de fonctionnement électrique associé.

Les bornes de commande 22A, 24A, 24B sont raccordées à des contacts notés respectivement A1, A2, A3 sur le schéma de principe de la figure 3, permettant de commander le sens du courant électrique traversant les deux bobines de l'actionneur électromagnétique du module de commande. Les deux bobines sont alimentées par un contact d'entrée commun A1.

Les première 18A, deuxième 18B et troisième 18C bornes d'entrée du module 12 de commutation électrique de puissance sont liés aux contacts référencés 1L1, 3L2, 5L3 sur les figures 2 et 3, et les première 20A, deuxième 20B et troisième 20C bornes de sortie du module 12 de commutation électrique de puissance sont liés aux contacts référencés 2T1, 4T2, 6T3 sur les figures 2 et 3.

Le module 12 de commutation de puissance réalise des fonctions de contact électrique et de commutation électrique entre conducteurs de phase, ce qui est représenté schématiquement sur la figure 3 par un ensemble de trois premiers interrupteurs électriques 30A , 30B, 30C et trois deuxièmes interrupteurs électriques 32A, 32B, 32C, chaque interrupteur électrique 30A, 30B, 30C, 32A, 32B, 32C étant propre à commuter entre une position ouverte et une position fermée. Cette configuration d'interrupteurs permet de réaliser d'une part la fonction de contacteur/interrupteur par phase de puissance, et d'autre part de réaliser des commutations entre phases de puissance.

Les bornes de contact auxiliaire 26A, 28A, 28B du module 16 de contrôle sont raccordées à des contacts notés respectivement 13NO, 14NO, 15NO sur le schéma de principe de la figure 3. Le schéma de principe de fonctionnement correspondant comporte deux interrupteurs 34A, 34B, représentés en position ouverte, position classiquement appelée « NO » pour « normally open », ayant un contact auxiliaire d'entrée 13NO commun.

Dans l'exemple les interrupteurs sont tous présentés en position normalement ouverte (NO), mais il est bien entendu qu'en variante, toutes configurations incluant des interrupteurs normalement ouverts et des interrupteurs normalement fermés (ou « normally closed ») sont envisageables.

Les figures 4 et 5 illustrent un mode de réalisation d'un dispositif de commutation électrique selon l'invention.

Un actionneur électromagnétique 40 à deux bobines est positionné dans un boîtier 42 d'un module de commande 14.

Des éléments de couplage électrique 44A, 44B, 44C et 44D sont présents en saillie, les éléments de couplage 44A, 44B étant aptes à réaliser respectivement un contact fixe de commande d'entrée de la première bobine et un contact fixe de commande d'entrée de la deuxième bobine, et les éléments de couplage 44C, 44D étant aptes à réaliser un premier et deuxième contact fixe de commande de sortie.

Des éléments de connexion 46A, 48A, 48B, 50A, 52A, 52B, pour la réalisation de bornes de contact de commande et de contrôle, permettant de réaliser la connexion de câbles (non représentés), sont également illustrés sur la figure 4. Chaque élément de connexion comporte un orifice 54 de passage de la tige d'une vis d'un ensemble vis-écrou.

L'élément de connexion 46A comporte en outre deux orifices de connexion 56A, 56B, adaptés à coopérer avec les éléments de couplages 44A, 44B, et à réaliser une borne de contact d'entrée commune pour l'alimentation des deux bobines de l'actionneur électromagnétique 40.

L'élément de connexion 48A comporte un orifice de connexion 58A, adapté à coopérer avec l'élément de couplage 44C et l'élément de connexion 48B comporte un orifice de connexion 58B, adapté à coopérer avec l'élément de couplage 44D.

Ainsi, les éléments de connexion 46A, 48A, 48B sont associés aux bornes de commande d'entrée 22A et de sortie 24A, 24B.

Les éléments de connexion 50A, 52A, 52B, comportant des orifices 54 de passage de tige de vis, correspondent aux bornes de contact auxiliaires 26A, 28A et 28B.

Ces éléments de connexion sont reliés par une lame de contact mobile 60, apte à être déplacée pour établir ou interrompre le passage de courant électrique par actionnement d'un levier 62.

Chaque contact auxiliaire est constitué d'un contact auxiliaire fixe 64 et d'un contact auxiliaire mobile associé à la lame de contact mobile 60.

Le levier 62 est actionné par le passage de courant dans les bobines respectives de l'actionneur électromagnétique et est adapté à prendre trois positions correspondant aux états des bobines appelés « marche avant », « marche arrière », « position neutre ou OFF »

La lame de contact mobile 60 est apte à être enfichée dans un élément de support 66 qui est mécaniquement lié au levier 62 et est mis en mouvement par ce levier.

La figure 5 illustre le module 14 de commande après fixation des éléments de connexion 46A, 48A, 48B, 50A, 52A, 52B, et des ensembles vis 70 et écrou 74 pour la connexion de câbles électriques externes dans les bornes de contact 22A, 24A, 24B, 26A, 28A, 28B respectives.

La figure 6 illustre schématiquement le fonctionnement des interrupteurs 34A, 34B correspondant aux contacts auxiliaires en fonction du sens du courant électrique dans les bobines électromagnétiques 76, 78 de l'actionneur électromagnétique 40.

Le premier sens du courant noté S1 sur la figure entraîne le déplacement de la lame de contact mobile 60 de manière à fermer l'interrupteur 34A, alors que le sens de courant noté S2 sur la figure entraîne le déplacement de la lame de contact mobile 60 de manière à fermer l'interrupteur 34B.

La figure 7 illustre un bloc 80 de contacts de puissance faisant partie du module 12 de commutation électrique de puissance, et un porte contact mobile 82, apte à former, avec le bloc 80 de contacts de puissance, le module 12 de commutation électrique de puissance.

Lorsque le montage des éléments du module 12 de commutation électrique de puissance est réalisé, un dispositif de commutation électrique 10 tel que représenté à la figure 8 est obtenu. Dans cette figure, le dispositif 10 est représenté sans les capots de séparation des ensembles des bornes de commande, de puissance et de contrôle.

Le porte contact mobile 82 comporte un élément de fixation 84 apte à être positionné sur un élément de support mécaniquement lié au levier 62.

Le bloc de contacts de puissance 80 comprend des premiers contacts fixes d'entrée 86A, 86B, 86C, des deuxièmes contacts fixes d'entrée 88A, 88B, 88C, ainsi que des premiers contacts fixes de sortie 90A, 90B, 90C et des deuxièmes contacts fixes de sortie 92A, 92B, 92C.

La première borne de contact d'entrée 18A est électriquement liée au premier contact fixe d'entrée 86A et au deuxième contact fixe d'entrée 88A, et la première borne de sortie 20A est électriquement liée au premier contact fixe de sortie 90A et au deuxième contact fixe de sortie 92A.

Il en est de même pour les deuxième et troisième bornes de contact d'entrée 18B, 18C et de sortie 20B, 20C.

Le porte contact mobile 82 comprend des contacts mobiles 94A, 94B, 94C, aptes à être déplacés en translation par le levier 62 entraîné par l'actionneur électromagnétique.

Ainsi, lorsque le porte-contact mobile 82 est positionné comme montré en figure 8 vis-à-vis des contacts fixes respectifs, le déplacement des contacts mobiles est apte à réaliser une connexion ou une isolation entre contacts fixes respectifs.