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27.1 -;
L'invention se rapporte à un contacteur électro-
magnétique à ouverture rapide des contacts lor~ de l'appa-
rition de surintensités dans le circuit fermé par ces
derniers, comprenant :
5 - un électro-aimant pour la commande d'au moins un contact
mobile,
- un dispositif sensible à une surintensité et constitué par
un bobinage placé dans le circuit et un noyau magnétique, ce
dernier étant associé à un percuteur qui agit sur le contact
10 mobile pour le séparer du contacte fixe,
- des moyens d'accrochage qui maintiennent le percuteur dans
la position correspondant à l'apparition de la surintensité,
- et un interrupteur qui est placé dans le circuit d'alimen-
tation de l'électro-aimant et qui est ouvert lorsque le
15 noyau est attiré par le bobinage.
Un appareil conforme à la structure définie
ci-dessus est connu par le brevet allemand n~ 735 838, dans
lequel le percuteur effectue une course trop faible pour que
le contact mobile prenne une position suffisamment éloignée
20 du contact fixe. Il a par suite, été nécessaire d'associer
au contact mobile un dispositif permettant d'augmenter la
course de celui-ci avant que l'ouverture du circuit de
l'électro-aimant ait donné audit contact sa position de
repos.
L'invention se propose par suite, d'une part de
fournir un contacteur limiteur dans lequel l'ouverture des
contacts lors de l'apparition de surintensités dans le
circuit sera suffisamment rapide pour lui conférer les
propriétés de limitation de courant qui sont aujourd'hui
'.:'.
.. ~ .
~t~.~
nécessaires même dans les appareils dont le courant nominal
est relativement faible, et d'autxe part, d'assurer la cons-
tance du seuil de déclenchement, lors du vieillissement de
l'appareil.
Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au
fait que le contact mobile est un pont d~s contact symétrique
associé à un premier organe de rappel élastique placé dans
l'axe de symétrie et qui tend à l'appliquer sur deux
contacts fixes, que le noyau associé au bobinage transmet
10 son mouvement au pont de contact concentriquement auclit axe
entre l'armature de l'électro-aimant et le pont de contact,
que le percuteur effectue une course telle que la position
donnée au pont de contact losque le noyau est maintenu par
les moyens d'accrochage soit suf~isante pour provoquer la
15 limitation du courant, et que une tige de poussée transmet-
tant les mouvements de ladite armature audit pont de
contact, sans être reliée à ce dernier, se déplace dans
ledit axe de symétrie, des seconds organes élastiques de
rappel agissant sur l'armature pour provoquer la séparation
20 du pont de contact des contacts fixes lorsque l'électro-
aimant n'est pas alimenté.
On connaît également par exemple par le brevet
USA 3 407368 des appareils disjoncteurs dans lesquels le bo-
binage et le noyau qui lui sont associés sont disposés entre
25 les contacts et un dispositif de commande ; dans cet
appareil connu où le noyau est lié au contact mobile, la
position du noyau au repos, c'est-~à ~dire lorsque les
contacts sont fermés, ainsi que les efforts élastiques qui
lui sont appliqués, dépendent de l'état d'usure des contacts
de sorte que le seuil de déclenchement se modifie avec son
vieillissement.
L'invention ainsi que des avantages spécifiques
fournis par des modes particuliers de réalisation, seront
5 mieux compris à la lecture de la description qui suit et qui
est accompagnée des figures suivantes :
Les figures 1 à 4 représentent un mode de
réalisation de l'invention avec un organe de transmission
unique, vu en coupe longitudinale et dans des états de fonc-
10 tionnement différents.
La figure 5 montre un détail de réalisation du dis-
positif de maintien à passage de point neutre.
Les figures 6 at 7 illustrent par deux coupes
effectuées selon des plans perpendiculaires les détails d'un
15 second type de dispositif de maintien ou d'accrochage.
Les figures 8 et 9 représentent deux modes de
réalisation dans lesquels les fonctions du percuteur et de
la tige de poussée sont réalisées par des pièces séparées.
La figure 10 montre un mode de réalisation dans
20 lequel le bobinage et le noyau ne sont pas placés dans l'axe
de symétrie.
A la figure 1, on reconnalt en (1) le bo~tier de
l'appareil qui reçoit notamment la culasse fixe (2) d'un
électro-aimant dont la bobine d'excitation est (21), deux
25 contacts fixes (30 et 31), ce dernier étant relié à une
borne de raccordement (32), et un circuit magnétique
détecteur de surintensité comprenant dans l~exemple
illustré ici, une culasse (22) percée d'une ouverture t42)
et excitée par un bobinage (23) dont une première borne est
-- 3 --
l'~ '
2~ ~
reliée à une borne de raccordement (33) tandis que la
seconde borne est reliée au contact fixe (30).
Une armature (3) est associée à l'électro-aimant
(2, 21) et porte une pièce d'attelage (8) qui reçoit
5 l'action élastique de ressort de rappel (6 , 7), qui sont
placés entre elle et le bâti et tendent à séparer l'armature
(3) et la culasse (2). ~::
Un organe de transmission de mouvement (48) mobile
longitudinalement, comporte deux portions opposées (16, 26)
10 dont la première (16) est reliée à la pièce d'attelage (8) à
l'aide d'un dispositif élastique à passage de point neutre
comprenant deux ressorts de compression (11, 11') dont les
extrémités opposées s'appuient d'une part sur la pièce
d'attelage en (13) et d'autre part en (12) sur une pièce
15 d'appui (14) solidaire de ladite première portion (16) ; la
seconde extrémité (26) qui est placée au voisinage des
contacts fixes et entre ceux-ci, est suceptible de communi- .
quer un déplacement à un pont de contact (28) portant deux
contacts mobiles (29) et (34) qui sont soumis en permanence ~-
20 à la force élastique d'un ressort de pression (37) qui prend
appui sur une surface (38) du boltier et tend à appliquer
les contacts mobiLes contre les contacts fixes.
Grace à sa liaison élastique avec la pièce d'atte- ~
laget elle-même guidée en translation, et à des moyens de .
25 guidage non représentés, l'organe de transmission (48) est
animé du même mouvement que la pièce d'attelage (8) et se
déplace longitudinalement lorsque l'électro-aimant est
excité, et à la désexcitation de celui-ci.
;
~ ,
2'~ ~
Dans la position illustrée a la figure 1, où l'ap-
pareil est dans l'état ouvert, l'armature (3) est séparée de
la culasse (2) et une surface (17) de la pièce d'appui (14)
est appliquée par les ressorts (11, 11') contre une surface
5 de référence (15) de la pièce d'attelage (18) en raison du
fait que les points d'application (12) des ressorts sont
plus près de ladite surface de référence que les points
d'application (13).
Dans cette position, une surface frontale (36)
10 placée à l'extrémité (26) de la tige de poussée, est
appliquée sur la surface (35) du pont de contact (28) et
applique ce dernier contre une butée (41) du bo1tier en
ouvrant le circuit et en comprimant le ressort (37).
Des moyens de guidage (39) et (40) associés respec-
15 tivement au pont de contact (28) et à une portion solidaire
du boltier (1), assurent un déplacement sensiblement paral- '~
lèle du pont. Ces moyens de guidage peuvent avantageusement
être placés concentriquement au ressort (37).
Si l'on provoque l'excitation de l'électro-aimant,
' : -
20 l'armature (3) se déplace vers le bas de la figureentraînant avec elle la pièce d'attelage (8), qui comprime
les ressorts de rappel (6, 7).
Cette pièce (8) amène à son tour l'organe de trans-
mission (48) qui, grâce à l'action de maintien des ressorts
25 (11, 11'), peut être considéré comme solidaire dans ce
mouvement.
Lorsque l'armature est appliquée contre le noyau,
les éléments de l'appareil se trouvent dans la position
indiquée à la figure 2 qui correspond à l'état de fermeture.
L
Dans cette position, les contacts mobiles du pont sont
appli~ués par le ressort (37) contre les contacts fixes
(31, 30), et la surface frontale (36) de la tige de poussée
est séparée de la surface (35) du pont par une distance
5 mesurée par la cote (e).
La pression de contact est par suite indépendante
de l'état des pièces mobiles, et la position de l'organe de
transmission ne dépend pas de l'usure des contacts.
La culasse magnétique dont la présence a été signa-
10 lée ci-dessus, coopère avec un noyau magnétique mobile (24)
qui est traversé par la région centrale de l'organe de
transmission et peut coulisser sur celle-ci. Ainsi que cela
est visible sur la figure 1, un ressort de rappel (20) placé
concentriquement à cet organe applique le noyau contre un
15 épaulement (25) dudit organe en prenant appui sur la pièce
(14) qui en est solidaire. L'accouplement unidirectionnel
entre le noyau et l'organe de transmission, permet à l'arma-
ture d'effectuer une course (1) supérieure à la distance j
qui sépare la surface (27) du noyau de la surEace polaire
20 (46) de la culasse (22), voir figures 1 et 2.
La solidarité entre la pièce (14) et l'organe de
transmission peut être assurée par une goupille transversale
(18), visible également à la figure 5, qui remplit en outre
une fonction d'accouplement avec jeu entre l'organe de
25 transmission et la pièce d'attelage. A cet effet, au moins
une extrémité (44) de la goupille (18) se trouve placée dans
une rainure longitudinale (19) de la pièce d'accouplement,
dont les dimensions sont telles que la position que peut
prendre l'organe de transmission par rapport à la pièce d'ac-
- 6 -
%
couplement lorsque la pièce tl4) est séparée de la surface
(17), se trouve déterminée par le contact entre l'extrémité
t44) de la goupille et l'extrémité (45) de la rainure (19).
Lorsqu'un courant d'intensité suffisamment
5 important circule dans le circuit, le noyau ferro-magnétique
(24) est attiré par la culasse et communique à l'organe de
transmission un effort dirigé vers la droite de la figure.
Lorsque cet effort est supérieur à la résultante
des forces exercées par les ressorts (11, 11') du dispositif
10 à passage de point neutre, l'organe de transmission est
déplacé brutalement vers la droite et provoque la séparation
des contacts fixes et mobiles. Par suite l'organe de trans-
mission (48) joue le rôle d'une tige de poussée transmettant
le mouvement de l'armature (3) et d'un percuteur déclenché
15 par le noyau t24).
Pendant une première phase du mouvement de déclen-
chement, l'organe de transmission décrit une course (a),
voir figure 2, avant de dépasser le point neutre. Si la
valeur de cette course est inférieure à la valeur de la dis-
20 tance (e), le pont de contact sera percuté, au cours de laphase suivante, avec une vitesse qui résultera de l'accélé-
ration communiquée à la masse de l'organe de transmission
par la force d'attraction du noyau (24) et par la force
longitudinale résultant de la décompression des ressorts
25 (11, 11'), dont la résultante est maintenant dirigée vers la
droite de la figure.
Dans l'état de l'ouverture illustré à la figure 3,
où l'armature (3) est encore appliquée sur la culasse fixe
de l'électro-aimant (2, 4), la goupille (18, 44) visible à
X
~7 ~ ~
la figure 5 est elle-même appliquée contre la surface (45)
de la pièce d'attelage (8), ce qui détermine la position de
l'organe de transmission et, par suite, la cote d'ouverture
(d) des contacts.
Au cours du processus de déc]Lenchement qui vient
d'être décrit, la surface (27) du noyau (24) est venue
s'appliquer sur la surface polaire (46) de la culasse ; un
jeu (h) peut séparer dans cet état la surface (27) et
l'épaulement ~25) contre lequel elle était appliquée.
On constate que grâce aux dispositions décrites,
ci-dessus, le seuil de déclenchement en présence d'une
surintensité déterminée est défini uniquement par la dispo-
sition géométrique des éléments du dispositif à passage de
point neutre, par la position du noyau et par les masses des
15 pièces mobiles.
Lorsque l'appareil doit effectuer la coupure d'une
ligne d'alimentation polyphasée, des ensembles de commuta-
tion identiques à celui qui vient d'être décrit sont
associés à la pièce d'attelage pour chaque phase.
Dans ce cas, il est nécessaire de provoquer, immé-
diatement après l'ouverture du circuit de la phase qui a
connu une surintensité, l'ouverture des circuits des phases
voisines.
~ cet effet, une palette auxiliaire (47~ peut être
25 associée à chaque culasse telle que (22) pour provoquer
l'ouverture du circuit d'excltation de l'électro-aimant ;
cette palette provoquera de façon connue l'ouverture dudit
circuit d'excitation pour une intensité inférieure à celle
provoquant le déclenchement du dispositif à point neutre,
.
afin, par une coupure à rapidité normale, de protéger la
charge alimentée par l'appareil contre des surintensités
moins élevées.
La position d'ouverture générale, après un déclen-
5 chement provoqué par une surintensité très importante, estreprésentée à la figure 4, pour laquelle les contacts fixes
et mobiles de toutes les phases sont ouverts ; dans cet
état, la pièce d'attelage prend une position (B) moins éloi-
gnée de l'électro-aimant (2, 4) que ne l'est la position (A)
10 correspondant à une ouverture normale, sans apparition de
surintensité, et ceci en raison de la position qu'ont pris
les ressorts (11, 11').
Cette position permet d'obtenir pour les pôles qui
n'ont pas été parcourus par la surintensité importante, et
15 dont les dispositifs à point neutre restent dans la position
représentée figures 1 et 2, une distance d'ouverture de
contact égale à la distance notée (f) sur la figure 3.
Un organe de réarmement non représenté permet
d'agir soit sur la pièce d'attelage dans le sens de la
20 flèche F, soit sur le pont de contact dans le sens F' pour
obtenir à nouveau la position illustrée à la figure 1.
Dans la variante de réalisation illustrée à la
figure 9 où~les organes jouant les mêmes fonctions sont
affectés des mêmes repères, les fonctions de l'élément
25 commun, qui servait à la fois à l'actionnement normal du
::
contact mobile et à sa percussion en cas de surintensité,
ont été séparées de façon à procurer non seulement une plus
grande liberté dans le mouvement respectif des pièces, mais
encore une certaine indépendance entre les tolérances de
_ g _ ~ :
fabrication des organes nécessaires aux réalisation respec-
tives de ces fonctions.
La tige de poussée (116), dont une extrémité est
toujours associée aux mouvements de l'armature, présente
5 maintenant une allure cylindrique, qui se termine, comme
dans le cas précédent, par une extrémité (118) placée au
voisinage du pont de contact (28).
La culasse (22) et le bobinage (23) coopèrent ici
également avec une pièce métallique (24) qui peut prendre
10 l'allure d'un anneau ou celle d'un noyau plongeur. Dans les
lignes qui suivent, cette pièce sera désignée par noyau.
Le noyau (24) est porté par une portion tubulaire
(126) qui constitue un percuteur et dont la seule fonction
est d'interrompre le circuit lors de l'apparition d'une
15 surintensité suffisante ; le percuteur est enfilé sans frot-
tement sur la tige de poussée dont il constitue éventuel-
lement le fourreau de guidage. La portion (114) placée à une
extrémité du percuteur située du côté de l'armature est
appliquée dans sa position de repos contre une portée fixe
20 ~115) du bo~tier par la composante axiale de deux ressorts
(11, 11') constituant comme dans le cas précédent un dispo-
sitif de maintien à passage de point neutre. On constatera
toutefois que les extrémités (10) de ces ressorts s'appuient
maintenant sur des portions également fixes du boltier
25 telles que (113).
Le noyau (24) dont la position par rapport aux sur-
faces polaires de la culasse (22) est déterminée par son ap-
pui sur une collerette (125) du percuteur, est maintenu au
repos dans cette position par un ressort d'asservissement
- 10 -
(20). On constate que dans ce mode de réalisation tous les
éléments dont les dimensions déterminent l'entrefer (j) sont
des éléments qui sont soit fixes par rapport au boltier qui
les porte, soit encore des éléments qui s'appuient sur
5 celui-ci.
La réalisation d'un entrefer (j) de dimension
déterminée et les cotes de montage du dispositif de maintien
sont donc plus faciles à respecter, et par suite, le seuil
de déclenchement se trouve non seulement mieux déterminé,
10 mais bénéficie ici encore d'une grande constance lors du
vieillissement de l'appareil, provoqué par exemple par
l'usure des contacts.
Comme dans l'exemple précédent, le réarmement de
l'appareil peut être obtenu par une action manuelle exercée
15 soit sur le pont de contact, soit sur le percuteur.
Le dispositif de maintien, illustré aux figures 1 à
4 et 9, peut prendre des formes particulières et des varian-
tes qui devront toutes assurer au percuteur deux positions
stables, une première position pour laquelle le noyau est
20 maintenu à une distance déterminée des pièces polaires avec
lesquelles il coopère, et une seconde position correspondant
à un déclenchement provoqué par une surintensité pour
laquelle l'extrémité du percuteur sépare le pont de contact
mobile des contacts fixes, et ceci d'une distance telle que
25 la limitation de la surintensité soit effectivement
reallsee.
Un mode de réalisation avantageux du dispositif de
maintien représenté aux figures 6 et 7, permet à la pàlette
(47), mentionnée ci-dessus dans le premier mode de réalisa-
- 11 -
.. ... , . : . . . ~ ~
2~
tion, de coopérer avec la culasse sans nécessi.er un volume
excessif.
La palette (47) qui est pivotée sur une arête (62)
de la culasse (22) est percée d'une ouverture (49) placée :~
5 dans l'axe de l'organe de transmission de mouvement (48~. Le
noyau (50) de forme cylindrique, est monté sur cet organe
d'une façon analogue à celle représentée sur la figure 1 et
présente une collerette ou prolonge~ent latéral (51) dont le
rebord (52) visible figure 7 vient se verrouiller sous un
10 crochet (53) solidaire d'une lame élastique (54) lorsque le
noyau (50) a été attiré par la culasse (22). :.
... .
Ici encore un organe (55) commandé à la main permet
de libérer le noyau par déformation de la lame élastique,
pour lui redonner sa position de repos ; cette position est
15 ici obtenue par l'effort élastique exercé par le ressort
(56) qui place la collerette contre une surface d'appui (57)
du bâti, voir figure 7.
Dans la variante, représentée à la figure 8 et plus
partlculièrement applicable à un appareil faisant usage d'un
20 percuteur et d'une tige de poussée, le percuteur (59) soli-
daire du noyau (50) peut être tubulaire sur toute sa
longueur, entourer la tige de poussée (118) et se prolonger
jusqu'au voisinage du pont de contact. Le dispositif
d'accrochage peut être identique à celui illustré à la
25 figure 7.
Dans les figures 6 à 8, l'extrémité (58) de la
palette opposée à l'axe de pivotage est associée de façon
connue à l'organe d'actionnement (60) d'un interrupteur (61)
qui devra interrompre le courant circulant dans la bobine
~
.~
':
(21) de l'électro-aimant de manoeuvre, lorsque le courant
circulant dans le circuit principal atteindra par exemple
dix fois l'intensité nominale de l'appareil~
Cette palette a donc pour fonction de confirmer par
5 coupure du courant d'alimentation de l'électro-aimant de
commande la séparation des contacts fixes et mobiles lorsque
celle-ci a été provoquée par l'action du percuteur, ainsi
que d'obtenir la séparation des contacts sur les pôles
n7ayant pas été soumis à la forke surintensité qui a
10 provoqué le déclenchement.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure
10, où les organes ayant les mêmes fonctions que dans les
exemples précédents, sont affectés des mêmes repères, la
culasse (22), le bobinage (23), la palette (47) et le noyau
15 (50) ne sont pas disposés dans l'axe de l'organe unique (48)
faisant office de tige de poussée et de percuteur.
Cet organe présente entre ses extrémités, placées
comme ci-dessus dans l'axe entre le pont de contact (28) et
l'armature (3), une encoche ou ouverture (63) dans laquelle
20 pénètre l'extrémité (58) de la palette.
Ici encore, pour des intensités suffisamment
élevées, le noyau (50) fait basculer la palette (47) pour
provoquer le soulèvement du pont par l'intermédiaire dé
l'organe (48), et conserve sa position attirée par l'accro-
25 chage du rebord ~51) sous le crochet de la lame élastique(54).
- 13 -
