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EP3809440B1 - Appareil de protection d'une installation électrique en courant alternatif - Google Patents

Appareil de protection d'une installation électrique en courant alternatif Download PDF

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Publication number
EP3809440B1
EP3809440B1 EP20202250.5A EP20202250A EP3809440B1 EP 3809440 B1 EP3809440 B1 EP 3809440B1 EP 20202250 A EP20202250 A EP 20202250A EP 3809440 B1 EP3809440 B1 EP 3809440B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
relay coil
connection point
circuit
triggering
connection terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20202250.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3809440A1 (fr
Inventor
Dany MASSE
Geoffroy Bouteloup
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Legrand SNC
Legrand France SA
Original Assignee
Legrand SNC
Legrand France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Legrand SNC, Legrand France SA filed Critical Legrand SNC
Priority to PL20202250T priority Critical patent/PL3809440T3/pl
Publication of EP3809440A1 publication Critical patent/EP3809440A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3809440B1 publication Critical patent/EP3809440B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
    • H01H71/125—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit characterised by sensing elements, e.g. current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
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    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
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    • H01H71/2481—Electromagnetic mechanisms characterised by the coil design
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/74—Means for adjusting the conditions under which the device will function to provide protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/60—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism cartridge type, e.g. screw-in cartridge
    • H01H73/64—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism cartridge type, e.g. screw-in cartridge having only electromagnetic release

Definitions

  • the invention relates to devices for protecting an alternating current electrical installation.
  • the electrical apparatus 10 shown in the figure 1 has a generally parallelepipedal shape.
  • main faces respectively a left face 11 and a right face 12, and side faces extending from one to the other of the main faces 11 and 12, namely a rear face 13, an upper face 14 , a front face 15 and a bottom face 16.
  • the rear face 13 has a notch 17 for mounting the device 10 on a standard support rail with an ⁇ profile (not shown).
  • the front face 15 has, in a central position, over approximately half of its length, a nose 18 having a lever 19.
  • the device 10 is of the modular type, that is to say that in addition to its generally parallelepipedic shape, its width (distance between the two main faces 11 and 12) is a multiple of a standardized value, known as the name "module", which is of the order of 18 mm.
  • the device 10 has a width of one module.
  • the device 10 is configured, in accordance with the modular format, to belong to a row of modular devices arranged side by side by being fixed from behind on the support rail arranged horizontally.
  • the upper face 14 has two insertion orifices 20 and 21 respectively giving access to a connection terminal 22 and to a connection terminal 23.
  • the orifice 20 and the terminal 22 are located on the left.
  • Port 21 and terminal 23 are located on the right.
  • the lower face 16 has two orifices for introduction, a first orifice and a second orifice respectively giving access to a connection terminal 26 and to a connection terminal 27.
  • the first orifice and the terminal 26 are located on the left.
  • the second port and terminal 27 are located on the right.
  • connection terminals 22, 23, 26 and 27 is designed to receive a stripped end section of an electric cable or a tooth of a comb for horizontal distribution of electricity whose pitch (distance between two successive teeth ) is one modulus.
  • terminals 22 and 23 located at the top are intended to be connected to the two poles of an electricity distribution network while the two terminals 26 and 27 located at the bottom are intended to be connected to an installation circuit electrical to be protected.
  • the device 10 is a differential circuit breaker with a protected pole, that is to say having an electrical circuit operating a detection of short-circuit and overcurrent in the path circuit of the protected pole (circuit breaker function) and operating a detection the difference in intensity of the current flowing in the path circuit of the protected pole and in the path circuit of the unprotected pole (differential function).
  • terminal 22 and terminal 26 located on the left are provided for the pole of the electrical installation to be protected, which is a phase, while terminal 23 and terminal 27 located on the right are provided for the pole of the unprotected electrical installation, which is the neutral.
  • the current path circuit between the terminals 22 and 26 located on the left comprises in series a magnetic trip device 30, a fixed contact 31, a moving contact 32, a thermal trip device 33 and a winding 34 forming part of a transformer 35 for detecting differential fault.
  • the path circuit between the terminals 23 and 27 located on the right comprises in series a fixed contact 36, a movable contact 37 and a winding 38 forming part of the transformer 35 for detecting differential fault.
  • the transformer 35 further comprises the winding 34 of the tracking circuit between the terminals 22 and 26 located on the left and the winding 38 of the tracking circuit between the terminals 23 and 27 located on the right, which form the primary windings , a secondary winding 39, and an annular armature (magnetic circuit) 40 around which the secondary winding 39 and the primary windings 34 and 38 are made.
  • the secondary winding 39 of the transformer 35 is connected by two electrical conductors 41 and 42 to an electronic card 43.
  • the magnetic trigger member 30 is part of a compact member 44 further comprising a trigger relay 45.
  • the electronic card 43 is connected on the one hand by two conductors 28 and 29 respectively to the terminal 22 and to the terminal 23 and on the other hand by two conductors 46 and 47 to the trigger relay 45.
  • the device 10 includes a mechanism 50, generally called a lock.
  • the lever 19 located outside the device 10 allows manual action on the lock 50.
  • the magnetic trip device 30, the thermal trip device 33 and the assembly formed by the trip relay 45 connected to the electronic card 43 are configured to act on the lock 50 if necessary.
  • the lock 50 has two stable positions, respectively a sectioning position where the two movable contacts 32 and 37 are each away from the corresponding fixed contacts 31 and 36 and an engagement position where each of the two movable contacts 32 and 37 is resting on the fixed contacts 31 and 36 corresponding.
  • the lever 19, projecting from the front face 15, makes it possible to act manually on the lock 50 to pass from the cut-off position to the engagement position or vice versa.
  • the magnetic tripping device 30, the thermal tripping device 33 and the tripping relay 45 are configured to automatically act on the lock 50 to pass from the engagement position to the sectioning position when tracking conditions occur. pre-determined currents.
  • the magnetic trip device 30 acts on the lock 50 in the event of a short-circuit, the thermal trip device 33 acts in the event of prolonged overcurrent and the trip relay 45 acts in the event of a differential fault.
  • the magnetic trip member 30 is formed by a coil arranged around a core controlling a striker acting in the event of a short-circuit on the lock 50.
  • the thermal trip member 33 is formed by a deforming bimetallic strip in the event of prolonged overcurrent and acting due to its deformation on the lock 50.
  • the tripping relay 45 which is part of the same compact member 44 as the magnetic tripping member 30, is formed by another coil arranged around the same moving core. This other coil is powered by electronic card 43 which reacts to the voltage supplied by secondary winding 39 of transformer 35 in the event of a difference between the current flowing in winding 34 and the current flowing in winding 38, that is to say in the event of a differential fault.
  • the tripping relay 45 When the tripping relay 45 is thus energized, it drives the mobile core which controls the striker acting on the lock 50 to trigger the passage from the engagement position to the cut-off position.
  • the embodiment of apparatus 10 illustrated in picture 3 is similar to that shown in the picture 2 except that it does not include the thermal trip device 33, the protection against prolonged overcurrents involving a current measuring transformer 202.
  • the transformer 202 includes an annular armature 203 surrounding a conductive element of the current flow circuit between the terminals 22 and 26 and comprises a winding 204 around the annular armature 203.
  • the winding 204 is connected to the electronic card 43 by two electrical conductors 205 and 206.
  • the card 43 reacts not only to the voltage supplied by the winding 39 of the transformer 35, but also to the voltage supplied by the winding 204 of the current measuring transformer 202.
  • transformer 202 is disposed between movable contact 32 and terminal 26, but while thermal trip device 33 is disposed between movable contact 32 and winding 34, transformer 202 is disposed between winding 34 and terminal 26.
  • the electronic card 43 reacts not only to the voltage supplied by the secondary winding 39 of the transformer 35, but also to the voltage supplied by the winding 204 of the transformer 202.
  • the electronic card 43 supplies the tripping relay 45, which drives the mobile core which controls the striker acting on the lock 50 to trigger the passage from the engagement position to the cut-off position.
  • the invention aims to provide a device for protecting an alternating current electrical installation that is similar but more convenient and economical to manufacture.
  • the invention is based on the observation that the trip relay coil can be used to sense the current flowing in the magnetic trip coil and therefore in the first tracking circuit, and that in addition this current sensor function of the tripping relay coil does not prevent the use of the tripping relay coil to drive the striker that comprises the compact member, provided that the powering of the tripping relay coil, with the mains voltage , to drive the striker, is preceded by the isolation of the prolonged overcurrent detector tripping relay coil, so as not to damage it.
  • the signal provided by the trip relay coil is representative of the current flowing in the magnetic trip coil because the magnetic trip coil and the trip relay coil are arranged around each other, and interact in consequence like the windings of a transformer, including in the absence of a specific coupling element such as a magnetic armature, the coupling between the two coils being able to take place solely by the surrounding air.
  • the device according to the invention is able to provide protection against prolonged overcurrents by not comprising any thermal trip device such as a bimetallic strip or specific current capture device. such as a current intensity measurement transformer.
  • the manufacture of the apparatus according to the invention is thus particularly simple, convenient and economical.
  • the device 100 for protecting an alternating current electrical installation is similar to the device 10 described in support of the figure 1 and 2 except that it does not include a thermal trip device 33 and does not include a differential fault detection transformer 35, that the electronic card 43 is replaced by an electronic circuit 43a and that the electronic circuit 43a is connected to the first current path circuit between the movable contact 32 and the connection terminal 26 by the conductor 48 and connected to the second current path circuit between the movable contact 37 and the connection terminal 27 by the conductor 49.
  • the apparatus 100 comprises a first incoming connection terminal 22 for a first electric pole, a second incoming connection terminal 23 for a second electric pole different from the first electric pole, a first starting connection terminal 26 for the first electric pole and a second starting connection terminal 27 for the second electric pole.
  • connection terminals 22, 23, 26, 27 is configured to receive a stripped end section of an electric cable or a tooth of a horizontal distribution comb.
  • the device 100 comprises a first current path circuit between the first incoming connection terminal 22 and the first outgoing connection terminal 26.
  • This first current path circuit comprises a fixed contact 31 and a moving contact 32.
  • the device 100 further comprises a second current flow circuit between the second incoming connection terminal 23 and the second outgoing connection terminal 27.
  • This second current path circuit comprises a fixed contact 36 and a movable contact 37.
  • a control mechanism 50 of the movable contact 32 and of the movable contact 37 comprises two stable positions, respectively a cut-off position and an engagement position.
  • the moving contact 32 In the disconnected position, the moving contact 32 is away from the fixed contact 31 and the moving contact 37 is away from the fixed contact 36.
  • the device 100 includes a handle 19 configured to act manually on the control mechanism 50 in order to pass from the disconnected position to the engagement position or from the engagement position to the disconnected position.
  • the protective device 100 comprises a compact member 44.
  • the compact member 44 includes a magnetic trigger member 30 and a trigger relay 45.
  • the compact member 44 is configured to act on the lock 50 in order to pass from the engagement position to the disconnected position when a short-circuit or a prolonged overcurrent occurs.
  • the magnetic trip member 30 is formed by a magnetic trip coil 51 arranged around a mobile core 103 controlling a striker 102 acting in the event of a short-circuit on the control mechanism 50.
  • Magnetic trip coil 51 forms a portion of the first current path circuit.
  • the magnetic trip coil 51 is located between the incoming connection terminal 22 and the fixed contact 31.
  • the trip relay 45 is formed by a trip relay coil 52 disposed around the movable core 103.
  • Trip relay coil 52 has a first end 110 and a second end 110a.
  • the magnetic trip coil 51 and the trip relay coil 52 are arranged around each other.
  • the magnetic trip coil 51 is arranged around the trip relay coil 52.
  • the transformation ratio is the ratio between the number of turns of the two windings.
  • the ratio between the number of turns of the trip relay coil 52 and the number of turns of the magnetic trip coil 51 is advantageous for the ratio between the number of turns of the trip relay coil 52 and the number of turns of the magnetic trip coil 51 to be between 100 and 500.
  • the electronic circuit 43a of the device 100 is connected to the trigger relay coil 52 by a conductor 46 and by a conductor 47.
  • conductor 46 is connected to end 110 and conductor 47 is connected to end 110a.
  • Electronic circuit 43a is configured to energize trip relay coil 52 when predetermined current path conditions representative of a prolonged overcurrent occur.
  • the electronic circuit 43a comprises a prolonged overcurrent detector 60 and a switching circuit 61.
  • the sustained overcurrent detector 60 is configured to determine the presence of current path conditions representative of a sustained overcurrent from the signal present at the ends 110 and 110a of the trip relay coil 52.
  • the prolonged overcurrent detector 60 is further configured to produce a detection signal when the predetermined current path conditions are present, that is to say in the event of a prolonged overcurrent, then after a predetermined period of time from producing the detection signal, to also produce an actuation signal.
  • the sustained overcurrent detector 60 and the switching circuit 61 are configured so that in the absence of the detection signal the switching circuit 61 connects the trip relay coil 52 to the sustained overcurrent detector 60 while isolating the trigger relay coil 52 from each of the incoming connection terminals 22, 23.
  • the switching circuit 61 isolates the trip relay coil 52 from the sustained overcurrent detector 60 and then, when the actuation signal becomes present, connects the trip relay coil 52 to each of the terminals of inlet connection 22 and 23.
  • Sustained overcurrent detector 60 is implemented by microcontroller 95 and interface 70.
  • Interface 70 is arranged between switching circuit 61 and an analog input port 67 of microcontroller 95.
  • the switching circuit 61 connects the interface 70 to the two ends 110 and 110a of the trigger relay coil 52 in the absence of the detection signal and isolates the interface 70 from the two ends 110 and 110a of the trigger relay coil. trigger 52 in the presence of the detection signal.
  • the interface 70 comprises two input connection points 74 and 75 that the switching circuit 61 connects or not respectively to the end 110 and to the end 110a of the coil 52 and an output connection point 76 connected to the analog input port 67 of microcontroller 95.
  • the input connection point 75 is connected to the reference pole of the direct current part of the electronic circuit 43a.
  • the switching circuit 61 connects the input connection point 75 to the end 110a of the coil 52, this end is brought to this reference pole.
  • Interface 70 is configured to provide analog input port 67 with an analog signal that can be used by microcontroller 95 and corresponding to the voltage present between the two ends 110 and 110a of trip relay coil 52.
  • the interface 70 comprises an amplifier 114 whose output is connected to the output connection point 76. Between the input connection point 74 and the + input of the amplifier 114 two resistors 116 and 117 are arranged in series . Between the reference pole (to which the input connection point 75 is brought) and the - input of the amplifier 114 is arranged a resistor 118. A capacitor 115 is arranged between the input connection point 75 and the sides of resistors 116 and 117 connected to each other. A resistor 119 is placed between the output of amplifier 114 and its - input. Resistors 120 and 121 are connected to each other. The + input of amplifier 114 is connected to the side of resistors 120 and 121 connected to each other. The other sides of the resistors 120 and 121 are connected respectively to the + pole and to the reference pole of the power supply of the electronic circuit 43a.
  • Resistor 116 and capacitor 115 make it possible to transform the current flowing in coil 52 into voltage and to operate low-pass filtering.
  • Resistors 117, 120 and 121 enable biasing of amplifier 114.
  • Resistors 118 and 119 are used to set the gain of amplifier 114.
  • the prolonged overcurrent detector 60 comprises in the microcontroller 95 a converter 71, a calculation unit 72 and a monitoring unit 73.
  • the converter 71 is connected to the analog port 67 of the microcontroller 95 and it is configured to produce digital values representative of the analog signal supplied by the interface 70.
  • Calculation unit 72 is configured to produce, from the digital values representative of the analog signal supplied by interface 70, digital values representative of the effective value of the intensity of the current flowing in magnetic tripping coil 51.
  • the calculation unit 72 is implemented by the conventional technique of calculating the effective value of a sinusoidal signal and by calibration.
  • the monitoring unit 73 of the rms value of the current flowing in the magnetic tripping coil 51 is configured to compare the digital values representative of the rms value I of the current intensity with a current intensity threshold “ threshold /” and if this threshold is exceeded for a predetermined duration “ threshold t ” to produce the detection signal.
  • the 73 monitoring unit here complies with French standard NF C15-100, which is largely harmonized with European standard HD 384, which describes the tripping time of circuit breakers but which incorporates bimetallic strip technology.
  • the monitoring unit 73 When the numerical values representing the effective value I of the current intensity are less than or equal to 1.13 times the threshold of current intensity for less than one hour, the monitoring unit 73 must not produce the detection signal.
  • the monitoring unit 73 When the digital values representing the effective value I of the current intensity are greater than or equal to 1.45 times the current intensity threshold, the monitoring unit 73 must produce a detection signal in less than one time.
  • the monitoring unit 73 responds to a single criterion, for example, when the numerical values representing the effective value I of the intensity of the current are equal to 1.2 times the intensity threshold, the unit monitoring 73 produces a detection signal in a few milliseconds, allowing the device to be triggered.
  • the detection signal produced by the monitoring unit 73 is available on a port 68 of the microcontroller 95.
  • the monitoring unit 73 At the end of a predetermined time after the start of the production of the detection signal, the monitoring unit 73 also produces an actuation signal, available on the port 69 of the microcontroller 95.
  • This predetermined duration depends on the components used and their reaction time, it is between 1ms and 10ms.
  • the microcontroller 95 also includes a port 66 on which the digital values produced by the calculation unit 72 are available.
  • Port 66 is connected to a communication device 96, here radiofrequency, to which are thus communicated the digital values produced by the calculation unit 72, namely the digital values representative of the effective value of the intensity of the current flowing in the magnetic tripping coil 51, i.e. the current flowing in the electrical installation or portion of electrical installation located between output terminals 26 and 27 of device 100.
  • the radiofrequency communication unit 96 allows remote monitoring, via a mobile application for example, of this current or of values deduced therefrom, in particular the electrical energy consumption of the installation or portion installation located between output terminals 26 and 27 of device 100.
  • device 100 communicates with a gateway making it possible to find the current consumption information on a cloud accessed by the mobile application.
  • the radiofrequency communication device 96 is replaced by a different communication device, for example wired or infrared, the device 100 then being provided with a corresponding port.
  • the switching circuit 61 comprises a first switching member 79, a second switching member 80, a third switching member 81 and a fourth switching member 82.
  • the first switching device 79 comprises a control connection point 87, a first connection point 83 connected by the conductor 48 and by tracks of the electronic circuit 43a to the starting connection terminal 26, and a second connection point 84 connected by conductor 46 and by tracks of electronic circuit 43a to first end 110 of trip relay coil 52 ( figure 6 ).
  • first switch member 79 assumes a blocked configuration where it isolates first end 110 of trip relay coil 52 from start connection terminal 26 .
  • the control connection point 87 is connected by tracks of the electronic circuit 43a to the port 69 of the microcontroller 95, on which the actuation signal is present or not.
  • the first switching element 79 In the presence of the predetermined signal at the control connection point 87, in this case the actuation signal, the first switching element 79 admits a conductive configuration where it connects the first end 110 of the trip relay coil 52 to the outgoing connection terminal 26.
  • the first connection point 83 In blocked configuration, the first connection point 83 is isolated from the second connection point 84 and in pass configuration, the first connection point 83 is connected to the second connection point 84.
  • the first switching device 79 comprises a transistor 97 and a thyristor 98.
  • the control connection point 87 is connected to the base of the transistor 97 whose collector is connected to the + pole of the power supply of the electronic circuit 43a and whose emitter is connected to one side of a first resistor and a second resistor, the other side of the first resistor being connected to the reference pole of the power supply and the other side of the second resistor being connected to the gate of the thyristor 98 whose anode is connected to the first connection point 83 and whose cathode is connected to the second connection point 84.
  • the transistor 97 In the presence of the actuation signal at the connection point 87, the transistor 97 is conductive between its collector and its emitter, which causes a signal to appear at the gate of the thyristor 98 which becomes conductive between its anode and its cathode.
  • the second switching device 80 comprises a control connection point 88, a first connection point 85 connected by the conductor 49 and by tracks of the electronic circuit 43a to the second starting connection terminal 27, and a second connection point 86 connected by conductor 47 and by traces of the electronic circuit 43a to the second end 110a of the trigger relay coil 52 ( figure 6 ).
  • the second switching element 80 assumes a blocked configuration where it isolates the second end 110a of the trip relay coil 52 from the starting connection terminal 27 .
  • the control connection point 88 is connected by tracks of the electronic circuit 43a to the port 69 of the microcontroller 95, on which the actuation signal is present or not.
  • the second switching element 80 In the presence of the predetermined signal at the control connection point 88, in this case the actuation signal, the second switching element 80 admits a conductive configuration where it connects the second end 110a of the trip relay coil 52 to the outgoing connection terminal 27.
  • the first connection point 85 In blocked configuration, the first connection point 85 is isolated from the second connection point 86 and in pass configuration, the first connection point 85 is connected to the second connection point 86.
  • the second supply switching device 80 comprises a transistor 97 and a thyristor 98.
  • the control connection point 88 is connected to the base of the transistor 97 whose collector is connected to the + pole of the power supply of the electronic circuit 43a and whose emitter is connected to one side of a first resistor and a second resistor, the other side of the first resistor being connected to the reference pole of the power supply and the other side of the second resistor being connected to the gate of the thyristor 98 whose anode is connected to the first connection point 85 and whose cathode is connected to the second connection point 86.
  • the transistor 97 In the presence of the actuation signal at the connection point 88, the transistor 97 is conductive between its collector and its emitter, which causes a signal to appear at the gate of the thyristor 98 which becomes conductive between its anode and its cathode.
  • thyristors 98 places the ends of trip relay coil 52 at mains voltage, striker 102 is driven, latch 50 places movable contacts 32 and 37 away from stationary contacts 31 and 36, which at the same time isolates the trip relay coil 52 from the network.
  • the third switching device 81 comprises a control connection point 93, a first connection point 89 connected by the conductor 46 and by the tracks of the electronic circuit 43a to the first end 110 of the tripping relay coil 52, and a second connection point 90 connected by tracks of the electronic circuit 43a to the input connection point 74 of the interface 70.
  • the third switching element 81 assumes a conductive configuration where the first end 110 of the trip relay coil 52 is connected to the prolonged overcurrent detector 60, here at the input connection point 74.
  • the control connection point 93 is connected by tracks of the electronic circuit 43a to the port 68 of the microcontroller 95, on which the detection signal is present or not.
  • the third switching element 81 admits a blocked configuration where the first end 110 of the trip relay coil 52 is isolated from the detector of prolonged overcurrent 60.
  • connection point 89 In pass configuration, the first connection point 89 is connected to the second connection point 90 and in blocked configuration, the first connection point 89 is isolated from the second connection point 90.
  • the third switching device 81 includes a transistor 99.
  • connection point 93 is connected to one side of a first resistor as well as to one side of a second resistor, the other side of the first resistor being connected to the reference pole of the power supply and the other side of the second resistor being connected to the base of transistor 99.
  • Connection point 89 is connected to the collector of transistor 99 and connection point 90 is connected to the emitter of transistor 99.
  • transistor 99 In the absence of the detection signal at connection point 93, transistor 99 is on, the absence of the detection signal being a high voltage level at connection point 93.
  • transistor 99 In the presence of the detection signal at connection point 93, transistor 99 is off, the presence of the detection signal being a low voltage level at connection point 93.
  • the fourth switching device 82 comprises a control connection point 94, a first connection point 91 connected by the conductor 47 and by the tracks of the electronic circuit 43a to the second end 110a of the trip relay coil 52, and a second point of connection 92 connected by tracks of the electronic circuit 43a to the input connection point 75 of the interface 70.
  • the fourth switching element 82 assumes a conductive configuration where the second end 110a of the trip relay coil 52 is connected to the prolonged overcurrent detector 60, here at entry connection point 75.
  • the control connection point 94 is connected by tracks of the electronic circuit 43a to the port 68 of the microcontroller 95, on which the detection signal is present or not.
  • the fourth switching element 82 assumes a blocked configuration where the second end 110a of the trip relay coil 52 is isolated from the detector of prolonged overcurrent 60.
  • the first connection point 91 is connected to the second connection point 92 and in the blocked configuration, the first connection point 91 is isolated from the second connection point 92.
  • the fourth switching device 82 includes a transistor 99.
  • connection point 94 is connected to one side of a first resistor as well as to one side of a second resistor, the other side of the first resistor being connected to the reference pole of the power supply and the other side of the second resistor being connected to the base of transistor 99.
  • Connection point 91 is connected to the collector of transistor 99 and connection point 92 is connected to the emitter of transistor 99.
  • transistor 99 In the absence of the detection signal at connection point 94, transistor 99 is on.
  • the compact member 44 comprises a coil 101, a guide 107, a spring 108, an insulation sheath 111 and connection rods 125 and 125a here implementing the conductors 46 and 47.
  • the trip relay coil 52 is wound around the coil 101 of insulating plastics material, which is generally tubular in shape with a flange at the end seen at the bottom in the drawings and, on the side seen at the top, a collar combined with housings each provided for one of the ends of the coil 52 and one of the rods 125 and 125a.
  • Isolation sheath 111 is disposed between magnetic trip coil 51 and trip relay coil 52.
  • the core 103, the striker 102, the spring 108 and the guide 107 are housed in the internal space of the bobbin 101.
  • the core 103 is generally cylindrical in shape.
  • a housing 104 is provided in one of its end portions.
  • Core 103 is slidably mounted in coil 101.
  • the guide 107 is mounted fixed in the coil 101, on one of its ends.
  • An emerging bore 113 is formed in the guide 107.
  • the striker 102 is formed by a body 106 in the form of a rod and by a head 105 located at one end of the rod and beyond it.
  • Housing 104 is configured to receive head 105 of striker 102. Bore 113 of guide 107 is configured to receive rod 106.
  • the spring 108 is arranged around the rod 106 of the striker 102.
  • connecting rod 125 is arranged between the end 110 of the trip relay coil 52 and the electronic circuit 43a (see in particular the figure 13 ). Likewise, connecting rod 125a is disposed between end 110a of trip relay coil 52 and electronic circuit 43a.
  • the mechanical and electrical connection part 112 which is made of relatively rigid conductive material, is used to mount the compact member 44 on the housing of the device 100 and to implement the electrical connection between the magnetic tripping coil 51 and the fixed contact 31.
  • the core 103 is held away from the guide 107 by the spring 108.
  • the flux created by the coil 51 or the coil 52 acts on the core 103 to cause it to slide in the bore 113, against the spring 108, towards the guide 107, which drives the striker 102 by protruding its rod 106 which then acts on the control mechanism 50.
  • the compact member 44 and the lock 50 straddle an insulating partition 109.
  • This partition 109 is provided between the path circuit of the protected pole (between terminals 22 and 26) and the unprotected pole circuit (between terminals 23 and 27).
  • the device 100 further comprises a differential fault detection transformer 35, the electronic circuit 43a is replaced by an electronic circuit 43d and the assembly formed by the tripping relay 45 connected to the electronic circuit 43d is further configured to act on the lock 50 not only in the event of prolonged overcurrent but also in the event of a differential fault.
  • the current path circuit between the terminals 22 and 26 comprises in series the magnetic triggering member 30, the fixed contact 31, the movable contact 32 and a winding 34 forming part of the transformer 35 and the path circuit between the terminals 23 and 27 comprises in series the fixed contact 36, the movable contact 37 and a winding 38 forming part of the transformer 35 for detecting differential fault.
  • the transformer 35 comprises, in addition to the winding 34 and the winding 38, a secondary winding 39 and an annular armature 40 around which are made the secondary winding 39 and the primary windings 34 and 38.
  • the secondary winding 39 is connected by two conductors 41, 42 to the electronic circuit 43d which processes the differential fault signal supplied by the transformer 35 also of the signal representative of the intensity of the current supplied by the coil 52.
  • the electronic circuit 43d is similar to the electronic circuit 43a except that the prolonged overcurrent detector 60 is replaced by an assembly formed by the interface 70, by the converter 71, by the unit of calculation 72, by the monitoring unit 73, this assembly being used to determine the effective value of the intensity of the current flowing in the magnetic tripping coil 51; and except that it further comprises a switching interface 63 which produces the signals to which the switching circuit 61 responds.
  • Switching interface 63 comprises two connection points 170 and 171 respectively connected by conductors 42 and 41 to secondary winding 39 of transformer 35 and two output connection points 168 and 169 each connected to switching circuit 61.
  • the output connection point 168 is connected to the control connection points 93 and 94, respectively of the third switching device 81 and fourth switching device 82; and the output connection point 169 is connected to the control connection points 87 and 88, respectively of the first switching element 79 and the second switching element 80.
  • the interface 63 When a differential fault signal is supplied by the transformer 35 on the conductors 41 and 42, the interface 63 produces in response a detection signal transmitted to the third switching device 81 and to the fourth switching device 82 then produces a signal of actuation transmitted to the first switching member 79 and to the second switching member 80.
  • the protection device has a different width and/or a different number of poles, for example a four-pole device with a width of four modules comprising four terminals in the upper part and four terminals in the lower part.

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Description

  • L'invention a trait aux appareils de protection d'une installation électrique en courant alternatif.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Il est connu de l'état de la technique, notamment par la demande de brevet français 3 046 289 , des appareils de protection d'une installation électrique en courant alternatif tels que représentés sur les figures 1 à 3 des dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un tel appareil de protection connu, prise de droite, en haut et en avant de cet appareil ;
    • la figure 2 montre de façon très schématique le circuit électrique d'un premier mode de réalisation de l'appareil connu et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique ; et
    • la figure 3 montre de façon très schématique le circuit électrique d'un second mode de réalisation de l'appareil connu et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique.
  • L'appareil électrique 10 montré sur la figure 1 a une forme globalement parallélépipédique.
  • Il présente deux faces principales, respectivement une face gauche 11 et une face droite 12, et des faces latérales s'étendant de l'une à l'autre des faces principales 11 et 12, à savoir une face arrière 13, une face supérieure 14, une face avant 15 et une face inférieure 16.
  • La face arrière 13 présente une échancrure 17 pour le montage de l'appareil 10 sur un rail de support normalisé à profil en Ω (non représenté).
  • La face avant 15 présente, en position centrale, sur à peu près la moitié de sa longueur, un nez 18 présentant une manette 19.
  • Ici, l'appareil 10 est du type modulaire, c'est-à-dire qu'outre sa forme globalement parallélépipédique, sa largeur (distance entre les deux faces principales 11 et 12) est un multiple d'une valeur normalisée, connue sous le nom de « module », qui est de l'ordre de 18 mm.
  • Ici, l'appareil 10 a une largeur d'un module.
  • L'appareil 10 est configuré, conformément au format modulaire, pour appartenir à une rangée d'appareils modulaires disposés côte-à-côte en étant fixés par l'arrière sur le rail de support disposé horizontalement.
  • La face supérieure 14 présente deux orifices d'introduction 20 et 21 donnant accès respectivement à une borne de raccordement 22 et à une borne de raccordement 23. L'orifice 20 et la borne 22 sont situés à gauche. L'orifice 21 et la borne 23 sont situés à droite.
  • De même, la face inférieure 16 présente deux orifices d'introduction, un premier orifice et un deuxième orifice donnant accès respectivement à une borne de raccordement 26 et à une borne de raccordement 27. Le premier orifice et la borne 26 sont situés à gauche. Le deuxième orifice et la borne 27 sont situés à droite.
  • Chacune des bornes de raccordement 22, 23, 26 et 27 est prévue pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale de l'électricité dont le pas (entraxe entre deux dents successives) est d'un module.
  • Ici, les bornes 22 et 23 situées en haut sont prévues pour être raccordées aux deux pôles d'un réseau de distribution de l'électricité tandis que les deux bornes 26 et 27 situées en bas sont prévues pour être raccordées à un circuit d'installation électrique à protéger.
  • L'appareil 10 est un disjoncteur différentiel à un pôle protégé, c'est-à-dire ayant un circuit électrique opérant une détection de court-circuit et de surintensité dans le circuit de cheminement du pôle protégé (fonction disjoncteur) et opérant une détection de différence d'intensités du courant circulant dans le circuit de cheminement du pôle protégé et dans le circuit de cheminement du pôle non protégé (fonction différentielle).
  • Ici, la borne 22 et la borne 26 situées à gauche sont prévues pour le pôle de l'installation électrique à protéger, qui est une phase, tandis que la borne 23 et la borne 27 situées à droite sont prévues pour le pôle de l'installation électrique non protégé, qui est le neutre.
  • Le circuit de cheminement de courant entre les bornes 22 et 26 situées à gauche comporte en série un organe de déclenchement magnétique 30, un contact fixe 31, un contact mobile 32, un organe de déclenchement thermique 33 et un enroulement 34 faisant partie d'un transformateur 35 de détection de défaut différentiel.
  • Le circuit de cheminement entre les bornes 23 et 27 situées à droite comporte en série un contact fixe 36, un contact mobile 37 et un enroulement 38 faisant partie du transformateur 35 de détection de défaut différentiel.
  • Le transformateur 35 comporte, en outre de l'enroulement 34 du circuit de cheminement entre les bornes 22 et 26 situées à gauche et de l'enroulement 38 du circuit de cheminement entre les bornes 23 et 27 situées à droite, qui forment les enroulements primaires, un enroulement secondaire 39, et une armature annulaire (circuit magnétique) 40 autour de laquelle sont effectuées l'enroulement secondaire 39 et les enroulements primaires 34 et 38.
  • L'enroulement secondaire 39 du transformateur 35 est relié par deux conducteurs électriques 41 et 42 à une carte électronique 43.
  • Ici, l'organe de déclenchement magnétique 30 fait partie d'un organe compact 44 comportant en outre un relais de déclenchement 45. La carte électronique 43 est reliée d'une part par deux conducteurs 28 et 29 respectivement à la borne 22 et à la borne 23 et d'autre part par deux conducteurs 46 et 47 au relais de déclenchement 45.
  • Pour commander les contacts mobiles 32 et 37, l'appareil 10 comporte un mécanisme 50, en général appelé serrure.
  • La manette 19 située à l'extérieur de l'appareil 10 permet d'agir manuellement sur la serrure 50.
  • L'organe de déclenchement magnétique 30, l'organe de déclenchement thermique 33 et l'ensemble formé par le relais de déclenchement 45 relié à la carte électronique 43 sont configurés pour agir si besoin sur la serrure 50.
  • La serrure 50 a deux positions stables, respectivement une position de sectionnement où les deux contacts mobiles 32 et 37 sont chacun à l'écart des contacts fixes 31 et 36 correspondants et une position d'enclenchement où chacun des deux contacts mobiles 32 et 37 est en appui sur les contacts fixes 31 et 36 correspondants.
  • La manette 19, en saillie de la face avant 15, permet d'agir manuellement sur la serrure 50 pour passer de la position de sectionnement à la position d'enclenchement ou inversement.
  • L'organe de déclenchement magnétique 30, l'organe de déclenchement thermique 33 et le relais de déclenchement 45 sont configurés pour agir automatiquement sur la serrure 50 pour passer de la position d'enclenchement à la position de sectionnement quand se produisent des conditions de cheminement de courant prédéterminées.
  • L'organe de déclenchement magnétique 30 agit sur la serrure 50 en cas de court-circuit, l'organe de déclenchement thermique 33 agit en cas de surintensité prolongée et le relais de déclenchement 45 agit en cas de défaut différentiel.
  • En pratique, l'organe de déclenchement magnétique 30 est formé par une bobine disposée autour d'un noyau commandant un percuteur agissant en cas de court-circuit sur la serrure 50. L'organe de déclenchement thermique 33 est formé par un bilame se déformant en cas de surintensité prolongée et agissant du fait de sa déformation sur la serrure 50. Le relais de déclenchement 45, qui fait partie du même organe compact 44 que l'organe de déclenchement magnétique 30, est formé par une autre bobine disposée autour d'un même noyau mobile. Cette autre bobine est alimentée par la carte électronique 43 qui réagit à la tension fournie par l'enroulement secondaire 39 du transformateur 35 en cas de différence entre l'intensité circulant dans l'enroulement 34 et l'intensité circulant dans l'enroulement 38, c'est-à-dire en cas de défaut différentiel. Lorsque le relais de déclenchement 45 est ainsi alimenté, il entraîne le noyau mobile qui commande le percuteur agissant sur la serrure 50 pour déclencher le passage de la position d'enclenchement à la position de sectionnement.
  • Le mode de réalisation de l'appareil 10 illustré sur la figure 3 est semblable à celui illustré sur la figure 2 si ce n'est qu'il ne comporte pas l'organe de déclenchement thermique 33, la protection contre les surintensités prolongées faisant intervenir un transformateur de mesure d'intensité 202.
  • Le transformateur 202 comporte une armature annulaire 203 entourant un élément conducteur du circuit de cheminement de courant entre les bornes 22 et 26 et comporte un enroulement 204 autour de l'armature annulaire 203.
  • L'enroulement 204 est relié à la carte électronique 43 par deux conducteurs électriques 205 et 206. La carte 43 réagit non seulement à la tension fournie par l'enroulement 39 du transformateur 35, mais aussi à la tension fournie par l'enroulement 204 du transformateur de mesure d'intensité 202.
  • Tout comme l'organe de déclenchement thermique 33, le transformateur 202 est disposé entre le contact mobile 32 et la borne 26, mais alors que l'organe de déclenchement thermique 33 est disposé entre le contact mobile 32 et l'enroulement 34, le transformateur 202 est disposé entre l'enroulement 34 et la borne 26.
  • Ici, la carte électronique 43 réagit non seulement à la tension fournie par l'enroulement secondaire 39 du transformateur 35, mais aussi à la tension fournie par l'enroulement 204 du transformateur 202.
  • En cas de surintensité prolongée, la carte électronique 43 alimente le relais de déclenchement 45, ce qui entraîne le noyau mobile qui commande le percuteur agissant sur la serrure 50 pour déclencher le passage de la position d'enclenchement à la position de sectionnement.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'invention vise à fournir un appareil de protection d'une installation électrique en courant alternatif semblable mais plus commode et économique à fabriquer.
  • L'invention propose à cet effet un appareil de protection d'une installation électrique en courant alternatif, ayant une première borne de raccordement d'arrivée pour un premier pôle électrique, une deuxième borne de raccordement d'arrivée pour un deuxième pôle électrique différent du premier pôle électrique et une borne de raccordement de départ pour le premier pôle électrique, chaque dite borne de raccordement étant configurée pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale ; lequel appareil comporte :
    • un premier circuit de cheminement de courant entre la première borne de raccordement d'arrivée et la borne de raccordement de départ, comportant un contact fixe et un contact mobile ;
    • un mécanisme de commande du contact mobile ayant deux positions stables, respectivement une position de sectionnement où le contact mobile est à l'écart du contact fixe et une position d'enclenchement où le contact mobile est en appui sur le contact fixe ;
    • une manette pour agir manuellement sur le mécanisme de commande afin de passer de la position de sectionnement à la position d'enclenchement ou de la position d'enclenchement à la position de sectionnement ;
    • un organe compact comportant un organe de déclenchement magnétique et un relais de déclenchement, ledit organe de déclenchement magnétique étant formé par une bobine de déclenchement magnétique disposée autour d'un noyau mobile commandant un percuteur agissant en cas de court-circuit sur le mécanisme de commande et formant une portion du premier circuit de cheminement du courant, ledit relais de déclenchement étant formé par une bobine de relais de déclenchement disposée autour dudit noyau mobile, la bobine de déclenchement magnétique et la bobine de relais de déclenchement étant disposées l'une autour de l'autre ;
    • un circuit électronique relié à la bobine de relais de déclenchement, ledit circuit électronique étant configuré pour alimenter ladite bobine de relais de déclenchement quand se produisent des conditions de cheminement de courant prédéterminées représentatives d'une surintensité prolongée ;
    caractérisé en ce que ledit circuit électronique comporte un détecteur de surintensité prolongée configuré pour déterminer la présence desdites conditions de cheminement de courant à partir du signal présent aux extrémités de ladite bobine de relais de déclenchement et pour produire un signal de détection lorsque lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont présentes ; et comporte un circuit de commutation avec ledit détecteur de surintensité prolongée et ledit circuit de commutation qui sont configurés pour qu'en l'absence dudit signal de détection le circuit de commutation relie la bobine de relais de déclenchement au détecteur de surintensité prolongée alors qu'il isole la bobine de relais de déclenchement de chacune desdites bornes de raccordement d'arrivée, et pour qu'en présence dudit signal de détection le circuit de commutation isole la bobine de relais de déclenchement du détecteur de surintensité prolongée puis relie la bobine de relais de déclenchement à chacune desdites bornes de raccordement d'arrivée.
  • L'invention est basée sur l'observation que la bobine de relais de déclenchement peut servir à capter le courant circulant dans la bobine de déclenchement magnétique et donc dans le premier circuit de cheminement, et qu'au surplus cette fonction de capteur de courant de la bobine de relais de déclenchement n'empêche pas l'utilisation de la bobine de relais de déclenchement pour entraîner le percuteur que comporte l'organe compact, dès lors que l'alimentation de la bobine de relais de déclenchement, avec la tension du réseau, pour entraîner le percuteur, est précédée de l'isolation de la bobine de relais de déclenchement du détecteur de surintensité prolongée, afin de ne pas endommager celui-ci.
  • Le signal fourni par la bobine de relais de déclenchement est représentatif du courant circulant dans la bobine de déclenchement magnétique du fait que la bobine de déclenchement magnétique et la bobine de relais de déclenchement sont disposées l'une autour de l'autre, et interagissent en conséquence comme les enroulements d'un transformateur, y compris en l'absence d'élément spécifique de couplage tel qu'une armature magnétique, le couplage entre les deux bobines pouvant s'effectuer uniquement par l'air environnant.
  • Contrairement aux appareils antérieurs, y compris celui décrit cidessus, l'appareil selon l'invention est en mesure d'opérer une protection contre les surintensités prolongées en ne comportant ni organe de déclenchement thermique tel qu'un bilame ni organe spécifique de capture de courant tel qu'un transformateur de mesure d'intensité de courant.
  • La fabrication de l'appareil selon l'invention est ainsi particulièrement simple, commode et économique.
  • Selon des caractéristiques avantageuses :
    • le détecteur de surintensité est mis en œuvre par un convertisseur analogique-numérique, par une unité de calcul et par et par une interface disposée entre ledit circuit de commutation et le convertisseur, avec ledit circuit de commutation qui relie l'interface aux deux extrémités de la bobine de relais de déclenchement en l'absence dudit signal de détection et qui isole l'interface des deux extrémités de la bobine de relais de déclenchement en présence dudit signal de détection, ladite interface étant configurée pour fournir à un port d'entrée du convertisseur un signal analogique exploitable par ledit convertisseur et correspondant à la tension présente entre les deux extrémités de ladite bobine de relais de déclenchement ;
    • le détecteur de surintensité comporte dans un microcontrôleur: le convertisseur analogique-numérique relié audit port analogique et configuré pour produire des valeurs numériques représentatives du signal analogique fourni par ladite interface, une unité de calcul configurée pour produire, à partir desdites valeurs numériques représentatives du signal analogique fourni par ladite interface, des valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant circulant dans ladite bobine de déclenchement magnétique ; et une unité de surveillance de la valeur efficace du courant circulant dans ladite bobine de déclenchement magnétique, configurée pour comparer lesdites valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant à un seuil d'intensité de courant et pour produire ledit signal de détection si ledit seuil d'intensité de courant est dépassé pendant une durée prédéterminée ;
    • ledit microcontrôleur est en outre relié à un organe de communication et configuré pour communiquer audit organe de communication lesdites valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant produites par ladite unité de calcul ;
    • l'organe de communication est un organe de communication radiofréquence ;
    • ledit circuit de commutation comporte :
      • un premier organe de commutation comportant un point de connexion de commande et relié d'une part à la première borne de raccordement d'arrivée et d'autre part à une première extrémité de la bobine de relais de déclenchement, admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration bloquée où il isole la première extrémité de la bobine de relais de déclenchement de la première borne de raccordement d'arrivée et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration passante où il relie la première extrémité de la bobine de relais de déclenchement à la première borne de raccordement d'arrivée ;
      • un deuxième organe de commutation comportant un point de connexion de commande et relié d'une part à la seconde borne de raccordement d'arrivée et d'autre part à une seconde extrémité de ladite bobine de relais de déclenchement, admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration bloquée où il isole la seconde extrémité de la bobine de relais de déclenchement de la seconde borne de raccordement d'arrivée et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration passante où il relie la seconde extrémité de la bobine de relais de déclenchement à la seconde borne de raccordement d'arrivée ;
      • un troisième organe de commutation comportant un point de connexion de commande et relié d'une part à la première extrémité de la bobine de relais de déclenchement et d'autre part au détecteur de surintensité prolongée, admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration passante où la première extrémité de la bobine de relais de déclenchement est reliée audit détecteur de surintensité prolongée et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration bloquée où la première extrémité de la bobine de relais de déclenchement est isolée dudit détecteur de surintensité prolongée ;
      • un quatrième organe de commutation comportant un point de connexion de commande et relié d'une part à la seconde extrémité de la bobine de relais de déclenchement et d'autre part au détecteur de surintensité prolongée, admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration passante où la seconde extrémité de la bobine de relais de déclenchement est reliée audit détecteur de surintensité prolongée et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande une configuration bloquée où la seconde extrémité de la bobine de relais de déclenchement est isolée dudit détecteur de surintensité prolongée ;
      • ledit détecteur de surintensité prolongée est configuré pour produire, au bout d'une durée prédéterminée à partir de la production dudit signal de détection, un signal d'actionnement, ledit circuit électronique étant configuré pour appliquer ledit signal de détection au point de connexion de commande du troisième organe de commutation et au point de connexion de commande du quatrième organe de commutation, et pour appliquer ledit signal d'actionnement au point de connexion de commande du premier organe de commutation et au point de connexion de commande du deuxième organe de commutation ;
      • le premier organe de commutation et le deuxième organe de commutation comportent chacun un transistor et un thyristor ;
      • le troisième organe de commutation et le quatrième organe de commutation comportent chacun un transistor ;
      • l'appareil de protection est au format modulaire, de forme généralement parallélépipédique avec deux faces principales, respectivement une face gauche et une face droite, et des faces latérales s'étendant de l'une à l'autre des faces principales, avec une largeur, c'est-à-dire l'écart entre la face gauche et la face droite égale à un nombre entier de fois une distance prédéterminée, appelée module ;
      • le rapport entre le nombre de spires de la bobine de relais de déclenchement et le nombre de spires de la bobine de déclenchement magnétique est compris entre 100 et 500 ; et/ou
      • ledit appareil a une deuxième borne de raccordement de départ pour le deuxième pôle électrique, ladite borne de raccordement de départ étant configurée pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale ; ledit appareil comportant un deuxième circuit de cheminement de courant entre la deuxième borne de raccordement d'arrivée et la deuxième borne de raccordement de départ.
    BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • On va maintenant poursuivre l'exposé de l'invention par la description d'exemples de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
    • [Fig. 1] la figure 1, déjà décrite, est une vue en perspective d'un appareil de protection connu, prise de droite, en haut et en avant de cet appareil;
    • [Fig. 2] la figure 2, déjà décrite, montre de façon très schématique le circuit électrique d'un premier mode de réalisation de l'appareil connu et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique;
    • [Fig. 3] la figure 3, déjà décrite, montre de façon très schématique le circuit électrique d'un second mode de réalisation de l'appareil connu et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique ;
    • [Fig. 4] la figure 4 montre de façon semblable aux figures 2 et 3 le circuit électrique d'un appareil selon l'invention et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique ;
    • [Fig. 5] la figure 5 est une représentation schématique du circuit électronique que comporte le circuit électrique de la figure 4 ;
    • [Fig. 6] la figure 6 montre de façon détaillée le premier organe de commutation et le deuxième organe de commutation du circuit électronique représenté sur la figure 5 ;
    • [Fig. 7] la figure 7 montre de façon détaillée le troisième organe de commutation et le quatrième organe de commutation du circuit électronique représenté sur la figure 5 ;
    • [Fig. 8] la figure 8 montre de façon détaillée l'interface que comporte le circuit électronique représenté sur la figure 5 ;
    • [Fig. 9] la figure 9 est un logigramme illustrant le fonctionnement de l'unité de surveillance mise en oeuvre dans le microcontrôleur que comporte le circuit électronique représenté sur la figure 5 ;
    • [Fig. 10] la figure 10 est une vue éclatée de l'organe compact et d'une pièce de liaison mécanique et électrique que comporte cet appareil ;
    • [Fig. 11] la figure 11 est une vue en perspective de cet organe compact et de cette pièce de liaison ;
    • [Fig. 12] la figure 12 est une vue en élévation-coupe de cet organe compact et de cette pièce de liaison ;
    • [Fig. 13] la figure 13 une vue en élévation prise à gauche de l'appareil selon l'invention dont on a enlevé la joue gauche du boîtier ;
    • [Fig.14] la figure 14 est une vue similaire à la figure 13 mais prise de droite ;
    • [Fig. 15] la figure 15 montre de façon semblable à la figure 4 une variante du circuit électrique de l'appareil selon l'invention et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique ; et
    • [Fig. 16] la figure 16 est une représentation schématique du circuit électronique que comporte le circuit électrique de la figure 15.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • D'une façon générale l'appareil 100 de protection d'une installation électrique en courant alternatif est semblable à l'appareil 10 décrit à l'appui des figures 1 et 2 si ce n'est qu'il ne comporte pas d'organe de déclenchement thermique 33 et ne comporte pas de transformateur de détection de défaut différentiel 35, que la carte électronique 43 est remplacée par un circuit électronique 43a et que le circuit électronique 43a est relié au premier circuit de cheminement du courant entre le contact mobile 32 et la borne de raccordement 26 par le conducteur 48 et relié au deuxième circuit de cheminement du courant entre le contact mobile 37 et la borne de raccordement 27 par le conducteur 49.
  • Pour simplifier, on a gardé pour l'appareil 100 les mêmes références numériques pour les éléments semblables à ceux de l'appareil 10.
  • L'appareil 100 comporte une première borne de raccordement d'arrivée 22 pour un premier pôle électrique, une deuxième borne de raccordement d'arrivée 23 pour un deuxième pôle électrique différent du premier pôle électrique, une première borne de raccordement de départ 26 pour le premier pôle électrique et une deuxième borne de raccordement de départ 27 pour le deuxième pôle électrique.
  • Chacune des bornes de raccordement 22, 23, 26, 27 est configurée pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale.
  • Tel que représenté sur la figure 4, l'appareil 100 comporte un premier circuit de cheminement de courant entre la première borne de raccordement d'arrivée 22 et la première borne de raccordement de départ 26.
  • Ce premier circuit de cheminement de courant comporte un contact fixe 31 et un contact mobile 32.
  • L'appareil 100 comporte en outre un deuxième circuit de cheminement de courant entre la deuxième borne de raccordement d'arrivée 23 et la deuxième borne de raccordement de départ 27.
  • Ce deuxième circuit de cheminement de courant comporte un contact fixe 36 et un contact mobile 37.
  • Un mécanisme de commande 50 du contact mobile 32 et du contact mobile 37 comporte deux positions stables, respectivement une position de sectionnement et une position d'enclenchement.
  • En position de sectionnement, le contact mobile 32 est à l'écart du contact fixe 31 et le contact mobile 37 est à l'écart du contact fixe 36.
  • En position d'enclenchement, le contact mobile 32 est en appui sur le contact fixe 31 et le contact mobile 37 est en appui sur le contact fixe 36.
  • L'appareil 100 comporte une manette 19 configurée pour agir manuellement sur le mécanisme de commande 50 afin de passer de la position de sectionnement à la position d'enclenchement ou de la position d'enclenchement à la position de sectionnement.
  • L'appareil de protection 100 comporte un organe compact 44.
  • L'organe compact 44 comporte un organe de déclenchement magnétique 30 et un relais de déclenchement 45.
  • L'organe compact 44 est configuré pour agir sur la serrure 50 afin de passer de la position d'enclenchement à la position de sectionnement quand se produit un court-circuit ou une surintensité prolongée.
  • Comme on le voit sur les figures 10 à 14, l'organe de déclenchement magnétique 30 est formé par une bobine de déclenchement magnétique 51 disposée autour d'un noyau mobile 103 commandant un percuteur 102 agissant en cas de court-circuit sur le mécanisme de commande 50.
  • La bobine de déclenchement magnétique 51 forme une portion du premier circuit de cheminement du courant. La bobine de déclenchement magnétique 51 se situe entre la borne de raccordement d'arrivée 22 et le contact fixe 31.
  • Le relais de déclenchement 45 est formé par une bobine de relais de déclenchement 52 disposée autour du noyau mobile 103.
  • La bobine de relais de déclenchement 52 est pourvue d'une première extrémité 110 et d'une seconde extrémité 110a.
  • La bobine de déclenchement magnétique 51 et la bobine de relais de déclenchement 52 sont disposées l'une autour de l'autre.
  • Ici, la bobine de déclenchement magnétique 51 est disposée autour de la bobine de relais de déclenchement 52.
  • Le fait que les deux enroulements que constituent la bobine 51 et la bobine 52 soient disposés l'un autour de l'autre produit un effet de transformateur, c'est-à-dire que le courant circulant dans la bobine 51 induit un courant dans la bobine 52 du fait du couplage électromagnétique des deux bobines par l'air.
  • Le rapport de transformation est le rapport entre le nombre de spires des deux enroulements.
  • Ici, il y a deux mille spires pour l'enroulement de la bobine du relais de déclenchement 52 et cinq spires pour la bobine de déclenchement magnétique 51, de sorte que le rapport de transformation est de 400.
  • D'une façon générale, il est avantageux que le rapport entre le nombre de spires de la bobine de relais de déclenchement 52 et le nombre de spires de la bobine de déclenchement magnétique 51 soit compris entre 100 et 500.
  • En effet, dans cette plage il est aisé d'avoir aussi bien le nombre de spires qui convient pour que la bobine de relais de déclenchement puisse jouer à la fois son rôle de capteur et son rôle d'actionneur, par exemple 1000 à 1500 spires, que le nombre de spires qui convient pour que la bobine de déclenchement magnétique puisse jouer à la fois son rôle d'excitation de la bobine de relais de déclenchement et son rôle d'actionneur, par exemple de 3 à 10 spires.
  • Le circuit électronique 43a de l'appareil 100 est relié à la bobine de relais de déclenchement 52 par un conducteur 46 et par un conducteur 47.
  • Plus précisément, comme on le voit sur la figure 6, le conducteur 46 est relié à l'extrémité 110 et le conducteur 47 est relié à l'extrémité 110a.
  • Le circuit électronique 43a est configuré pour alimenter la bobine de relais de déclenchement 52 quand se produisent des conditions de cheminement de courant prédéterminées représentatives d'une surintensité prolongée.
  • Comme visible sur la figure 5, le circuit électronique 43a comporte un détecteur de surintensité prolongée 60 et un circuit de commutation 61.
  • Le détecteur de surintensité prolongée 60 est configuré pour déterminer la présence des conditions de cheminement de courant représentatives d'une surintensité prolongée à partir du signal présent aux extrémités 110 et 110a de la bobine de relais de déclenchement 52.
  • Le détecteur de surintensité prolongée 60 est en outre configuré pour produire un signal de détection lorsque les conditions de cheminement de courant prédéterminées sont présentes, c'est-à-dire en cas de surintensité prolongée, puis au bout d'une durée prédéterminée à partir de la production du signal de détection, pour produire également un signal d'actionnement.
  • Le détecteur de surintensité prolongée 60 et le circuit de commutation 61 sont configurés pour qu'en l'absence du signal de détection le circuit de commutation 61 relie la bobine de relais de déclenchement 52 au détecteur de surintensité prolongée 60 alors qu'il isole la bobine de relais de déclenchement 52 de chacune des bornes de raccordement d'arrivée 22, 23.
  • En présence du signal de détection, le circuit de commutation 61 isole la bobine de relais de déclenchement 52 du détecteur de surintensité prolongée 60 puis, lorsque le signal d'actionnement devient présent, relie la bobine de relais de déclenchement 52 à chacune des bornes de raccordement d'arrivée 22 et 23.
  • Le détecteur de surintensité prolongée 60 est mis en œuvre par un microcontrôleur 95 et par une interface 70.
  • L'interface 70 est disposée entre le circuit de commutation 61 et un port d'entrée analogique 67 du microcontrôleur 95.
  • Le circuit de commutation 61 relie l'interface 70 aux deux extrémités 110 et 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 en l'absence du signal de détection et isole l'interface 70 des deux extrémités 110 et 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 en présence du signal de détection.
  • L'interface 70 comporte deux points de connexion d'entrée 74 et 75 que le circuit de commutation 61 relie ou non respectivement à l'extrémité 110 et à l'extrémité 110a de la bobine 52 et un point de connexion de sortie 76 relié au port d'entrée analogique 67 du microcontrôleur 95.
  • Comme visible sur la figure 5, le point de connexion d'entrée 75 est relié au pôle de référence de la partie en courant continu du circuit électronique 43a. Ainsi, lorsque le circuit de commutation 61 relie le point de connexion d'entrée 75 à l'extrémité 110a de la bobine 52, cette extrémité est portée à ce pôle de référence.
  • L'interface 70 est configurée pour fournir au port d'entrée analogique 67 un signal analogique exploitable par le microcontrôleur 95 et correspondant à la tension présente entre les deux extrémités 110 et 110a de la bobine de relais de déclenchement 52.
  • Tel que représenté sur la figure 8, l'interface 70 comporte un amplificateur 114 dont la sortie est reliée au point de connexion de sortie 76. Entre le point de connexion d'entrée 74 et l'entrée + de l'amplificateur 114 deux résistances 116 et 117 sont disposées en série. Entre le pôle de référence (auquel est porté le point de connexion d'entrée 75) et l'entrée - de l'amplificateur 114 est disposé une résistance 118. Un condensateur 115 est disposé entre le point de connexion d'entrée 75 et les côtés des résistances 116 et 117 reliés l'un à l'autre. Une résistance 119 est disposée entre la sortie de l'amplificateur 114 et son entrée -. Des résistances 120 et 121 sont reliées l'une à l'autre. L'entrée + de l'amplificateur 114 est reliée au côté des résistances 120 et 121 reliés l'un à l'autre. Les autres côtés des résistances 120 et 121 sont reliés respectivement au pôle + et au pôle de référence de l'alimentation du circuit électronique 43a.
  • La résistance 116 et le condensateur 115 permettent de transformer en tension le courant circulant dans la bobine 52 et d'opérer une filtration passebas.
  • Les résistances 117, 120 et 121 permettent la polarisation de l'amplificateur 114.
  • Les résistances 118 et 119 permettent de fixer le gain de l'amplificateur 114.
  • Le détecteur de surintensité prolongée 60 comporte dans le microcontrôleur 95 un convertisseur 71, une unité de calcul 72 et une unité de surveillance 73.
  • Le convertisseur 71 est relié au port analogique 67 du microcontrôleur 95 et il est configuré pour produire des valeurs numériques représentatives du signal analogique fourni par l'interface 70.
  • L'unité de calcul 72 est configurée pour produire, à partir des valeurs numériques représentatives du signal analogique fourni par l'interface 70, des valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant circulant dans la bobine de déclenchement magnétique 51.
  • En pratique, l'unité de calcul 72 est mise en œuvre par la technique conventionnelle de calcul de la valeur efficace d'un signal sinusoïdal et par étalonnage.
  • Comme on le voit sur la figure 9, l'unité de surveillance 73 de la valeur efficace du courant circulant dans la bobine de déclenchement magnétique 51 est configurée pour comparer les valeurs numériques représentatives de la valeur efficace I de l'intensité du courant à un seuil d'intensité de courant « seuil / » et si ce seuil est dépassé pendant une durée prédéterminée « seuil t » pour produire le signal de détection.
  • L'unité de surveillance 73 est ici conforme à la norme française NF C15-100 en grande partie harmonisée avec la norme européenne HD 384 décrit le temps de déclenchement des disjoncteurs mais qui intègrent la technologie du bilame.
  • Lorsque les valeurs numériques représentatives de la valeur efficace I de l'intensité du courant sont inférieures ou égales à 1,13 fois le seuil d'intensité du courant pendant moins d'une heure, l'unité de surveillance 73 ne doit pas produire le signal de détection.
  • Lorsque les valeurs numériques représentatives de la valeur efficace I de l'intensité du courant sont supérieures ou égales à 1,45 fois le seuil d'intensité du courant, l'unité de surveillance 73 doit produire un signal de détection en moins d'une heure.
  • En variante, l'unité de surveillance 73 répond à un seul critère, par exemple, lorsque les valeurs numériques représentatives de la valeur efficace I de l'intensité du courant sont égales à 1,2 fois le seuil d'intensité, l'unité de surveillance 73 produit un signal de détection en quelques millisecondes, permettant le déclenchement de l'appareil.
  • Le signal de détection produit par l'unité de surveillance 73 est disponible sur un port 68 du microcontrôleur 95.
  • Au bout d'une durée prédéterminée après le début de la production du signal de détection, l'unité de surveillance 73 produit également un signal d'actionnement, disponible sur le port 69 du microcontrôleur 95.
  • Cette durée prédéterminée dépend des composants utilisés et de leur temps de réaction, elle est comprise entre 1ms et 10ms.
  • Le microcontrôleur 95 comporte également un port 66 sur lequel sont disponibles les valeurs numériques produites par l'unité de calcul 72.
  • Le port 66 est relié à un organe de communication 96, ici radiofréquence, auquel sont ainsi communiquées les valeurs numériques produites par l'unité de calcul 72, à savoir les valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant circulant dans la bobine de déclenchement magnétique 51, c'est-à-dire le courant circulant dans l'installation électrique ou portion d'installation électrique située entre les bornes de sortie 26 et 27 de l'appareil 100.
  • L'organe de communication 96 radiofréquence permet le suivi à distance, par l'intermédiaire d'une application mobile par exemple, de ce courant ou de valeurs qui s'en déduisent, notamment la consommation d'énergie électrique de l'installation ou portion d'installation située entre les bornes de sortie 26 et 27 de l'appareil 100. Par exemple, l'appareil 100 communique avec une passerelle permettant de retrouver l'information de consommation de courant sur un cloud auquel accède l'application mobile.
  • En variante, l'organe de communication radiofréquence 96 est remplacé par un organe de communication différent, par exemple filaire ou infrarouge, l'appareil 100 étant alors muni d'un port correspondant.
  • Le circuit de commutation 61 comporte un premier organe de commutation 79, un deuxième organe de commutation 80, un troisième organe de commutation 81 et un quatrième organe de commutation 82.
  • Le premier organe de commutation 79 comporte un point de connexion de commande 87, un premier point de connexion 83 relié par le conducteur 48 et par des pistes du circuit électronique 43a à la borne de raccordement de départ 26, et un deuxième point de connexion 84 relié par le conducteur 46 et par des pistes du circuit électronique 43a à la première extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52 (figure 6).
  • En l'absence d'un signal prédéterminé au point de connexion de commande 87, le premier organe de commutation 79 admet une configuration bloquée où il isole la première extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52 de la borne de raccordement de départ 26.
  • Le point de connexion de commande 87 est relié par des pistes du circuit électronique 43a au port 69 du microcontrôleur 95, sur lequel est présent ou non le signal d'actionnement.
  • En présence du signal prédéterminé au point de connexion de commande 87, en l'occurrence le signal d'actionnement, le premier organe de commutation 79 admet une configuration passante où il relie la première extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52 à la borne de raccordement de départ 26.
  • En configuration bloquée, le premier point de connexion 83 est isolé du deuxième point de connexion 84 et en configuration passante, le premier point de connexion 83 est relié au deuxième point de connexion 84.
  • Comme visible sur la figure 6, le premier organe de commutation 79 comporte un transistor 97 et un thyristor 98.
  • Le point de connexion de commande 87 est relié à la base du transistor 97 dont le collecteur est relié au pôle + de l'alimentation du circuit électronique 43a et dont l'émetteur est relié à un côté d'une première résistance et d'une seconde résistance, l'autre côté de la première résistance étant relié au pôle de référence de l'alimentation et l'autre côté de la seconde résistance étant relié à la gâchette du thyristor 98 dont l'anode est reliée au premier point de connexion 83 et dont la cathode est reliée au deuxième point de connexion 84.
  • En l'absence du signal d'actionnement au point de connexion 87 le transistor 97 est bloqué et de même pour le thyristor 98.
  • En présence du signal d'actionnement au point de connexion 87, le transistor 97 est passant entre son collecteur et son émetteur, ce qui fait apparaitre un signal à la gâchette du thyristor 98 qui devient passant entre son anode et sa cathode.
  • Le deuxième organe de commutation 80 comporte un point de connexion de commande 88, un premier point de connexion 85 relié par le conducteur 49 et par des pistes du circuit électronique 43a à la deuxième borne de raccordement de départ 27, et un deuxième point de connexion 86 relié par le conducteur 47 et par des pistes du circuit électronique 43a à la seconde extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 (figure 6).
  • En l'absence d'un signal prédéterminé au point de connexion de commande 88, le deuxième organe de commutation 80 admet une configuration bloquée où il isole la seconde extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 de la borne de raccordement de départ 27.
  • Le point de connexion de commande 88 est relié par des pistes du circuit électronique 43a au port 69 du microcontrôleur 95, sur lequel est présent ou non le signal d'actionnement.
  • En présence du signal prédéterminé au point de connexion de commande 88, en l'occurrence le signal d'actionnement, le deuxième organe de commutation 80 admet une configuration passante où il relie la seconde extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 à la borne de raccordement de départ 27.
  • En configuration bloquée, le premier point de connexion 85 est isolé du deuxième point de connexion 86 et en configuration passante, le premier point de connexion 85 est relié au deuxième point de connexion 86.
  • Comme visible sur la figure 6, le deuxième organe de commutation 80 d'alimentation comporte un transistor 97 et un thyristor 98.
  • Le point de connexion de commande 88 est relié à la base du transistor 97 dont le collecteur est relié au pôle + de l'alimentation du circuit électronique 43a et dont l'émetteur est relié à un côté d'une première résistance et d'une seconde résistance, l'autre côté de la première résistance étant relié au pôle de référence de l'alimentation et l'autre côté de la seconde résistance étant relié à la gâchette du thyristor 98 dont l'anode est relié au premier point de connexion 85 et dont la cathode est reliée au deuxième point de connexion 86.
  • En l'absence du signal d'actionnement au point de connexion 88 le transistor 97 est bloqué et de même pour le thyristor 98.
  • En présence du signal d'actionnement au point de connexion 88, le transistor 97 est passant entre son collecteur et son émetteur, ce qui fait apparaitre un signal à la gâchette du thyristor 98 qui devient passant entre son anode et sa cathode.
  • Le fait de rendre passants les thyristors 98 met les extrémités de la bobine de relais de déclenchement 52 à la tension du réseau, le percuteur 102 est entraîné, la serrure 50 met les contacts mobiles 32 et 37 à l'écart des contacts fixes 31 et 36, ce qui du même coup isole du réseau la bobine de relais de déclenchement 52.
  • Le troisième organe de commutation 81 comporte un point de connexion de commande 93, un premier point de connexion 89 relié par le conducteur 46 et par des pistes du circuit électronique 43a à la première extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52, et un deuxième point de connexion 90 relié par des pistes du circuit électronique 43a au point de connexion d'entrée 74 de l'interface 70.
  • En l'absence d'un signal prédéterminé au point de connexion de commande 93, le troisième organe de commutation 81 admet une configuration passante où la première extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52 est reliée au détecteur de surintensité prolongée 60, ici au point de connexion d'entrée 74.
  • Le point de connexion de commande 93 est relié par des pistes du circuit électronique 43a au port 68 du microcontrôleur 95, sur lequel est présent ou non le signal de détection.
  • En présence du signal prédéterminé au point de connexion de commande 93, en l'occurrence le signal de détection, le troisième organe de commutation 81 admet une configuration bloquée où la première extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52 est isolée du détecteur de surintensité prolongée 60.
  • En configuration passante, le premier point de connexion 89 est relié au deuxième point de connexion 90 et en configuration bloquée, le premier point de connexion 89 est isolé du deuxième point de connexion 90.
  • Comme visible sur la figure 7, le troisième organe de commutation 81 comporte un transistor 99.
  • Le point connexion de commande 93 est relié à un côté d'une première résistance ainsi qu'à un côté d'une seconde résistance, l'autre côté de la première résistance étant relié au pôle de référence de l'alimentation et l'autre côté de la seconde résistance étant relié à la base du transistor 99. Le point de connexion 89 est relié au collecteur du transistor 99 et le point de connexion 90 est relié à l'émetteur du transistor 99.
  • En l'absence du signal de détection au point de connexion 93 le transistor 99 est passant, l'absence du signal de détection étant un niveau haut de tension au point de connexion 93.
  • En présence du signal de détection au point de connexion 93 le transistor 99 est bloqué, la présence du signal de détection étant un niveau bas de tension au point de connexion 93.
  • Le quatrième organe de commutation 82 comporte un point de connexion de commande 94, un premier point de connexion 91 relié par le conducteur 47 et par des pistes du circuit électronique 43a à la seconde extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52, et un deuxième point de connexion 92 relié par des pistes du circuit électronique 43a au point de connexion d'entrée 75 de l'interface 70.
  • En l'absence d'un signal prédéterminé au point de connexion de commande 94, le quatrième organe de commutation 82 admet une configuration passante où la seconde extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 est reliée au détecteur de surintensité prolongée 60, ici au point de connexion d'entrée 75.
  • Le point de connexion de commande 94 est relié par des pistes du circuit électronique 43a au port 68 du microcontrôleur 95, sur lequel est présent ou non le signal de détection.
  • En présence du signal prédéterminé au point de connexion de commande 94, en l'occurrence le signal de détection, le quatrième organe de commutation 82 admet une configuration bloquée où la seconde extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 est isolée du détecteur de surintensité prolongée 60.
  • En configuration passante, le premier point de connexion 91 est relié au deuxième point de connexion 92 et en configuration bloquée, le premier point de connexion 91 est isolé du deuxième point de connexion 92.
  • Comme visible sur la figure 7, le quatrième organe de commutation 82 comporte un transistor 99.
  • Le point connexion de commande 94 est relié à un côté d'une première résistance ainsi qu'à un côté d'une seconde résistance, l'autre côté de la première résistance étant relié au pôle de référence de l'alimentation et l'autre côté de la seconde résistance étant relié à la base du transistor 99. Le point de connexion 91 est relié au collecteur du transistor 99 et le point de connexion 92 est relié à l'émetteur du transistor 99.
  • En l'absence du signal de détection au point de connexion 94 le transistor 99 est passant.
  • En présence du signal de détection au point de connexion 94 le transistor 99 est bloqué.
  • Comme on le voit sur les figures 10 à 12, outre la bobine de déclenchement magnétique 51, la bobine de relais de déclenchement 52, le percuteur 102 et le noyau mobile 103, l'organe compact 44 comporte un bobinot 101, un guide 107, un ressort 108, une gaine d'isolement 111 et des tiges de connexion 125 et 125a mettant en œuvre ici les conducteurs 46 et 47.
  • La bobine de relais de déclenchement 52 est enroulée autour du bobinot 101 en matière plastique isolante, qui est de forme généralement tubulaire avec une collerette à l'extrémité que l'on voit en bas sur les dessins et, du côté que l'on voit en haut, une collerette combinée à des logements chacun prévu pour l'une des extrémités de la bobine 52 et l'une des tiges 125 et 125a.
  • La gaine d'isolement 111 est disposée entre la bobine de déclenchement magnétique 51 et la bobine de relais de déclenchement 52.
  • Le noyau 103, le percuteur 102, le ressort 108 et le guide 107 sont logés dans l'espace interne du bobinot 101.
  • Le noyau 103 est de forme générale cylindrique. Un logement 104 est ménagé dans l'une de ses portions d'extrémités. Le noyau 103 est monté glissant dans le bobinot 101.
  • Le guide 107 est monté fixe dans le bobinot 101, sur l'une de ses extrémités. Un alésage 113 débouchant est ménagée dans le guide 107.
  • Le percuteur 102 est formé par un corps 106 en forme de tige et par une tête 105 située à une extrémité de la tige et en débord de celle-ci.
  • Le logement 104 est configuré pour recevoir la tête 105 du percuteur 102. L'alésage 113 du guide 107 est configuré pour recevoir la tige 106.
  • Le ressort 108 est disposé autour de la tige 106 du percuteur 102.
  • La tige de connexion 125 est disposée entre l'extrémité 110 de la bobine de relais de déclenchement 52 et le circuit électronique 43a (voir notamment la figure 13). De même, la tige de connexion 125a est disposée entre l'extrémité 110a de la bobine de relais de déclenchement 52 et le circuit électronique 43a.
  • La pièce de liaison mécanique et électrique 112, qui est en matière conductrice relativement rigide, sert au montage de l'organe compact 44 sur le boîtier de l'appareil 100 et à mettre en œuvre la liaison électrique entre la bobine de déclenchement magnétique 51 et le contact fixe 31.
  • Dans le cas où aucun défaut (surintensité prolongée ou court-circuit) n'est présent, le noyau 103 est maintenu à distance du guide 107 par le ressort 108.
  • Lorsqu'un défaut est présent, le flux créé par la bobine 51 ou la bobine 52 agit sur le noyau 103 pour l'entraîner à glissement dans l'alésage 113, à l'encontre du ressort 108, vers le guide 107, ce qui entraîne le percuteur 102 en faisant saillir sa tige 106 qui agit alors sur le mécanisme de commande 50.
  • Lorsque le flux cesse, le ressort 108, le noyau 103 et le percuteur 102 reviennent à leur position initiale montrée sur la figure 12.
  • Tel que représenté sur les figures 13 et 14, l'organe compact 44 et la serrure 50 sont à cheval sur une cloison d'isolation 109. Cette cloison 109 est prévue entre le circuit de cheminement du pôle protégé (entre les bornes 22 et 26) et le circuit de pôle non protégé (entre les bornes 23 et 27).
  • Dans la variante montrée sur la figure 15, l'appareil 100 comporte en outre un transformateur de détection de défaut différentiel 35, le circuit électronique 43a est remplacé par un circuit électronique 43d et l'ensemble formé par le relais de déclenchement 45 relié au circuit électronique 43d est en outre configuré pour agir sur la serrure 50 non seulement en cas de de surintensité prolongée mais également en cas de défaut différentiel.
  • Dans cette variante, le circuit de cheminement de courant entre les bornes 22 et 26 comporte en série l'organe de déclenchement magnétique 30, le contact fixe 31, le contact mobile 32 et un enroulement 34 faisant partie du transformateur 35 et le circuit de cheminement entre les bornes 23 et 27 comporte en série le contact fixe 36, le contact mobile 37 et un enroulement 38 faisant partie du transformateur 35 de détection de défaut différentiel.
  • Le transformateur 35 comporte, en outre de l'enroulement 34 et de l'enroulement 38, un enroulement secondaire 39 et une armature annulaire 40 autour de laquelle sont effectués l'enroulement secondaire 39 et les enroulements primaires 34 et 38.
  • L'enroulement secondaire 39 est relié par deux conducteurs 41, 42 au circuit électronique 43d qui traite le signal de défaut différentiel fourni par le transformateur 35 en outre du signal représentatif de l'intensité du courant fourni par la bobine 52.
  • D'une façon générale, le circuit électronique 43d est semblable au circuit électronique 43a si ce n'est que le détecteur de surintensité prolongée 60 est remplacé par un ensemble formé par l'interface 70, par le convertisseur 71, par l'unité de calcul 72, par l'unité de surveillance 73, cet ensemble servant à la détermination de la valeur efficace de l'intensité du courant circulant dans la bobine de déclenchement magnétique 51 ; et si ce n'est qu'il comporte en outre une interface de commutation 63 qui produit les signaux auxquels répond le circuit de commutation 61.
  • L'interface de commutation 63 comporte deux points de connexion 170 et 171 respectivement reliés par les conducteurs 42 et 41 à l'enroulement secondaire 39 du transformateur 35 et deux points de connexion de sortie 168 et 169 chacun relié au circuit de commutation 61.
  • Plus précisément, le point de connexion de sortie 168 est relié aux points de connexion de commande 93 et 94, respectivement du troisième organe de commutation 81 et quatrième organe de commutation 82 ; et le point de connexion de sortie 169 est relié aux points de connexion de commande 87 et 88, respectivement du premier organe de commutation 79 et deuxième organe de commutation 80.
  • Lorsqu'un signal de défaut différentiel est fourni par le transformateur 35 sur les conducteurs 41 et 42, l'interface 63 produit en réponse un signal de détection transmis au troisième organe de commutation 81 et au quatrième organe de commutation 82 puis produit un signal d'actionnement transmis au premier organe de commutation 79 et au second organe de commutation 80.
  • Dans des variantes non représentées :
    • la bobine de relais de déclenchement 52 est disposée autour de la bobine de déclenchement magnétique 51 plutôt que l'inverse ;
    • le circuit de commutation est mis en œuvre différemment du mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, par exemple avec des optocoupleurs plutôt qu'avec des transistors et thyristors ;
    • le détecteur de surintensité prolongée est mis en œuvre différemment du mode de réalisation illustré sur les figures 5, 8 et 9, par exemple de façon entièrement analogique ;
    • le signal d'actionnement produit au bout d'une durée prédéterminée après la production dudit signal de détection est fourni autrement que par le détecteur de surintensité prolongée, par exemple fourni par un circuit de commutation semblable au circuit 61 mais configuré pour recevoir le seul signal de détection ;
    • le circuit de cheminement de courant du pôle protégé est à droite plutôt qu'à gauche tandis que le circuit de cheminement de courant du pôle non protégé est à gauche plutôt qu'à droite ; et/ou
    • l'appareil de protection ne comporte pas la deuxième borne de raccordement de départ 27 pour le deuxième pôle électrique et ne comporte donc pas de deuxième circuit de cheminement de courant entre les bornes 23 et 27.
  • Dans des variantes non représentées l'appareil de protection a une largeur différente et/ou un nombre de pôles différents, par exemple un appareil tétrapolaire d'une largeur de quatre modules comportant quatre bornes en partie supérieure et quatre bornes en partie inférieure.
  • Plus généralement, l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.

Claims (12)

  1. Appareil de protection d'une installation électrique en courant alternatif, ayant une première borne de raccordement d'arrivée (22) pour un premier pôle électrique, une deuxième borne de raccordement d'arrivée (23) pour un deuxième pôle électrique différent du premier pôle électrique et une borne de raccordement de départ (26) pour le premier pôle électrique, chaque dite borne de raccordement (22, 23, 26) étant configurée pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale ; lequel appareil comporte :
    - un premier circuit de cheminement de courant entre la première borne de raccordement d'arrivée (22) et la borne de raccordement de départ (26), comportant un contact fixe (31) et un contact mobile (32);
    - un mécanisme (50) de commande du contact mobile (32) ayant deux positions stables, respectivement une position de sectionnement où le contact mobile (32) est à l'écart du contact fixe (31) et une position d'enclenchement où le contact mobile (32) est en appui sur le contact fixe (31) ;
    - une manette (19) pour agir manuellement sur le mécanisme de commande (50) afin de passer de la position de sectionnement à la position d'enclenchement ou de la position d'enclenchement à la position de sectionnement ;
    - un organe compact (44) comportant un organe de déclenchement magnétique (30) et un relais de déclenchement (45), ledit organe de déclenchement magnétique (30) étant formé par une bobine de déclenchement magnétique disposée autour d'un noyau mobile commandant un percuteur agissant en cas de court-circuit sur le mécanisme de commande (50) et formant une portion du premier circuit de cheminement du courant, ledit relais de déclenchement (45) étant formé par une bobine de relais de déclenchement disposée autour dudit noyau mobile, la bobine de déclenchement magnétique et la bobine de relais de déclenchement étant disposées l'une autour de l'autre ;
    - un circuit électronique relié à la bobine de relais de déclenchement, ledit circuit électronique étant configuré pour alimenter ladite bobine de relais de déclenchement quand se produisent des conditions de cheminement de courant prédéterminées représentatives d'une surintensité prolongée ; caractérisé en ce que ledit circuit électronique (43a ; 43d) comporte un détecteur de surintensité prolongée (60) configuré pour déterminer la présence desdites conditions de cheminement de courant à partir du signal présent aux extrémités (110, 110a) de ladite bobine de relais de déclenchement (52) et pour produire un signal de détection lorsque lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont présentes ; et comporte un circuit de commutation (61) avec ledit détecteur de surintensité prolongée (60) et ledit circuit de commutation (61) qui sont configurés pour qu'en l'absence dudit signal de détection le circuit de commutation relie la bobine de relais de déclenchement (52) au détecteur de surintensité prolongée (60) alors qu'il isole la bobine de relais de déclenchement (52) de chacune desdites bornes de raccordement d'arrivée (22, 23), et pour qu'en présence dudit signal de détection le circuit de commutation (61) isole la bobine de relais de déclenchement (52) du détecteur de surintensité prolongée (60) puis relie la bobine de relais de déclenchement (52) à chacune desdites bornes de raccordement d'arrivée (22, 23).
  2. Appareil de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de surintensité prolongée (60) est mis en œuvre par un convertisseur (71) analogique-numérique, par une unité de calcul (72) et par et par une interface (70) disposée entre ledit circuit de commutation (61) et le convertisseur (71), avec ledit circuit de commutation (61) qui relie l'interface (70) aux deux extrémités (110, 110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) en l'absence dudit signal de détection et qui isole l'interface (70) des deux extrémités (110, 110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) en présence dudit signal de détection, ladite interface (70) étant configurée pour fournir à un port d'entrée du convertisseur (71) un signal analogique exploitable par ledit convertisseur (71) et correspondant à la tension présente entre les deux extrémités (110, 110a) de ladite bobine de relais de déclenchement (52).
  3. Appareil de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur de surintensité prolongée (60) comporte dans un microcontrôleur (95) : le convertisseur (71) analogique-numérique relié audit port analogique (67) et configuré pour produire des valeurs numériques représentatives du signal analogique fourni par ladite interface (70), une unité de calcul (72) configurée pour produire, à partir desdites valeurs numériques représentatives du signal analogique fourni par ladite interface (70), des valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant circulant dans ladite bobine de déclenchement magnétique (51) ; et une unité de surveillance (73) de la valeur efficace du courant circulant dans ladite bobine de déclenchement magnétique (51), configurée pour comparer lesdites valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant à un seuil d'intensité de courant et pour produire ledit signal de détection si ledit seuil d'intensité de courant est dépassé pendant une durée prédéterminée.
  4. Appareil de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit microcontrôleur (95) est en outre relié à un organe de communication (96) et configuré pour communiquer audit organe de communication (96) lesdites valeurs numériques représentatives de la valeur efficace de l'intensité du courant produites par ladite unité de calcul (72).
  5. Appareil de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de communication (96) est un organe de communication radiofréquence.
  6. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit de commutation (61) comporte:
    - un premier organe de commutation (79) comportant un point de connexion de commande (87) et relié d'une part à la première borne de raccordement d'arrivée (22) et d'autre part à une première extrémité (110) de la bobine de relais de déclenchement (52), admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande (87) une configuration bloquée où il isole la première extrémité (110) de la bobine de relais de déclenchement (52) de la première borne de raccordement d'arrivée (22) et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande (87) une configuration passante où il relie la première extrémité (110) de la bobine de relais de déclenchement (52) à la première borne de raccordement d'arrivée (22) ;
    - un deuxième organe de commutation (80) comportant un point de connexion de commande (88) et relié d'une part à la seconde borne de raccordement d'arrivée (23) et d'autre part à une seconde extrémité (110a) de ladite bobine de relais de déclenchement (52), admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande (88) une configuration bloquée où il isole la seconde extrémité (110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) de la seconde borne de raccordement d'arrivée (23) et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande (88) une configuration passante où il relie la seconde extrémité (110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) à la seconde borne de raccordement d'arrivée (23) ;
    - un troisième organe de commutation (81) comportant un point de connexion de commande (93) et relié d'une part à la première extrémité (110) de la bobine de relais de déclenchement (52) et d'autre part au détecteur de surintensité prolongée (60), admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande (93) une configuration passante où la première extrémité (110) de la bobine de relais de déclenchement (52) est reliée audit détecteur de surintensité prolongée (60) et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande (93) une configuration bloquée où la première extrémité (110) de la bobine de relais de déclenchement (52) est isolée dudit détecteur de surintensité prolongée (60) ;
    - un quatrième organe de commutation (82) comportant un point de connexion de commande (94) et relié d'une part à la seconde extrémité (110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) et d'autre part au détecteur de surintensité prolongée (60), admettant en l'absence d'un signal prédéterminé audit point de connexion de commande (94) une configuration passante où la seconde extrémité (110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) est reliée audit détecteur de surintensité prolongée (60) et admettant en présence dudit signal prédéterminé audit point de connexion de commande (94) une configuration bloquée où la seconde extrémité (110a) de la bobine de relais de déclenchement (52) est isolée dudit détecteur de surintensité prolongée (60).
  7. Appareil de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit détecteur de surintensité prolongée (60) est configuré pour produire, au bout d'une durée prédéterminée à partir de la production dudit signal de détection, un signal d'actionnement, ledit circuit électronique (43a ; 43d) étant configuré pour appliquer ledit signal de détection au point de connexion de commande (93) du troisième organe de commutation (81) et au point de connexion de commande (94) du quatrième organe de commutation (82), et pour appliquer ledit signal d'actionnement au point de connexion de commande (87) du premier organe de commutation (79) et au point de connexion de commande (88) du deuxième organe de commutation (80).
  8. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le premier organe de commutation (79) et le deuxième organe de commutation (80) comportent chacun un transistor (97) et un thyristor (98).
  9. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le troisième organe de commutation (81) et le quatrième organe de commutation (82) comportent chacun un transistor (99).
  10. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendication 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est au format modulaire, de forme généralement parallélépipédique avec deux faces principales (11, 12), respectivement une face gauche (11) et une face droite (12), et des faces latérales s'étendant de l'une à l'autre des faces principales, avec une largeur, c'est-à-dire l'écart entre la face gauche (11) et la face droite (12) égale à un nombre entier de fois une distance prédéterminée, appelée module.
  11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le rapport entre le nombre de spires de la bobine de relais de déclenchement (52) et le nombre de spires de la bobine de déclenchement magnétique (51) est compris entre 100 et 500.
  12. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit appareil a une deuxième borne de raccordement de départ (27) pour le deuxième pôle électrique, ladite borne de raccordement de départ (27) étant configurée pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale ; ledit appareil comportant un deuxième circuit de cheminement de courant entre la deuxième borne de raccordement d'arrivée (23) et la deuxième borne de raccordement de départ (27).
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