EP3188211B1 - Appareil électrique de protection au format modulaire - Google Patents

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EP3188211B1
EP3188211B1 EP16207238.3A EP16207238A EP3188211B1 EP 3188211 B1 EP3188211 B1 EP 3188211B1 EP 16207238 A EP16207238 A EP 16207238A EP 3188211 B1 EP3188211 B1 EP 3188211B1
Authority
EP
European Patent Office
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face
electrical
transformer
terminal
circuit
Prior art date
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Active
Application number
EP16207238.3A
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German (de)
English (en)
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EP3188211A1 (fr
Inventor
Benjamin Leclercq
Christian CARINCOTTE
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Legrand SNC
Legrand France SA
Original Assignee
Legrand SNC
Legrand France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Legrand SNC, Legrand France SA filed Critical Legrand SNC
Priority to PL16207238T priority Critical patent/PL3188211T3/pl
Publication of EP3188211A1 publication Critical patent/EP3188211A1/fr
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Publication of EP3188211B1 publication Critical patent/EP3188211B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/14—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection
    • H01H83/144—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection with differential transformer
    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/0207—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/025—Constructional details of housings or casings not concerning the mounting or assembly of the different internal parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H83/22—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer

Definitions

  • the invention relates to electrical protection devices in modular format.
  • the modular devices are provided to belong to a row where they are arranged side by side being fixed by the rear on a support rail disposed horizontally.
  • electrical devices in the modular format which are bipolar comprise an upper part and a lower part each provided with two connection terminals, respectively a first terminal for a first electrical pole and a second terminal for a second electrical pole different from the first pole. electric.
  • connection terminal is configured to receive a stripped end portion of an electrical cable or a tooth of a horizontal distribution comb.
  • the lateral face of the upper part (upper face) and the lateral face of the lower part (lower face) generally have each two introduction ports giving access respectively to the first terminal and the second terminal.
  • the modular electrical device When the modular electrical device has to fulfill several functions simultaneously, for example both a short-circuit and over-current protection circuit-breaker function and a differential protection function, the number of components to be arranged inside the circuit breaker.
  • the apparatus is relatively high and the apparatus can therefore become relatively bulky, i.e., have a width of a high number of modules.
  • the document EP 2 073 240 A1 discloses an electrical protection apparatus according to the preamble of claim 1.
  • the document GB 2 381 968 A discloses another modular electrical protection device with an annular armature of an electrical transformer.
  • the aim of the invention is to provide an electrical appliance with a modular format similar to the apparatus of the document EP 2 073 240 but more compact while remaining convenient and economical to manufacture.
  • the invention is based on the observation that rather than minimizing the space behind and at the same height as the arc-guiding conductive horn electrically connected to the moving contact, which is generally close to the back face of the the apparatus, in order to save space for arranging the components, it was possible to obtain a more compact apparatus by providing that the space behind and at the same height as the inclined portion of the conductive horn is sufficiently large to receiving an annular armature of an electrical transformer responsive to predetermined current flow conditions, such annular armature being a relatively bulky component.
  • the invention makes it possible to dispose in a conventional volume of a modular device a protection function with respect to predetermined current flow conditions whose detection is carried out by means of a electrical transformer having an annular armature, in particular a differential fault detection transformer.
  • this location of the annular armature of the electrical transformer involves a certain proximity between the conductive horn and the electrical transformer, which is favorable to the convenience of the electrical connection to be operated between the conductive horn and the movable contact, since at least one winding of this transformer is electrically connected to the moving contact.
  • the apparatus according to the invention can thus be particularly compact while remaining convenient and economical to manufacture.
  • the electrical apparatus 10 shown on 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 lower face 16.
  • the rear face 13 has a notch 17 for mounting the apparatus 10 on a standard support rail with an ⁇ profile (not shown).
  • the front face 15 has, in central position, about half of its length, a nose 18 having a handle 19.
  • the apparatus 10 is of the modular type, that is to say that in addition to its generally parallelepipedal shape, its width (distance between the two main faces 11 and 12) is a multiple of a normalized value, known as the name of "module", which is of the order of 18 mm.
  • the apparatus 10 has a width of one module.
  • the apparatus 10 is configured according to the modular format to belong to a row of modular apparatus arranged side by side while being secured from behind to the horizontally disposed support rail.
  • 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 on the left.
  • the orifice 21 and the terminal 23 are located on the right.
  • the lower face 16 has two insertion orifices 24 and 25 ( Figures 3 and 4 ) giving access respectively to a connection terminal 26 and a connection terminal 27.
  • the orifice 24 and the terminal 26 are located on the left.
  • Port 25 and terminal 27 are located on the right.
  • connection terminals 22, 23, 26 and 27 is provided to receive a stripped end section of an electric cable or a tooth of a horizontal distribution comb of electricity whose pitch (spacing between two successive teeth ) is of a module.
  • 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 electric to protect.
  • the apparatus 10 is a differential circuit breaker with a protected pole, that is to say having an electrical circuit operating a short-circuit and overcurrent detection in the path circuit of the protected pole (circuit-breaker function) and operating a detection difference in the 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 the 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 on the left comprises in series a magnetic tripping member 30, a fixed contact 31, a movable contact 32, a thermal tripping member 33 and a winding 34 forming part of a Differential defect detection transformer 35.
  • the path circuit between the terminals 23 and 27 located on the right has in series a fixed contact 36, a movable contact 37 and a winding 38 forming part of the differential fault detection transformer 35.
  • the transformer 35 further comprises the winding 34 of the path circuit between the terminals 22 and 26 on the left and the winding 38 of the path circuit between the terminals 23 and 27 on the right, which form the primary windings. , a secondary winding 39, and an annular armature (magnetic circuit) around which are made the secondary winding 39 and the primary windings 34 and 38.
  • the secondary winding 39 of the transformer 35 is connected by two electrical conductors 41 and 42 to an electronic card 43.
  • the electronic card 43 is connected by two conductors 28 and 29 respectively to the terminal 22 and to the terminal 23.
  • the magnetic tripping member 30 is part of a compact member 44 further comprising a tripping relay 45.
  • the electronic card 43 is connected by two conductors 46 and 47 to the tripping relay 45.
  • the apparatus 10 comprises a mechanism 50, generally called a lock.
  • the lever 19 located outside the device 10 allows to act manually on the lock 50.
  • the magnetic tripping member 30, the thermal tripping member 33 and the assembly formed by the tripping 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 cutting position where the two movable contacts 32 and 37 are each away from the fixed contact 31 or 36 corresponding, and a latching position where each of the two movable contacts 32 and 37 bears on the corresponding fixed contact 31 or 36.
  • the lever 19, projecting from the front face 15, makes it possible to act manually on the lock 50 to move from the cutting position to the latching position or vice versa.
  • FIGS 11 to 18 which show an embodiment of the apparatus 10 where the lock 50 and the fixed and movable contacts 31, 32 and 36, 37 are identical, the lock 50 is shown in the cutting position.
  • the magnetic tripping member 30, the thermal tripping member 33 and the tripping relay 45 are configured to automatically act on the lock 50 to move from the latching position to the sectioning position when tracking conditions occur. predetermined current.
  • the magnetic tripping member 30 acts on the lock 50 in the event of a short-circuit, the thermal tripping member 33 acts in the event of an extended overcurrent and the tripping relay 45 acts in the event of a differential defect.
  • the magnetic tripping member 30 is formed by a coil arranged around a movable core controlling a striker acting in the event of a short-circuit on the lock 50.
  • the thermal tripping member 33 is formed by a bimetallic strip. deforming in case 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 disposed around the same mobile core. This other coil is fed by the electronic card 43 which reacts to the voltage supplied by the secondary winding 39 of the transformer 35 in case of difference between the current flowing in the winding 34 and the current flowing in the winding 38, that is to say in case of differential defect.
  • the trip relay 45 When the trip relay 45 is thus powered, it drives the movable core which controls the firing pin acting on the lock 50 to trigger the transition from the latching position to the cutting position.
  • the transformer 35 provides, on the conductors 41 and 42, a differential fault signal which is processed by the electronic card 43.
  • the activation energy of the tripping relay 45 is provided by the electricity supply network through the conductors. 28 and 29. Since the transformer 35 does not have to supply the activation energy of the trip relay 45, the armature 40 can be of relatively small dimensions, in any case smaller than those of a transformer to provide the activation energy of a sensitive relay.
  • the circuit breaker 10 comprises an arc extinguishing chamber 51 (not shown on the figure 2 ), associated with the path circuit between the terminals 22 and 26 by means of arc-guiding conductive horns 52 and 53.
  • the conductive horn 52 carries the fixed contact 31.
  • the conductive horn 53 is electrically connected to the movable contact 32 and is arranged facing the conductive horn 52.
  • the conductive horns 52 and 53 are arranged so that an arc that would have formed between the fixed contact 31 and the movable contact 32 when the lock 50 passes from the latching position to the cutting position, is guided towards the chamber.
  • Arc extinction 51 In particular, in the path of the arc to the chamber 51, the horns 52 and 53 are first convergent and then divergent. For more details, see for example the European patent application EP 1 282 146 .
  • the horn 53 comprises a section 60 which is inclined towards the rear and towards the chamber 51. At its end farthest from the chamber 51, the inclined section 60 is connected to a standing section 61. At its end closest to the chamber 51, the inclined section 60 is connected to a standing section 64 which runs along the edge of the chamber 51 facing the rear face 13.
  • the inclined portion 60 of the horn 53 is opposite the space between the movable contact 32 and the fixed contact 31 while the movable contact 32 is opposite the standing section 61 (see the Figures 11 to 18 which show an embodiment of the apparatus 10 where the lock 50 and the fixed and movable contacts 31, 32 and 36, 37 are identical while the horns 52 and 53 are almost identical).
  • the circuit breaker 10 comprises conducting horns. arc guiding 62 and 63.
  • the conductive horn 62 carries the fixed contact 36.
  • the conductive horn 63 is electrically connected to the movable contact 37 and is arranged facing the conductive horn 62.
  • the conductive horns 62 and 63 are arranged so that an arc that would have formed between the fixed contact 36 and the movable contact 37 when the lock 50 passes from the latching position to the cutting position, is guided to move away. contacts 36 and 37 to the rear.
  • the lock 50 is configured so that, when it passes from the latching position to the cutting position, the moment when the spacing between the movable contact 37 and the fixed contact 36 starts occurs after the moment when the distance between the movable contact 32 and the fixed contact 31 begins.
  • the arc that may occur between the contacts 36 and 37 is less important than the arc that may occur between the contacts 31 and 32. It is therefore not necessary to associate a fire extinguishing chamber. arc to the current path circuit between terminals 23 and 27.
  • directions such as those shown on the figure 1 , respectively the front-rear directions such as the direction 55, the left-right directions such as the direction 56 and the up-down directions such as the direction 57.
  • the front-rear directions are parallel to the left face 11 and the right face 12 and the upper face 14 and the lower face 16.
  • the front-rear directions are horizontal and transverse to the support rail.
  • the left-right directions are parallel to each lateral face, that is to say to the rear face 13, the upper face 14, the front face 15 and the lower face 16.
  • the left-right directions are horizontal and parallel to the support rail.
  • the up-down directions are parallel to the left face 11 and the right face 12 as well as the rear face 13 and the front face 15.
  • the up-down directions are vertical.
  • a first element is in front of a second element if the first element is, with respect to the second element, on the side of the front face 15.
  • a first element is behind a second element if the first element is, with respect to the second element, on the side of the rear face 13.
  • a first element is to the left of a second element if the first element is, with respect to the second element, on the side of the left face 11.
  • a first element is to the right of a second element if the first element is, with respect to the second element, on the side of the right face 12.
  • a first element is above a second element if the first element is, with respect to the second element, on the side of the upper face 14.
  • a first element is below a second element if the first element is, with respect to the second element, on the side of the lower face 16.
  • the arc extinguishing chamber 51 In the space below the terminals 22 and 23 are arranged the arc extinguishing chamber 51, the compact member 44 and the electronic card 43.
  • the chamber 51 is behind the compact member 44.
  • electronic card 43 is to the right of the chamber 51 and the compact member 44.
  • the lock 50 is disposed in the nose 18 and below the compact member 44.
  • the fixed and movable contacts 31, 32, 36 and 37 and the horns 52, 53, 62 and 63 are arranged below the chamber 51, with the exception of the portion of the standing section 64 which is behind the chamber 51 .
  • the thermal tripping member 33 is disposed above the terminal 26 and below the horn 53 and the movable contact 32.
  • the thermal tripping member 33 is elongated and inclined downwardly and rearwardly.
  • the armature 40 of the transformer 35 is situated at the rear and at the same height as the part of the horn 53 formed by the inclined section 60 and by the standing section 61.
  • the annular armature 40 of the transformer 35 has an axial orientation located in a plane oriented in a front-rear direction and in a high-low direction, that is to say that the axial orientation of the armature 40 is parallel on the left face 11 and on the right face 12.
  • the axial orientation of the annular reinforcement 40 is inclined towards the chamber 51 and towards the front.
  • the armature 40 is not parallel to the inclined section 60 but less inclined toward the chamber 51.
  • terminals 22, 23 and 25 are represented only partially on the Figures 3 and 4 . These terminals are illustrated in full on the Figures 11 and 12 .
  • Terminal 22 has a contact pad 74 which is fixed and a cage 75 ( figure 11 ) which is movable under the effect of the screw 72.
  • the terminal 23 has a contact area 76 which is fixed and a cage 77 ( figure 12 ) which is movable under the effect of the screw 73.
  • the bare end section or the tooth of the comb to be connected is introduced into the housing delimited by the contact pad 74 or 76 and by the cage 75 or 77.
  • the screw 72 or 73 is operated to bring the wall of the cage 75 closer together. or 77 opposite the range 74 or 76 to clamp the bare end portion or the tooth.
  • the terminals 26 and 27 are arranged in a similar way to the terminals 22 and 23.
  • the terminal 26 has a contact pad 78 which is fixed and a cage 79 which is movable under the effect of the screw 80; and the terminal 27 has a contact area 81 which is fixed and a cage 82 ( figure 12 ) which is movable under the effect of the screw 83 ( figure 12 ).
  • the contact area 78 of the terminal 26 is connected to one end of a zigzag conductive strip 85 whose other end is connected to one end of a U-shaped conductive strip 86 (FIG. figures 7 and 9 ) whose other end is connected to one end of an L-shaped conductive strip 87 whose other end is connected to one end of a conducting strip 88 at I whose other end is connected to an electrically conductive strip 89 whose other end is connected to one end of an L-shaped conductive strip 90 ( figure 9 ) whose other end is connected to the thermal tripping member 33.
  • the conductive strip 90 is connected to the conductive horn 53 by the end of the standing section 61 opposite to the inclined section 60.
  • the central section of the U-shaped conductive strip 86 is disposed at the center of the annular reinforcement 40, which makes it possible to implement the winding 34.
  • Each of the conductive strips 85 to 90 is covered with a coating of insulating material, here a plastic varnish.
  • the thermal tripping member 33 is connected to the movable contact 32 by a flexible conductor 91, here a conductive braid.
  • the contact area 81 of the terminal 27 is connected to one end of a flexible conductor 92, here a conductive braid, whose other end is connected to the movable contact 37.
  • the conductive horn 63 is connected to the flexible conductor 92.
  • the flexible conductor 92 passes through the center of the annular reinforcement 40 to implement the winding 38.
  • the secondary winding 39 is conventionally implemented by a winding of an insulated electrical wire of small section.
  • an isolating partition 93 parallel to the left face 11 and to the right face 12, is provided between the path circuit of the protected pole (between the terminals 22 and 26) and the path circuit of the unprotected pole (between terminals 23 and 27).
  • the compact member 44, the lock 50 and the annular reinforcement 40 are straddling the insulating partition 93.
  • isolation partition 93 that includes the housing of the apparatus 10 also serves to maintain the various components.
  • the embodiment of the apparatus 10 illustrated on the Figures 11 to 18 is similar to the embodiment illustrated on the Figures 1 to 10 except that the annular armature 40 of the transformer 35 has an axial orientation according to a left-right direction, that is to say that the axial orientation of the armature 40 is transverse to the left face 11 and to the right face 12.
  • the general orientation of the armature 40 is the same as that of the left face 11 and the right face 12.
  • annular armature 40 is entirely located on the same side of the isolation partition 93 between the path circuit of the protected pole (between the terminals 22 and 26) and the path circuit of the unprotected pole (between the terminals). terminals 23 and 27).
  • annular armature 40 is located on the side of the path circuit unprotected pole.
  • the annular armature 40 is located on the side of the isolation wall 93 turned towards the right face 12.
  • the contact pad 78 of the terminal 26 is connected to one end of an I-conducting strip 94 whose other end is connected to one end of an L-shaped conductive strip 95 whose other end is connected to one end.
  • a V-shaped conductive strip 96 whose other end is connected to one end of a U-shaped conductive strip 97, the other end of which is connected to one end of an arched conductive strip 98, the other end of which is connected to the thermal tripping member 33 while its top is connected to the horn 53 by the end of the standing section 61 opposite to the inclined section 60.
  • the lateral section In the U-shaped conductive strip 97, the lateral section, the end of which is connected to the V-shaped conductive strip 96, is arranged in the center of the annular reinforcement 40, which makes it possible to implement the winding 34.
  • Each of the conductive strips 94 to 98 is covered with a coating of insulating material, here a plastic varnish.
  • the thermal tripping member 33 is connected to the movable contact 32 by a flexible conductor 99, here a conductive braid.
  • the contact area 81 of the terminal 27 is connected to one end of an arcing conductive strip 100 whose other end is connected to the conductive horn 63 and to one end of a flexible conductor 101, here a conductive braid, whose other end is connected to the moving contact 37.
  • the top of the conductive strip 100 in the arches is disposed at the center of the annular reinforcement 40, which makes it possible to implement the winding 38.
  • the U-shaped conductive strip 97 passes through the insulating partition 93 near its ends.
  • the two orifices of the partition 93 through which the conductive strip 97 passes are of small dimensions, these orifices only disturb the insulation provided by the partition 93 between the two electrical poles which run in the apparatus 10.
  • the embodiment of the apparatus 10 illustrated on the Figures 19 and 20 is similar to the one shown on the Figures 11 to 18 except that it does not include the thermal tripping member 33, the protection against prolonged overcurrent involving an intensity measuring transformer 102.
  • the transformer 102 comprises an annular armature (magnetic circuit) 103 surrounding a conductive element of the current path circuit between the terminals 22 and 26 and comprises a winding 104 around the annular armature 103.
  • the winding 104 is connected to the electronic card 43 by two electrical conductors 105 and 106.
  • the transformer 102 is disposed between the movable contact 32 and the terminal 26, but while the thermal tripping member 33 is disposed between the movable contact 32 and the winding 34, the transformer 102 is disposed between the winding 34 and the terminal 26.
  • the electronic board 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 104 of the transformer 102.
  • the electronic card 43 supplies the trip relay 45, which causes the movable core which controls the firing pin acting on the lock 50 to trigger the transition from the latching position to the disconnecting position.
  • the annular reinforcement 103 is arranged as the annular reinforcement 40 but on the other side of the insulating partition 93, that is to say on the side of the path of the circuit of the protected pole, in this case on the side the insulation partition 93 turned towards the left face 11.
  • the general orientation of the armature 103 is the same as that of the left face 11 and the right face 12, with an axial orientation in a left-right direction, that is to say that the orientation axial of the armature 103 is transverse to the left face 11 and to the right face 12.
  • the armature 103 of the transformer 102 is situated at the rear and at the same height as the part of the horn 53 formed by the inclined section 60 and by the standing section 61.
  • the strip 95 has a section close to the partition wall 93, so as to be to the right of the thermal tripping member 33, in the embodiment illustrated in FIGS. Figures 19 and 20 , the corresponding portion of the conductive strip 95 is away from the insulating partition 93 so as to be left of the annular reinforcement 103.
  • the conductive strip 96 in V has a shape modified accordingly, which makes it possible to connect one of the ends of the conductive strip 97 to the end of the conductive strip 96 opposite to the conductive strip 95.
  • the current path circuit between the terminal 26 and the movable contact 32 is surrounded by the annular reinforcement 103 at the connection between the conductive strip 96 and the conductive strip 97.
  • the apparatus 10 is particularly compact for a bipolar differential circuit breaker with a protected pole, since it has a width of a module with a height (distance between the lower face and the face superior) conventional 83 mm.
  • a portion of the armature 40 or 103 of the transformer 35 or 102 is located at the rear and at the same height as the inclined section 60.
  • the entire armature 40 or 103 is arranged behind and at the same height as the inclined section 60.
  • the current path circuit between the terminals 23 and 27 is continuous (there is no disconnecting member with a fixed contact and a movable contact) and therefore does not include any conductive guide horn. 'bow.
  • the arrangement of components other than the electrical transformer such as 35 or 102 is different, for example with the arc extinguishing chamber 51 which is at the bottom rather than the top.
  • the electrical apparatus has a different width and / or a number of different poles, for example a four-pole four-width device comprising four terminals at the top and four terminals at the bottom.
  • connection terminals 22, 23, 26 and 27 are shaped differently, for example with a spring for clamping the bare end section of an electric cable or the tooth of a horizontal distribution comb.

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Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention a trait aux appareils électriques de protection au format modulaire.
    • ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
  • On sait que les appareils électriques au format modulaire sont globalement parallélépipédiques avec deux faces principales et des faces latérales s'étendant de l'une à l'autre des faces principales, la largeur d'un tel appareil, c'est-à-dire l'écart entre ses deux faces principales, étant égale à un nombre entier d'une largeur de base appelée « module », qui est de l'ordre de 18 mm.
  • On sait également que les appareils modulaires sont prévus pour appartenir à une rangée où ils sont disposés côte-à-côte en étant fixés par l'arrière sur un rail de support disposé horizontalement.
  • En général, les appareils électriques au format modulaire qui sont bipolaires comportent une partie supérieure et une partie inférieure munie chacune de deux bornes de raccordement, respectivement une première borne pour un premier pôle électrique et une deuxième borne pour un deuxième pôle électrique différent du premier pôle électrique.
  • Chaque borne de raccordement est configurée pour recevoir un tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou une dent d'un peigne de répartition horizontale. La face latérale de la partie supérieure (face supérieure) et la face latérale de la partie inférieure (face inférieure) présentent en général chacune deux orifices d'introduction donnant accès respectivement à la première borne et à la deuxième borne.
  • Lorsque l'appareil électrique modulaire doit remplir simultanément plusieurs fonctions, par exemple à la fois une fonction de disjoncteur de protection contre les court-circuits et les surintensités et une fonction de protection différentielle, le nombre de composants à disposer à l'intérieur de l'appareil est relativement élevé et l'appareil peut donc devenir relativement encombrant, c'est-à-dire avoir une largeur d'un nombre élevé de modules.
  • On a déjà proposé, notamment dans la demande de brevet européen EP 2 073 240 A1 , afin que l'appareil électrique modulaire présente un encombrement en largeur réduit, d'augmenter la hauteur du boîtier de l'appareil pour créer un volume suffisant pour ajouter une fonction de protection différentielle ou une autre fonction électrique complémentaire.
  • Le document EP 2 073 240 A1 divulgue un appareil électrique de protection selon le préambule de la revendication 1.
  • Le document GB 2 381 968 A divulgue un autre appareil électrique de protection au format modulaire avec une armature annulaire d'un transformateur électrique.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention vise à fournir un appareil électrique au format modulaire semblable à l'appareil du document EP 2 073 240 , mais plus compact tout en restant commode et économique à fabriquer.
  • L'invention propose à cet effet un appareil électrique de protection au format modulaire, à forme globalement 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, respectivement une face arrière, une face supérieure, une face avant et une face inférieure, 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, la face arrière étant configurée pour être fixée sur un rail de support disposé horizontalement, la face supérieure présentant deux orifices d'introduction donnant accès respectivement à une première borne supérieure pour un premier pôle électrique et à une deuxième borne supérieure pour un deuxième pôle électrique différent du premier pôle électrique, la face inférieure présentant deux orifices d'introduction donnant accès respectivement à une première borne de raccordement inférieure pour le premier pôle électrique et à une deuxième borne de raccordement inférieure pour le deuxième 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 supérieure et la première borne inférieure, comportant un contact fixe et un contact mobile ;
    • un deuxième circuit de cheminement de courant entre la deuxième borne supérieure et la deuxième borne inférieure ;
    • 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, en saillie de la face avant, 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 ;
    • au moins un organe de déclenchement configuré pour agir automatiquement sur le mécanisme de commande afin de passer de la position d'enclenchement à la position de sectionnement quand se produisent des conditions de cheminement de courant prédéterminées ; et
    • une chambre d'extinction d'arc associée au premier circuit de cheminement de courant avec une première corne conductrice portant le contact fixe et avec une seconde corne conductrice reliée électriquement au contact mobile, disposée en regard de la première corne conductrice ;
    caractérisé en ce qu'au moins une partie d'une armature annulaire d'un transformateur électrique sensible auxdites conditions de cheminement prédéterminées est située, vis-à-vis d'un tronçon de la seconde corne conductrice incliné vers la face arrière et vers la chambre d'extinction d'arc :
    • du côté de la face arrière ; et
    • au droit dudit tronçon incliné de la seconde corne conductrice, suivant une direction avant-arrière, c'est-à-dire une direction qui est parallèle aux faces principales ainsi qu'à la face supérieure et à la face inférieure.
  • L'invention est basée sur l'observation que plutôt que de minimiser l'espace situé en arrière et à la même hauteur que la corne conductrice de guidage d'arc reliée électriquement au contact mobile, qui est en général proche de la face arrière de l'appareil, afin de gagner de la place pour disposer les composants, on pouvait en fait obtenir un appareil plus compact en prévoyant que l'espace situé en arrière et à la même hauteur que le tronçon incliné de cette corne conductrice soit suffisamment grand pour accueillir une armature annulaire de transformateur électrique sensible aux conditions de cheminement de courant prédéterminées, une telle armature annulaire étant un composant relativement volumineux.
  • L'invention permet de disposer dans un volume conventionnel d'appareil modulaire d'une fonction de protection vis-à-vis de conditions de cheminement de courant prédéterminées dont la détection s'effectue grâce à un transformateur électrique ayant une armature annulaire, en particulier un transformateur de détection de défaut différentiel.
  • En particulier, il est par exemple possible grâce à l'invention de disposer d'un disjoncteur différentiel à un pôle protégé d'une largeur d'un module avec la hauteur (distance entre la face inférieure et la face supérieure) conventionnelle de 83 mm.
  • Au surplus, cette localisation de l'armature annulaire du transformateur électrique implique une certaine proximité entre la corne conductrice et le transformateur électrique, ce qui est favorable à la commodité de la liaison électrique à opérer entre la corne conductrice et le contact mobile, puisqu'au moins un enroulement de ce transformateur est relié électriquement au contact mobile.
  • L'appareil selon l'invention peut ainsi être particulièrement compact tout en restant commode et économique à fabriquer.
  • Selon des caractéristiques avantageuses :
    • l'appareil comporte en outre une carte électronique reliée à un enroulement dudit transformateur électrique et à un relais de déclenchement formant ledit organe de déclenchement ;
    • ladite corne comporte, en outre dudit tronçon incliné, un tronçon debout auquel se raccorde le tronçon incliné par son extrémité la plus éloignée de la chambre d'extinction d'arc, ladite armature annulaire comportant en outre une partie qui, vis-à-vis du tronçon debout, est située :
      • du côté de la face arrière ; et
      • au droit dudit tronçon debout de la seconde corne conductrice, suivant une direction avant-arrière ;
    • l'armature annulaire a une orientation axiale située dans un plan orienté suivant une direction avant-arrière et suivant une direction haut-bas, c'est-à-dire une orientation axiale parallèle à la face gauche et à la face droite ;
    • l'orientation axiale de l'armature annulaire est inclinée vers la chambre d'extinction d'arc et vers l'avant ;
    • l'appareil comporte une cloison d'isolation entre ledit premier circuit de cheminement de courant et ledit deuxième circuit de cheminement de courant, ladite armature annulaire étant à cheval sur ladite cloison d'isolation ;
    • l'armature annulaire a une orientation axiale selon une direction gauche-droite, c'est-à-dire une orientation axiale transversale à la face gauche et à la face droite ;
    • l'appareil comporte une cloison d'isolation entre ledit premier circuit de cheminement de courant et ledit deuxième circuit de cheminement de courant, ladite armature annulaire étant entièrement située d'un même côté de ladite paroi d'isolation ;
    • ledit transformateur électrique est un transformateur de détection de défaut différentiel pour lequel lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont un défaut différentiel ; et il comporte en outre un organe de déclenchement magnétique et un organe de déclenchement thermique ; et/ou
    • l'appareil comporte deux dits transformateurs électriques, respectivement un premier dit transformateur électrique qui est un transformateur de détection de défaut différentiel pour lequel lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont un défaut différentiel, et un deuxième dit transformateur électrique qui est un transformateur de mesure d'intensité pour lequel lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont une surintensité prolongée ; et il comporte en outre un organe de déclenchement magnétique.
    BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'exemples de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un appareil électrique selon l'invention, prise à droite, en haut et en avant de cet appareil ;
    • la figure 2 montre de façon très schématique le circuit électrique de cet appareil et le mécanisme de commande des contacts mobiles que comporte ce circuit électrique ;
    • les figures 3 et 4 sont des vues en élévation prises respectivement à gauche et à droite de cet appareil dont on a enlevé la joue gauche et la joue droite du boîtier ;
    • la figure 5 est une vue en perspective de cet appareil dont le boîtier n'est pas représenté, cette vue étant prise à gauche, en bas et en arrière de l'appareil ;
    • la figure 6 est une vue en perspective semblable à la figure 5, mais prise à droite, en bas et en arrière de l'appareil ;
    • les figures 7 et 8 sont des vues en élévation semblables aux figures 3 et 4 mais montrant uniquement les composants de l'appareil électrique intervenant dans le cheminement du courant entre les contacts mobiles et les bornes de la partie inférieure, le transformateur de détection de défaut différentiel et les cornes conductrices reliées aux contacts mobiles ;
    • les figures 9 et 10 sont des vues semblables aux figures 7 et 8, mais en perspective ;
    • les figures 11 à 18 sont des vues semblables aux figures 3 à 10 pour un deuxième mode de réalisation de l'appareil électrique selon l'invention, semblable au mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 10 si ce n'est que le transformateur de détection de défaut différentiel est disposé différemment ; et
    • les figure 19 et 20 sont des vues semblables aux figures 2 et 3 pour un troisième mode de réalisation de l'invention semblable au deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 11 à 18 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 102.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION
  • 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 24 et 25 (figures 3 et 4) donnant accès respectivement à une borne de raccordement 26 et à une borne de raccordement 27. L'orifice 24 et la borne 26 sont situés à gauche. L'orifice 25 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.
  • La carte électronique 43 est reliée par deux conducteurs 28 et 29 respectivement à la borne 22 et à la borne 23.
  • 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 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 du contact fixe 31 ou 36 correspondant, et une position d'enclenchement où chacun des deux contacts mobiles 32 et 37 est en appui sur le contact fixe 31 ou 36 correspondant.
  • 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.
  • On notera que sur les figures 3 à 10, la serrure 50 est montrée dans une position proche de la position d'enclenchement : les contacts mobiles 32 et 37 sont chacun en appui sur le contact fixe 31 ou 36 correspondant, mais la manette 19 doit encore être un peu déplacée vers le haut pour que la serrure 50 soit verrouillée en position d'enclenchement.
  • On notera également que sur les figures 11 à 18, qui montrent un mode de réalisation de l'appareil 10 où la serrure 50 et les contacts fixes et mobiles 31, 32 et 36, 37 sont identiques, la serrure 50 est montrée en position de sectionnement.
  • 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 mobile 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 du 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 transformateur 35 fournit, sur les conducteurs 41 et 42, un signal de défaut différentiel qui est traité par la carte électronique 43. L'énergie d'activation du relais de déclenchement 45 est fournie par le réseau d'alimentation en électricité grâce aux conducteurs 28 et 29. Le transformateur 35 n'ayant pas à fournir l'énergie d'activation du relais de déclenchement 45, l'armature 40 peut être de dimensions assez petites, en tout cas plus petites que celles d'un transformateur devant fournir l'énergie d'activation d'un relais sensible.
  • Ainsi qu'on le voit plus particulièrement sur les figures 3 et 5, pour éteindre l'arc susceptible de se former entre le contact fixe 31 et le contact mobile 32 lorsque la serrure 50 passe de la position d'enclenchement à la position de sectionnement, le disjoncteur 10 comporte une chambre d'extinction d'arc 51 (non représentée sur la figure 2), associée au circuit de cheminement entre les bornes 22 et 26 grâce à des cornes conductrices de guidage d'arc 52 et 53.
  • La corne conductrice 52 porte le contact fixe 31.
  • La corne conductrice 53 est reliée électriquement au contact mobile 32 et est disposée en regard de la corne conductrice 52.
  • Les cornes conductrices 52 et 53 sont agencées pour qu'un arc qui se serait formé entre le contact fixe 31 et le contact mobile 32 lorsque la serrure 50 passe de la position d'enclenchement à la position de sectionnement, soit guidé vers la chambre d'extinction d'arc 51. En particulier, sur le trajet de l'arc vers la chambre 51, les cornes 52 et 53 sont d'abord convergentes puis divergentes. Pour plus de détails, on pourra se reporter par exemple à la demande de brevet européen EP 1 282 146 .
  • La corne 53 comporte un tronçon 60 qui est incliné vers l'arrière et vers la chambre 51. A son extrémité la plus éloignée de la chambre 51, le tronçon incliné 60 se raccorde à un tronçon debout 61. A son extrémité la plus proche de la chambre 51, le tronçon incliné 60 se raccorde à un tronçon debout 64 qui longe le bord de la chambre 51 tourné vers la face arrière 13.
  • Ici, lorsque la serrure 50 est en position de sectionnement, le tronçon incliné 60 de la corne 53 est en regard de l'espace entre le contact mobile 32 et le contact fixe 31 tandis que le contact mobile 32 est en regard du tronçon debout 61 (voir les figures 11 à 18 qui montrent un mode de réalisation de l'appareil 10 où la serrure 50 et les contacts fixes et mobiles 31, 32 et 36, 37 sont identiques tandis que les cornes 52 et 53 sont quasi-identiques).
  • Ainsi qu'on le voit plus particulièrement sur les figures 4 et 6, pour éviter d'endommager le contact fixe 36 et le contact mobile 37 par l'arc susceptible de se former entre eux lorsque la serrure 50 passe de la position d'enclenchement à la position de sectionnement, le disjoncteur 10 comporte des cornes conductrices de guidage d'arc 62 et 63.
  • La corne conductrice 62 porte le contact fixe 36.
  • La corne conductrice 63 est reliée électriquement au contact mobile 37 et est disposée en regard de la corne conductrice 62.
  • Les cornes conductrices 62 et 63 sont agencées pour qu'un arc qui se serait formé entre le contact fixe 36 et le contact mobile 37 lorsque la serrure 50 passe de la position d'enclenchement à la position de sectionnement, soit guidé à s'éloigner des contacts 36 et 37 vers l'arrière.
  • On notera que la serrure 50 est configurée pour que, lorsqu'elle passe de la position d'enclenchement à la position de sectionnement, le moment où l'écartement entre le contact mobile 37 et le contact fixe 36 débute se produit après le moment où l'écartement entre le contact mobile 32 et le contact fixe 31 débute.
  • Par conséquent, l'arc susceptible de se produire entre les contacts 36 et 37 est moins important que l'arc susceptible de se produire entre les contacts 31 et 32. Il n'est donc pas nécessaire d'associer une chambre d'extinction d'arc au circuit de cheminement de courant entre les bornes 23 et 27.
  • On va maintenant décrire à l'appui des figures 3 à 6 la façon dont les différents composants sont disposés à l'intérieur de l'appareil 10.
  • Dans le présent mémoire, pour situer les différents composants les uns par rapport aux autres, on prend comme référence la position d'utilisation prévue pour l'appareil 10, où il est fixé par l'arrière sur un rail de support horizontal.
  • On se réfère en particulier à des directions telles que celles montrées sur la figure 1, respectivement les directions avant-arrière telles que la direction 55, les directions gauche-droite telles que la direction 56 et les directions haut-bas telles que la direction 57.
  • Les directions avant-arrière sont parallèles à la face gauche 11 et à la face droite 12 ainsi qu'à la face supérieure 14 et à la face inférieure 16. Lorsque l'appareil 10 est fixé par l'arrière à un rail de support horizontal, les directions avant-arrière sont horizontales et transversales au rail de support.
  • Les directions gauche-droite sont parallèles à chaque face latérale, c'est-à-dire à la face arrière 13, à la face supérieure 14, à la face avant 15 et à la face inférieure 16. Lorsque l'appareil 10 est fixé par l'arrière à un rail de support horizontal, les directions gauche-droite sont horizontales et parallèles au rail de support.
  • Les directions haut-bas sont parallèles à la face gauche 11 et à la face droite 12 ainsi qu'à la face arrière 13 et à la face avant 15. Lorsque l'appareil 10 est fixé par l'arrière à un rail de support horizontal, les directions haut-bas sont verticales.
  • Bien entendu, pour les différentes faces de l'appareil 10 c'est leur orientation générale qui est à prendre en compte.
  • Un premier élément est en avant d'un second élément si le premier élément est, par rapport au second élément, du côté de la face avant 15.
  • Un premier élément est en arrière d'un second élément si le premier élément est, par rapport au second élément, du côté de la face arrière 13.
  • Un premier élément est à gauche d'un second élément si le premier élément est, par rapport au second élément, du côté de la face gauche 11.
  • Un premier élément est à droite d'un second élément si le premier élément est, par rapport au second élément, du côté de la face droite 12.
  • Un premier élément est au-dessus d'un second élément si le premier élément est, par rapport au second élément, du côté de la face supérieure 14.
  • Un premier élément est en-dessous d'un second élément si le premier élément est, par rapport au second élément, du côté de la face inférieure 16.
  • Dans l'espace situé en-dessous des bornes 22 et 23 sont disposés la chambre d'extinction d'arc 51, l'organe compact 44 et la carte électronique 43. La chambre 51 est en arrière de l'organe compact 44. La carte électronique 43 est à droite de la chambre 51 et de l'organe compact 44.
  • La serrure 50 est disposée dans le nez 18 et en-dessous de l'organe compact 44.
  • Les contacts fixes et mobiles 31, 32, 36 et 37 et les cornes 52, 53, 62 et 63 sont disposés en dessous de la chambre 51, à l'exception de la partie du tronçon debout 64 qui est en arrière de la chambre 51.
  • L'organe de déclenchement thermique 33 est disposé au-dessus de la borne 26 et en-dessous de la corne 53 et du contact mobile 32.
  • Comme on le voit bien sur les figures 3, 7 et 9, l'organe de déclenchement thermique 33 est allongé et incliné vers le bas et vers l'arrière.
  • Vis-à-vis de la partie de la corne 53 formée par le tronçon incliné 60 et par le tronçon debout 61, l'armature annulaire 40 du transformateur 35 est située :
    • du côté de la face arrière, et
    • suivant une direction avant-arrière, au droit de cette partie de la corne 53.
  • En d'autres termes, l'armature 40 du transformateur 35 est située en arrière et à la même hauteur que la partie de la corne 53 formée par le tronçon incliné 60 et par le tronçon debout 61.
  • L'armature annulaire 40 du transformateur 35 a une orientation axiale située dans un plan orienté suivant une direction avant-arrière et suivant une direction haut-bas, c'est-à-dire que l'orientation axiale de l'armature 40 est parallèle à la face gauche 11 et à la face droite 12.
  • L'orientation axiale de l'armature annulaire 40 est inclinée vers la chambre 51 et vers l'avant.
  • Par conséquent, l'orientation générale de l'armature 40 est inclinée dans le même sens que le tronçon incliné 60 de la corne 53.
  • L'armature 40 n'est pas parallèle au tronçon incliné 60 mais moins inclinée vers la chambre 51.
  • Pour simplifier, les bornes 22, 23 et 25 ne sont représentées que partiellement sur les figures 3 et 4. Ces bornes sont illustrées en entier sur les figures 11 et 12.
  • Au-dessus du nez 18 se trouvent deux orifices 70 et 71 (figures 1, 3 et 4) donnant respectivement accès à la vis 72 (figure 11) de la borne 22 et à la vis 73 (figure 12) de la borne 23.
  • La borne 22 comporte une plage de contact 74 qui est fixe et une cage 75 (figure 11) qui est mobile sous l'effet de la vis 72. De même, La borne 23 comporte une plage de contact 76 qui est fixe et une cage 77 (figure 12) qui est mobile sous l'effet de la vis 73.
  • Le tronçon d'extrémité dénudé ou la dent du peigne à raccorder est introduit dans le logement délimité par la plage de contact 74 ou 76 et par la cage 75 ou 77. La vis 72 ou 73 est manoeuvrée pour rapprocher la paroi de la cage 75 ou 77 en regard de la plage 74 ou 76 pour serrer le tronçon d'extrémité dénudé ou la dent.
  • Les bornes 26 et 27 sont agencées d'une façon similaire aux bornes 22 et 23. En particulier, la borne 26 comporte une plage de contact 78 qui est fixe et une cage 79 qui est mobile sous l'effet de la vis 80 ; et la borne 27 comporte une plage de contact 81 qui est fixe et une cage 82 (figure 12) qui est mobile sous l'effet de la vis 83 (figure 12).
  • Pour simplifier, seules les plages de contact des bornes 22, 23, 26 et 27 ont été représentées sur figures 5 et 6 ; et seules les pages de contact des bornes 26 et 27 ont été représentées sur les figures 7 à 10.
  • On va maintenant expliquer, à l'appui plus particulièrement des figures 5 à 10, comment sont mis en oeuvre les enroulements 34 et 38, et plus généralement, d'une part, la partie du circuit de cheminement de courant entre la plage de contact 78 de la borne 26 et le contact mobile 32, et d'autre part la partie du circuit de cheminement de courant entre la plage de contact 81 de la borne 27 et le contact mobile 37.
  • La plage de contact 78 de la borne 26 est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 85 en zigzag dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 86 en U (figures 7 et 9) dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 87 en L dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 88 en I dont l'autre extrémité est reliée à une bande conductrice 89 en arche dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 90 en L (figure 9) dont l'autre extrémité est reliée à l'organe de déclenchement thermique 33. Entre ses extrémités, la bande conductrice 90 est reliée à la corne conductrice 53 par l'extrémité du tronçon debout 61 opposée au tronçon incliné 60.
  • Le tronçon central de la bande conductrice 86 en U est disposé au centre de l'armature annulaire 40, ce qui permet de mettre en oeuvre l'enroulement 34.
  • Chacune des bandes conductrices 85 à 90 est recouverte d'un revêtement en matière isolante, ici un vernis en matière plastique.
  • L'organe de déclenchement thermique 33 est relié au contact mobile 32 par un conducteur souple 91, ici une tresse conductrice.
  • Ainsi qu'on le voit plus particulièrement sur les figures 8 et 10, la plage de contact 81 de la borne 27 est reliée à une extrémité d'un conducteur souple 92, ici une tresse conductrice, dont l'autre extrémité est reliée au contact mobile 37. La corne conductrice 63 est reliée au conducteur souple 92.
  • Entre sa liaison à la corne conductrice 63 et la plage de contact 81, le conducteur souple 92 passe par le centre de l'armature annulaire 40 pour mettre en oeuvre l'enroulement 38.
  • L'enroulement secondaire 39 est classiquement mis en oeuvre par un bobinage d'un fil électrique isolé de petite section.
  • On notera que, comme on le voit sur les figures 3 et 4, une cloison d'isolation 93, parallèle à la face gauche 11 et à la face droite 12, est prévue entre le circuit de cheminement du pôle protégé (entre les bornes 22 et 26) et le circuit de cheminement du pôle non protégé (entre les bornes 23 et 27).
  • L'organe compact 44, la serrure 50 et l'armature annulaire 40 sont à cheval sur la cloison d'isolation 93.
  • On observera que la cloison d'isolation 93 que comporte le boîtier de l'appareil 10 sert également au maintien des différents composants.
  • Le mode de réalisation de l'appareil 10 illustré sur les figures 11 à 18 est semblable au mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 10, si ce n'est que l'armature annulaire 40 du transformateur 35 a une orientation axiale suivant une direction gauche-droite, c'est-à-dire que l'orientation axiale de l'armature 40 est transversale à la face gauche 11 et à la face droite 12.
  • Par conséquent, l'orientation générale de l'armature 40 est la même que celle de la face gauche 11 et de la face droite 12.
  • Ici, l'armature annulaire 40 est entièrement située d'un même côté de la cloison d'isolation 93 entre le circuit de cheminement du pôle protégé (entre les bornes 22 et 26) et le circuit de cheminement du pôle non protégé (entre les bornes 23 et 27).
  • Plus précisément, ici l'armature annulaire 40 est située du côté du circuit de cheminement du pôle non protégé.
  • Par conséquent, ici, l'armature annulaire 40 est située du côté de la cloison d'isolation 93 tourné vers la face droite 12.
  • En conséquence de la différence d'orientation de l'armature annulaire 40 par rapport au mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 10, les enroulements 34 et 38 sont mis en oeuvre différemment.
  • Cette mise en oeuvre va maintenant être expliquée, à l'appui plus particulièrement des figures 13 à 18. On va plus généralement expliquer, d'une part, la partie du circuit de cheminement de courant entre la plage de contact 78 de la borne 26 et le contact mobile 32, et d'autre part la partie du circuit de cheminement de courant entre la plage de contact 81 de la borne 27 et le contact mobile 37.
  • La plage de contact 78 de la borne 26 est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 94 en I dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 95 en L dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 96 en V dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 97 en U dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 98 en arche dont l'autre extrémité est reliée à l'organe de déclenchement thermique 33 tandis que son sommet est reliée à la corne 53 par l'extrémité du tronçon debout 61 opposée au tronçon incliné 60.
  • Dans la bande conductrice 97 en U, le tronçon latéral dont l'extrémité est reliée à la bande conductrice 96 en V, est disposé au centre de l'armature annulaire 40, ce qui permet de mettre en oeuvre l'enroulement 34.
  • Chacune des bandes conductrices 94 à 98 est recouverte d'un revêtement en matière isolante, ici un vernis en matière plastique.
  • L'organe de déclenchement thermique 33 est relié au contact mobile 32 par un conducteur souple 99, ici une tresse conductrice.
  • La plage de contact 81 de la borne 27 est reliée à une extrémité d'une bande conductrice 100 en arche dont l'autre extrémité est reliée à la corne conductrice 63 et à une extrémité d'un conducteur souple 101, ici une tresse conductrice, dont l'autre extrémité est reliée au contact mobile 37.
  • Le sommet de la bande conductrice 100 en arche est disposé au centre de l'armature annulaire 40, ce qui permet de mettre en oeuvre l'enroulement 38.
  • Comme on le voit sur les figures 11 et 12, dans le circuit de cheminement de courant entre le contact mobile 32 et la borne 26, seule la bande conductrice 97 en U traverse la cloison 93 pour avoir une partie du côté de la cloison 93 tourné vers la face droite 12. Le reste du circuit de cheminement entre le contact mobile 32 et la borne 26 est du côté de la cloison 93 tourné vers la face gauche 11.
  • La bande conductrice 97 en U traverse la cloison d'isolation 93 au voisinage de ses extrémités.
  • Les deux orifices de la cloison 93 par lesquels passe la bande conductrice 97 étant de petites dimensions, ces orifices ne perturbent que très peu l'isolation procurée par la cloison 93 entre les deux pôles électriques qui cheminent dans l'appareil 10.
  • Le mode de réalisation de l'appareil 10 illustré sur les figures 19 et 20 est semblable à celui illustré sur les figures 11 à 18 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 102.
  • Le transformateur 102 comporte une armature annulaire (circuit magnétique) 103 entourant un élément conducteur du circuit de cheminement de courant entre les bornes 22 et 26 et comporte un enroulement 104 autour de l'armature annulaire 103.
  • L'enroulement 104 est relié à la carte électronique 43 par deux conducteurs électriques 105 et 106.
  • Tout comme l'organe de déclenchement thermique 33, le transformateur 102 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 102 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 104 du transformateur 102.
  • 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.
  • L'armature annulaire 103 est disposée comme l'armature annulaire 40 mais de l'autre côté de la cloison d'isolation 93, c'est-à-dire du côté du circuit de cheminement du pôle protégé, en l'occurrence du côté de la cloison d'isolation 93 tournée vers la face gauche 11.
  • Ainsi, l'orientation générale de l'armature 103 est la même que celle de la face gauche 11 et de la face droite 12, avec une orientation axiale suivant une direction gauche-droite, c'est-à-dire que l'orientation axiale de l'armature 103 est transversale à la face gauche 11 et à la face droite 12.
  • Tout comme pour l'armature 40, vis-à-vis de la partie de la corne 53 formée par le tronçon incliné 60 et par le tronçon debout 61, l'armature annulaire 103 du transformateur 102 est situé :
    • du côté de la face arrière, et
    • suivant une direction avant-arrière, au droit de cette partie de la corne 53.
  • En d'autres termes, l'armature 103 du transformateur 102 est située en arrière et à la même hauteur que la partie de la corne 53 formée par le tronçon incliné 60 et par le tronçon debout 61.
  • Le circuit de cheminement de courant entre la borne 26 et le contact mobile 32 est conformé de la même façon que dans le mode de réalisation illustré sur les figures 11 à 18, si ce n'est :
    • que la bande conductrice 95 en L et la bande conductrice 96 en V sont conformées différemment ;
    • que la bande conductrice 98 en arche est remplacée par une bande conductrice 107 en console ; et
    • que la tresse conductrice 99 est reliée à la bande conductrice 107 en console.
  • Alors que dans le mode de réalisation illustré sur les figures 11 à 18, la bande 95 a un tronçon proche de la cloison d'isolement 93, afin d'être à droite de l'organe de déclenchement thermique 33, dans le mode de réalisation illustré sur les figures 19 et 20, le tronçon correspondant de la bande conductrice 95 est à l'écart de la cloison d'isolation 93 afin d'être à gauche de l'armature annulaire 103.
  • La bande conductrice 96 en V a une forme modifiée en conséquence, qui permet de relier l'une des extrémités de la bande conductrice 97 à l'extrémité de la bande conductrice 96 opposée à la bande conductrice 95.
  • Le circuit de cheminement de courant entre la borne 26 et le contact mobile 32 est entouré par l'armature annulaire 103 au niveau de la liaison entre la bande conductrice 96 et la bande conductrice 97.
  • On observera que dans tous les modes de réalisation illustrés, l'appareil 10 est particulièrement compact pour un disjoncteur différentiel bipolaire à un pôle protégé, puisqu'il a une largeur d'un module avec une hauteur (distance entre le face inférieure et la face supérieure) conventionnelle de 83 mm.
  • On observera que dans tous les modes de réalisation illustrés, vis-à-vis du tronçon incliné 60 de la corne 53, une partie de l'armature annulaire 40 ou 103 du transformateur 35 ou 102 est situé :
    • du côté de la face arrière, et
    • suivant une direction avant-arrière, au droit du tronçon incliné 60.
  • En d'autres termes, dans tous les modes de réalisation illustrés, une partie de l'armature 40 ou 103 du transformateur 35 ou 102 est située en arrière et à la même hauteur que le tronçon incliné 60.
  • Dans des variantes non représentées, la totalité de l'armature 40 ou 103 est disposée en arrière et à la même hauteur que le tronçon incliné 60.
  • On notera que les caractéristiques de disposition exposées ci-dessus pour les armatures 40 ou 103 vis-à-vis de la corne conductrice 53 valent également pour la corne conductrice 63.
  • Dans des variantes non représentées, le circuit de cheminement de courant entre les bornes 23 et 27 est continu (il n'y pas d'organe de sectionnement avec un contact fixe et un contact mobile) et ne comporte donc aucune corne conductrice de guidage d'arc.
  • Dans des variantes non représentées, l'agencement des composants autres que le transformateur électrique tel que 35 ou 102 est différent, avec par exemple la chambre d'extinction d'arc telle que 51 qui est en bas plutôt qu'en haut.
  • Dans des variantes non représentées :
    • l'organe compact tel que 44 est remplacé par un organe de déclenchement magnétique et par un relais de déclenchement qui sont distincts ;
    • 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 ;
    • l'orientation de l'armature annulaire telle que 40 ou 103 est différente, par exemple comme sur le mode de réalisation illustré sur les figures 11 à 18 mais en biais ;
    • il y a deux transformateurs respectivement pour la détection de défaut différentiel et la détection de surintensité prolongée, mais ces deux transformateurs sont agencés différemment que dans le mode de réalisation illustré sur les figures 19 et 20, par exemple chacun à cheval sur la cloison d'isolation telle que 93 ; et/ou
    • seule la détection de défaut différentiel est effectuée dans l'appareil (interrupteur différentiel) ou le seul transformateur dans l'appareil est un transformateur de mesure d'intensité pour la détection de surintensité prolongée.
  • Dans des variantes non représentées l'appareil électrique 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.
  • Dans des variantes non représentées, les bornes de raccordement 22, 23, 26 et 27 sont conformées différemment, par exemple avec un ressort pour serrer le tronçon d'extrémité dénudé d'un câble électrique ou la dent d'un peigne de répartition horizontale.
  • De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des circonstances, et l'on rappelle à cet égard que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.

Claims (10)

  1. Appareil électrique de protection au format modulaire, à forme globalement parallélépipédique avec 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, 12), respectivement une face arrière (13), une face supérieure (14), une face avant (15) et une face inférieure (16), 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, la face arrière (13) étant configurée pour être fixée sur un rail de support disposé horizontalement, la face supérieure (14) présentant deux orifices d'introduction (20, 21) donnant accès respectivement à une première borne supérieure (22) pour un premier pôle électrique et à une deuxième borne supérieure (23) pour un deuxième pôle électrique différent du premier pôle électrique, la face inférieure (16) présentant deux orifices d'introduction (24, 25) donnant accès respectivement à une première borne de raccordement inférieure (26) pour le premier pôle électrique et à une deuxième borne de raccordement inférieure (27) pour le deuxième pôle électrique, chaque dite borne de raccordement (22, 23, 26, 27) 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 supérieure (22) et la première borne inférieure (26), comportant un contact fixe (31) et un contact mobile (32) ;
    - un deuxième circuit de cheminement de courant entre la deuxième borne supérieure (23) et la deuxième borne inférieure (27) ;
    - 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), en saillie de la face avant, 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 ;
    - au moins un organe de déclenchement (30, 33, 45) configuré pour agir automatiquement sur le mécanisme de commande (50) afin de passer de la position d'enclenchement à la position de sectionnement quand se produisent des conditions de cheminement de courant prédéterminées ; et
    - une chambre (51) d'extinction d'arc associée au premier circuit de cheminement de courant avec une première corne conductrice (52) portant le contact fixe (31) et avec une seconde corne conductrice (53) reliée électriquement au contact mobile (32), disposée en regard de la première corne conductrice (52) ;
    caractérisé en ce qu'au moins une partie d'une armature annulaire (40, 103) d'un transformateur électrique (35, 102) sensible auxdites conditions de cheminement prédéterminées est située, vis-à-vis d'un tronçon (60) de la seconde corne conductrice (53) incliné vers la face arrière (13) et vers la chambre d'extinction d'arc (51) :
    - du côté de la face arrière (13) ; et
    - au droit dudit tronçon incliné (60) de la seconde corne conductrice (53), suivant une direction avant-arrière (55), c'est-à-dire une direction qui est parallèle aux faces principales (11, 12) ainsi qu'à la face supérieure (14) et à la face inférieure (16).
  2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une carte électronique (43) reliée à un enroulement (39, 104) dudit transformateur électrique (35, 102) et à un relais de déclenchement (45) formant ledit organe de déclenchement.
  3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde corne (53) comporte, en outre dudit tronçon incliné (60), un tronçon debout (61) auquel se raccorde le tronçon incliné (60) par son extrémité la plus éloignée de la chambre d'extinction d'arc (51), ladite armature annulaire (40, 102) comportant en outre une partie qui, vis-à-vis du tronçon debout (61), est située :
    - du côté de la face arrière (13) ; et
    - au droit dudit tronçon debout (61) de la seconde corne conductrice (53), suivant une direction avant-arrière (55).
  4. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'armature annulaire (40) a une orientation axiale située dans un plan orienté suivant une direction avant-arrière (55) et suivant une direction haut-bas (57), c'est-à-dire une orientation axiale parallèle à la face gauche (11) et à la face droite (12).
  5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'orientation axiale de l'armature annulaire (40) est inclinée vers la chambre d'extinction d'arc (51) et vers l'avant.
  6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison d'isolation (93) entre ledit premier circuit de cheminement de courant et ledit deuxième circuit de cheminement de courant, ladite armature annulaire (40) étant à cheval sur ladite cloison d'isolation (93).
  7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'armature annulaire (40, 103) a une orientation axiale selon une direction gauche-droite (56), c'est-à-dire une orientation axiale transversale à la face gauche (11) et à la face droite (12).
  8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison d'isolation (93) entre ledit premier circuit de cheminement de courant et ledit deuxième circuit de cheminement de courant, ladite armature annulaire (40, 103) étant entièrement située d'un même côté de ladite paroi d'isolation (93).
  9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit transformateur électrique est un transformateur (35) de détection de défaut différentiel pour lequel lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont un défaut différentiel ; et il comporte en outre un organe de déclenchement magnétique (30) et un organe de déclenchement thermique (33).
  10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux dits transformateurs électriques, respectivement un premier dit transformateur électrique qui est un transformateur (35) de détection de défaut différentiel pour lequel lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont un défaut différentiel, et un deuxième dit transformateur électrique qui est un transformateur (103) de mesure d'intensité pour lequel lesdites conditions de cheminement de courant prédéterminées sont une surintensité prolongée ; et il comporte en outre un organe de déclenchement magnétique (30).
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