EP3232459B1 - Appareil électrique de protection de ligne - Google Patents

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EP3232459B1
EP3232459B1 EP17305409.9A EP17305409A EP3232459B1 EP 3232459 B1 EP3232459 B1 EP 3232459B1 EP 17305409 A EP17305409 A EP 17305409A EP 3232459 B1 EP3232459 B1 EP 3232459B1
Authority
EP
European Patent Office
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differential
contact
trigger
contacts
switch according
Prior art date
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Active
Application number
EP17305409.9A
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German (de)
English (en)
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EP3232459A1 (fr
Inventor
Vincent BOITEUX
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.)
Hager Electro SAS
Original Assignee
Hager Electro SAS
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 Hager Electro SAS filed Critical Hager Electro SAS
Publication of EP3232459A1 publication Critical patent/EP3232459A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3232459B1 publication Critical patent/EP3232459B1/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
    • H01H83/02—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by earth fault currents
    • 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
    • H01H71/1072—Release mechanisms which are reset by opening movement of contacts

Definitions

  • the invention relates to a differential switch (RCCB).
  • RRCB differential switch
  • the differential relay There is a precise and sensitive mechanism housed inside the differential relay. It is generally a magnetic circuit composed of a movable pallet driven remotely or against the pole surfaces of a fixed armature. These pole surfaces are ground in order to obtain high precision in the operation of the relay. In the case of a differential relay, when the pallet is positioned on the armature, it is said to be closed or armed, and when the pallet is at a distance from the armature, it is said to be open or tripped.
  • Polar surfaces are very stressed in the electrical device. They are in particular requested each time the relay is reset, which takes place after a differential tripping, and which also takes place during each manipulation of the handle to open the contacts. In the latter case, since it is a manual manipulation without a differential tripping has not taken place previously, the relay is already armed, and the lock “forces” the re-arming of the relay causing vibrations and friction of the movable pallet on the pole surfaces, and causing premature wear of the pole surfaces.
  • This wear changes the air gap between the movable vane and a first of the pole surfaces on one side, and between the movable vane and a second of the pole surfaces on the other side.
  • the power of the relay will drift downwards because the paddle is further from the polar surface than it should be. This downward drift means that the relay then needs less power to trip, and the relay will even end up tripping on its own without there being a differential fault. The device is then non-functional, and it will no longer be possible to reset the lock.
  • the currently implemented solution consists of declaring a limited number of cycles for the device. The user will know that beyond this number of cycles, the device may be faulty. This solution does not solve the technical problem mentioned above, and is not satisfactory.
  • circuit breaker for the detection of overloads comprising a plurality of movable contacts capable of being separated from fixed contacts, in order to open an electrical circuit to be protected.
  • This circuit breaker comprises thermoelectric means for detecting overloads.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks, by proposing a differential switch comprising a differential tripping device which allows effective protection against differential faults, and which does not constitute a point of weakness for the general life of the device. 'apparatus.
  • This device is characterized mainly in that it comprises a first kinematics for the opening of the contacts following a manual action on the lever and a second kinematics for the opening of the contacts following a differential tripping, said two kinematics being decorrelated from one another so as to reset the differential tripping device only when the second kinematics are implemented.
  • kinematics should be understood or should be understood as being a mechanical system producing a kinematic or movement chain or as being a kinematic system or a kinematic mechanism.
  • the idea at the basis of the invention consists in reducing the stresses on the differential tripping device by the lock, rather than asking the users to count the number of cycles.
  • a reset is carried out after, and only after, a differential trip. In no other case is the differential tripping device requested.
  • this new operation of the device uses the conventional parts of a lock, but with some adaptations and modifications of parts making it possible to obtain two different kinematics of the lock depending on the type of release.
  • the first kinematics is implemented for manual triggering of the device following a manual action performed directly on the lever, while the second kinematics is implemented for automatic differential tripping following the appearance of a differential fault. on a line.
  • the same parts are used in both cutscenes, but have different movements depending on the trigger type. And in particular, only the second kinematics makes it possible to reset the differential tripping device.
  • the first kinematics does not act on the differential tripping device.
  • the second kinematics includes a mechanism for resetting the differential tripping device.
  • This reset mechanism is adapted to be activated by a transfer of energy from the contact carrier, said energy being created when the contacts close and restored when the contacts are opened.
  • the springs associated with the contact carrier compress and store energy.
  • the second kinematics starts, and causes the movement of the contact carrier so as to move the mobile contact away from the fixed contact. During this movement, the springs of the contact carrier relax and return this energy to the reset mechanism to implement the reset of the differential tripping device.
  • said differential tripping device comprises a tripping pusher movable between a retracted position when the differential tripping device is armed, and an extended position when the differential tripping device has just tripped, said reset mechanism being activated. when the pusher takes the extended position and allowing the pusher to move from the extended position to the retracted position.
  • the reset mechanism engages via the exit of the pusher, and generates a succession of driving movements which ultimately cause the retraction of the pusher.
  • the contact holder 8 which consists of an assembly carrying movable contacts 8a.
  • These movable contacts 8a are moved at a distance or against fixed contacts 8b, also four in number, against contact springs 8c having a tendency to move the movable contacts 8a away from the fixed contacts 8b.
  • the contact carrier 8 moves against at least one contact carrier spring 8d which then compresses.
  • the contact carrier 8 is connected to a handle 9 for controlling the contacts via a first connecting rod 7 and a second connecting rod 6.
  • the handle 9 is movable in rotation between an ON position where the contacts are closed, and an OFF position where the contacts are open.
  • These connecting rods 6, 7 make it possible to transmit the rotational movement of the handle 9 to the contact holder 8 so that it opens or closes the contacts.
  • the first link 7 is in a pivot connection at its first end 7a with the contact carrier 8, and in a pivot connection at its second end 7b with a first end 6a of the second link 6, the latter being in a pivot connection at its second end 6b with the handle 9.
  • the handle 9 has a protuberance 9b inside which there is a housing accommodating the second pivoting end 6b of the second connecting rod 6. This housing is offset with respect to the axis 9a of rotation (better visible in figure 2 ) of joystick 9.
  • a differential tripping device 1 corresponding to a differential relay 1.
  • This relay 1 conventionally consists of a magnetic circuit, with a fixed armature generally U-shaped, and a movable paddle attracted magnetically by the armature and able to come into contact with the ends of the two branches of the U. These ends are commonly called polar surfaces.
  • the pallet can either be mobile in rotation or mobile in translation. It is associated with a push-button which translates between a retracted position, in this case the paddle is in contact with the pole surfaces and relay 1 is armed, and an extended position, in this case the paddle is at a distance from the pole surfaces and the relay 1 is triggered.
  • This spring element 11 consists in this example of a helical spring 11, but could quite correspond to a flexible leaf or to any other form of spring 11. It comprises a first free end 11a able to be driven by the second arm 4c of the spring. trigger 4, and a second free end 11b able to come to bear on the second face 2b of the rocker 2 in order to make it pivot to retract the pusher. It is the action of the trigger 4 on the first free end 11a of the spring 11 which makes it possible to pivot the spring 11 and in particular to cause the second free end 11b of the spring 11 to pivot in order to reset the relay 1 by retracting the pusher.
  • the rocker 2, the pawl 3, the trigger 4, and the spring 11 form the reset mechanism of relay 1.
  • the device handle 9 is in the ON position, that is to say directed to the left in the figure, and the contacts are closed.
  • Relay 1 is armed, and the push-button is in the retracted position.
  • the rocker 2 is pressed against the pusher of the relay 1 and held in place with a certain play by the tab 3b of the pawl 3.
  • the projection 3c of the pawl 3 blocks the first arm 4b of the trigger 4 in the raised position.
  • the second arm 4c of the trigger 4 is at a distance from the first free end 11a of the spring 11 and therefore exerts no action on the spring 11.
  • the push button of relay 1, rocker 2, pawl 3, trip unit 4, and spring 11 hardly move during manual opening and closing of the contacts.
  • the trigger 4 is never in contact with the spring 11.
  • the first connecting rod 7 drives the contact carrier 8 in clockwise rotation, causing the moving contacts 8a to move away from the fixed contacts 8b: the contacts are then open.
  • the operator actuates the lever 9 to reset the device by moving it to the left, the protuberance 9b accommodating the second end 6b of the second connecting rod 6 rotates counterclockwise around the axis of rotation 9a lever 9, driving the second connecting rod 6 downwards, as shown in figure 5 .
  • the second link 6 in turn drives down the second end 7b of the first link 7 and the first end 5a of the third link 5.
  • the angle between the first 7 and third connecting rod 5 become more and more obtuse, until the lever 9 reaches the end of its travel on its left, as illustrated in figure 6 , which corresponds to the ON position.
  • the figure 6 and the figure 2 are the same.
  • the first connecting rod 7 drives the contact holder 8 in anti-clockwise rotation, causing the movable contacts 8a to move closer to the fixed contacts 8b, until they close.
  • the device is in the same configuration as figures 2 and 6 , that is to say with handle 9 in the ON position, and the contacts closed.
  • the pusher pushes on the first face 2a of the rocker 2 so as to rotate it clockwise, as illustrated in figure 8 .
  • the free end of the tab 3b of the pawl 3 slides on a second face 2b of the lever 2, opposite to the first face 2a.
  • the second face 2b of the rocker 2 and the free end of the pawl 3 have corresponding shapes, allowing them to slide one over the other, the clockwise pivoting of the rocker 2 causing the counterclockwise pivoting of the pawl 3, like two cogwheels.
  • the projection 3c of the pawl 3 also has a counterclockwise rotation movement, and thus frees the first arm 4b of the trigger 4 which then drops downwards by rotating counterclockwise on a first angular sector until opening of contacts.
  • the rotation of the trigger 4 allows its protuberance 4f to pivot and therefore to move the third connecting rod 5 which pulls the contact carrier 8 to open the contacts.
  • the second arm 4c of the trigger 4 bears on the first free end 11a of the reset spring 11, and exerts sufficient force to rotate the spring 11 in the direction counterclockwise, as shown in figure 9 .
  • the second free end 11b of the spring 11 bears against the second face 2b of the rocker 2, and exerts a force sufficient to make the rocker 2 turn counterclockwise against the pusher and the spring 11 of the movable pallet, until the latter is again in contact with the polar surfaces.
  • the push-button is therefore again in the retracted position, and relay 1 is reset.
  • the force exerted by the trigger 4 on the resetting spring 11 comes from the energy stored by the contact carrier during the closing of the contacts, by the compression of the contact springs 8c and of the contact carrier spring 8d. Before the opening of the contacts, this energy is contained thanks to the lever 9 which is in abutment in its ON position, and thanks to the trip unit 4 which is in abutment against the pawl 3. When the contacts are opened, the contact springs 8c and the contact carrier spring 8d relax and restore this energy to the trigger via the first link 7 and the third link 5.
  • the third connecting rod 5 first pulls the contact holder to open the contacts then transfers the energy to the trigger 4 so that it continues its rotation in anticlockwise. This energy is sufficient to reset relay 1 as explained previously.
  • the resetting spring 11 is calibrated in order to be able to carry out a suitable resetting of the relay 1.
  • the first connecting rod 7 then starts to rotate counterclockwise under the effect of a lever spring (not shown) so as to pull the first end 5a of the third connecting rod 5 towards the high.
  • the angle between the first connecting rod 7 and the third connecting rod 5 decreases, to become an acute angle.
  • the first end 6a of the second connecting rod 6 is necessarily pulled upwards, causing the pivoting of the lever 9 via the second end 6b of the second connecting rod 6 to compensate for this variation in height.
  • the lever 9 is thus progressively directed to the right until it comes to a stop (OFF position) as shown in figure 11 .
  • the trigger 4 pivots clockwise under the effect of the lever 9 returning to the OFF position via its lever spring, until it returns to the initial position, that is to say to the position in which it was located before the triggering of the relay 1.
  • the pawl 3 also returns to the initial position, and its projection 3c is repositioned in abutment on the first arm 4b of the trigger 4 in order to retain it until the next differential triggering.
  • the tab 3b of the pawl 3 is repositioned in front of the second face 2b of the lever 2.
  • the relay 1 reset mechanism is again in place and operational for the next differential trip.
  • the control handle 9 is in the OFF position and the contacts are open, pending a manual reset of the device (see figures 4 to 6 ).

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne un interrupteur différentiel (RCCB). Ce type d'appareil est conçu notamment pour couper de faibles niveaux de courant de court-circuit, et pour déclencher en cas de défaut différentiel.
  • L'interrupteur différentiel selon l'invention, comporte de façon classique :
    • un porte-contact rotatif, au moins un contact fixe, au moins un contact mobile fixé au porte-contact rotatif, une manette de commande du au moins un contact mobile ;
    • une serrure mécanique apte à basculer en entraînant l'ouverture/fermeture des contacts suite à une action manuelle sur la manette ;
    • un dispositif de coupure commandé par la manette de commande entraînant ledit contact mobile à distance ou vers un contact fixe, ladite manette étant reliée au porte-contact par l'intermédiaire de la serrure mécanique ;
    • un dispositif de déclenchement différentiel, du type relais différentiel, apte à faire basculer la serrure mécanique pour ouvrir les contacts en cas d'apparition d'un défaut différentiel sur la ligne, et apte à être réarmé après le déclenchement par la serrure.
  • Il existe un mécanisme précis et sensible logé à l'intérieur du relais différentiel. Il s'agit généralement d'un circuit magnétique composé d'une palette mobile entraînée à distance ou contre des surfaces polaires d'une armature fixe. Ces surfaces polaires sont rectifiées afin d'obtenir une haute précision dans le fonctionnement du relais. Dans le cas d'un relais différentiel, lorsque la palette est positionnée sur l'armature, il est dit fermé ou armé, et lorsque la palette est à distance de l'armature, il est dit ouvert ou déclenché.
  • Les surfaces polaires sont très sollicitées dans l'appareil électrique. Elles sont notamment sollicitées à chaque réarmement du relais, qui a lieu après un déclenchement différentiel, et qui a également lieu lors de chaque manipulation de la manette pour ouvrir les contacts. Dans ce dernier cas, puisqu'il s'agit d'une manipulation manuelle sans qu'un déclenchement différentiel n'ait eu lieu précédemment, le relais est déjà armé, et la serrure vient « forcer » le réarmement du relais provoquant des vibrations et des frottements de la palette mobile sur les surfaces polaires, et engendrant une usure prématurée des surfaces polaires.
  • Cette usure modifie l'entrefer entre la palette mobile et une première des surfaces polaires d'un côté, et entre la palette mobile et une deuxième des surfaces polaires d'un autre côté.
  • Si l'entrefer augmente, on constatera une dérive de la puissance du relais vers le bas car la palette est plus éloignée de la surface polaire qu'elle ne devrait l'être. Cette dérive vers le bas signifie que le relais a alors besoin de moins de puissance pour déclencher, et le relais va même finir par déclencher tout seul sans qu'il existe un défaut différentiel. L'appareil est alors non fonctionnel, et il ne sera plus possible de réarmer la serrure.
  • Si l'entrefer diminue, on constatera une dérive de la puissance du relais vers le haut car la palette est plus proche de la surface polaire qu'elle ne devrait l'être. Cette dérive vers le haut signifie que le relais a alors besoin de plus de puissance pour déclencher, et le relais va même finir par ne plus se déclencher car la puissance nécessaire est trop importante. L'appareil est alors dangereux car il ne peut plus protéger les gens contre les défauts différentiels.
  • De plus, les frottements de la palette mobile sur les surfaces polaires créent de la pollution qui vient couvrir les surfaces polaires, et le relais aura alors tendance à déclencher intempestivement.
  • Lorsqu'un appareil est mis en vente, il a déjà subi quelques cycles d'endurance avec des ouvertures et des fermetures des contacts via des actions manuelles sur la manette. L'appareil considéré comme neuf comporte alors un relais déjà usé par ces cycles d'endurance. A long terme, la fin de vie de l'appareil est dictée par la fin de vie du relais qui constitue le composant le plus fragile, alors que l'appareil en lui-même, hors relais, pourrait encore fonctionner des années.
    • Etat de la technique
  • La solution mise en œuvre actuellement consiste à déclarer un nombre de cycle limité pour l'appareil. L'utilisateur saura qu'au-delà de ce nombre de cycles, l'appareil pourra être défaillant. Cette solution ne résout pas le problème technique mentionné ci-dessus, et n'est pas satisfaisant.
  • Le document US 3,350,525 décrit un disjoncteur pour la détection de surcharges comprenant une pluralité de contacts mobiles capables d'être écartés de contacts fixes, afin d'ouvrir un circuit électrique à protéger. Ce disjoncteur comprend des moyens thermoélectriques pour détecter les surcharges.
    • Résumé de l'invention
  • La présente invention a pour objectif de remédier aux inconvénients précités, en proposant un interrupteur différentiel comprenant un dispositif de déclenchement différentiel qui permette une protection efficace contre les défauts différentiels, et qui ne constitue pas un point de faiblesse pour la durée de vie générale de l'appareil.
  • L'invention concerne ainsi un interrupteur différentiel, comprenant :
    • un porte-contact rotatif, au moins un contact fixe, au moins un contact mobile fixé au porte-contact rotatif, une manette de commande du au moins un contact mobile ;
    • une serrure mécanique apte à basculer en entraînant l'ouverture/fermeture des contacts suite à une action manuelle sur la manette ;
    • un dispositif de coupure commandé par la manette de commande entraînant ledit contact mobile à distance ou vers un contact fixe, ladite manette étant reliée au porte-contact par l'intermédiaire de la serrure mécanique ;
    • un dispositif de déclenchement différentiel, du type relais différentiel, apte à faire basculer la serrure mécanique pour ouvrir les contacts en cas d'apparition d'un défaut différentiel sur la ligne, et apte à être réarmé après le déclenchement par la serrure ;
  • Cet appareil se caractérise à titre principal en ce qu'il comporte une première cinématique pour l'ouverture des contacts suite à une action manuelle sur la manette et une deuxième cinématique pour l'ouverture des contacts suite à un déclenchement différentiel, lesdites deux cinématiques étant décorrélées l'une de l'autre de manière à réarmer le dispositif de déclenchement différentiel uniquement lors de la mise en œuvre de la deuxième cinématique.
  • Au sens de la présente invention, le terme cinématique doit être compris ou doit s'entendre comme étant un système mécanique réalisant une chaîne cinématique ou de mouvement ou comme étant un système cinématique ou un mécanisme cinématique.
  • L'idée à la base de l'invention consiste à réduire les sollicitations du dispositif de déclenchement différentiel par la serrure, plutôt que de demander aux utilisateurs de décompter le nombre de cycles.
  • Il s'agit donc d'une approche totalement différente par rapport à ce qui se pratique actuellement dans les interrupteurs différentiels.
  • En effet, lorsque la manette passe de sa position ON (contacts fermés) à sa position OFF (contacts ouverts) suite à une action manuelle, aucun réarmement ne doit être opéré sur le dispositif de déclenchement différentiel, puisqu'il est par définition déjà armé.
  • Dans la présente invention, un réarmement est opéré après, et seulement après, un déclenchement différentiel. Dans aucun autre cas le dispositif de déclenchement différentiel n'est sollicité.
  • Ce nouveau fonctionnement de l'appareil permet de réduire drastiquement les occurrences de sollicitations du dispositif de déclenchement différentiel. D'ailleurs, les défauts différentiels étant plutôt rares dans la durée de vie d'un appareil, le dispositif de déclenchement différentiel ne s'use alors que très peu, et ne constitue donc plus un maillon faible de l'appareil. Dès lors il ne contribue plus à l'obsolescence de l'appareil, la durée de vie de ce dernier étant nettement rallongée.
  • Avantageusement, ce nouveau fonctionnement de l'appareil utilise les pièces classiques d'une serrure, mais avec quelques adaptations et modifications de pièces permettant d'obtenir deux cinématiques différentes de la serrure en fonction du type de déclenchement. La première cinématique est mise en œuvre pour un déclenchement manuel de l'appareil suite à une action manuelle effectuée directement sur la manette, tandis que la deuxième cinématique est mise en œuvre pour un déclenchement différentiel automatique suite à l'apparition d'un défaut différentiel sur une ligne. Les mêmes pièces sont utilisées dans les deux cinématiques, mais ont des mouvements différents selon le type de déclenchement. Et en particulier, seule la deuxième cinématique permet de réarmer le dispositif de déclenchement différentiel. La première cinématique n'agit pas sur le dispositif de déclenchement différentiel.
  • Ainsi, seule la deuxième cinématique comporte un mécanisme de réarmement du dispositif de déclenchement différentiel.
  • Ce mécanisme de réarmement est adapté pour être activé par un transfert d'énergie en provenance du porte-contact, ladite énergie étant créée lors de la fermeture des contacts et restituée lors de l'ouverture des contacts. En effet, lors de la fermeture des contacts, des ressorts associés au porte-contact se compriment et emmagasinent de l'énergie. Lors d'un déclenchement différentiel, la deuxième cinématique se met en route, et entraîne le déplacement du porte-contact de manière à éloigner le contact mobile du contact fixe. Lors de ce déplacement, les ressorts du porte-contact se détendent et restituent cette énergie au mécanisme de réarmement pour mettre en œuvre le réarmement du dispositif de déclenchement différentiel.
  • De façon plus précise, ledit dispositif de déclenchement différentiel comporte un poussoir de déclenchement mobile entre une position rentrée lorsque le dispositif de déclenchement différentiel est armé, et une position sortie lorsque le dispositif de déclenchement différentiel vient de se déclencher, ledit mécanisme de réarmement étant sollicité lorsque le poussoir prend la position sortie et permettant au poussoir de passer de la position sortie à la position rentrée.
  • Ainsi, le mécanisme de réarmement s'enclenche par la sortie du poussoir, et engendre une succession de mouvements d'entrainement qui provoquent au final la rentrée du poussoir.
  • Selon différents aspects de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
    • ledit mécanisme de réarmement comporte :
      • o une bascule apte à tourner dans un premier sens de rotation suite à la sortie du poussoir ;
      • o un moyen mécanique d'inversion du sens de rotation de la bascule de manière à ce qu'elle fasse rentrer le poussoir.
    • ledit moyen mécanique d'inversion du sens de rotation de la bascule comporte :
      • o un cliquet rotatif entraîné par la bascule lors de son pivotement dans le premier sens de rotation ;
      • o un déclencheur rotatif entraîné par le cliquet ;
      • o au moins une bielle ;
      • o un élément ressort entraîné par le déclencheur et venant en appui sur la bascule.
    • suite à un déclenchement différentiel, le déclencheur pivote et exerce une force sur l'élément ressort de manière à faire pivoter la bascule dans un second sens de rotation pour faire rentrer le poussoir.
    • ladite force exercée sur l'élément ressort provient de l'énergie du porte-contact transmise au déclencheur via la au moins une bielle.
    • ledit pivotement du déclencheur entraîne l'ouverture des contacts via ladite bielle et le porte-contact.
    • ledit déclencheur comporte un premier bras apte à coopérer avec le cliquet et un second bras apte à coopérer avec l'élément ressort.
    • l'élément ressort comporte une première extrémité libre apte à être entraînée par le second bras du déclencheur et une seconde extrémité libre apte à venir en appui sur la bascule pour faire rentrer le poussoir.
    • le cliquet comporte une patte apte à coopérer avec la bascule et une saillie apte à retenir le premier bras du déclencheur en fonctionnement normal de l'appareil et apte à libérer le premier bras du déclencheur lors d'un déclenchement différentiel entraînant la libération de l'énergie en provenance du porte-contact pour faire pivoter le déclencheur.
    • dans sa rotation lors d'un déclenchement différentiel, ledit déclencheur, sur un premier secteur angulaire, entraîne en mouvement le porte-contact via au moins une bielle pour ouvrir les contacts, et, sur un second secteur angulaire consécutif au premier secteur angulaire, est entraîné par l'énergie du porte-contact via la bielle pour exercer une force sur l'élément ressort pour réarmer le dispositif de déclenchement différentiel.
    • le déclencheur a un mouvement de rotation sur le premier secteur angulaire lorsque le poussoir passe de sa position rentrée à sa position sortie.
    • le déclencheur a un mouvement de rotation sur le second secteur angulaire lorsque le poussoir passe de sa position sortie à sa position rentrée.
    • l'appareil comporte un jeu de bielles entre la manette, le porte-contact, et le mécanisme de réarmement.
    • la manette change de position lors d'un déclenchement différentiel sous l'action d'un ressort de manette activé suite au déplacement du porte-contact.
    Présentation des figures
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.
  • Sur ces dessins :
    • la figure 1 est une vue éclatée en perspective des pièces participant aux deux cinématiques de la serrure de l'appareil selon l'invention ;
    • les figures 2 à 12 montrent en perspective un appareil selon l'invention avec la serrure dans différentes positions. L'appareil est illustré sans son boîtier de protection afin de laisser apparaître les différentes pièces participant aux deux cinématiques de la serrure. Les figures 2 à 4 montrent les étapes d'un désarmement manuel de l'appareil, les figures 4 à 6 montrent les étapes d'un armement manuel de l'appareil, et les figures 7 à 12 montrent les étapes d'un déclenchement différentiel de l'appareil avec un réarmement de son dispositif de déclenchement différentiel.
    Description détaillée
  • En référence à la figure 1, sont représentées les différentes pièces qui participent aux deux cinématiques de la serrure de l'appareil selon l'invention.
  • Au premier plan est visible le porte-contact 8 qui consiste en un ensemble portant des contacts mobiles 8a. Dans cet exemple, il y a quatre contacts mobiles 8a, l'appareil électrique étant tétrapolaire. Ces contacts mobiles 8a sont emmenés à distance ou contre des contacts fixes 8b, également au nombre de quatre, à l'encontre de ressorts de contact 8c ayant tendance à éloigner les contacts mobiles 8a des contacts fixes 8b. Lors de la fermeture des contacts, le porte-contact 8 se déplace à l'encontre d'au moins un ressort de porte-contact 8d qui se comprime alors. Lors de l'ouverture des contacts, ce ressort de porte-contact 8d ainsi que les ressorts de contact se détendent.
  • Le porte-contact 8 est relié à une manette 9 de commande des contacts via une première bielle 7 et une seconde bielle 6. La manette 9 est mobile en rotation entre une position ON où les contacts sont fermés, et une position OFF où les contacts sont ouverts. Ces bielles 6,7 permettent de transmettre le mouvement de rotation de la manette 9 vers le porte-contact 8 afin qu'il ouvre ou ferme les contacts. La première bielle 7 est en liaison pivot au niveau de sa première extrémité 7a avec le porte-contact 8, et en liaison pivot au niveau de sa seconde extrémité 7b avec une première extrémité 6a de la seconde bielle 6, cette dernière étant en liaison pivot au niveau de sa seconde extrémité 6b avec la manette 9. Plus précisément, la manette 9 présente une excroissance 9b à l'intérieur de laquelle se trouve un logement accueillant la seconde extrémité 6b pivotante de la seconde bielle 6. Ce logement est désaxé par rapport à l'axe 9a de rotation (mieux visible en figure 2) de la manette 9.
  • En arrière-plan est visible un dispositif de déclenchement différentiel 1 correspondant à un relais 1 différentiel. Ce relais 1 consiste classiquement en un circuit magnétique, avec une armature fixe généralement en forme de U, et une palette mobile attirée magnétiquement par l'armature et apte à venir au contact des extrémités des deux branches du U. Ces extrémités sont couramment appelées des surfaces polaires. La palette peut être soit mobile en rotation, soit mobile en translation. Elle est associée à un poussoir qui translate entre une position rentrée, dans ce cas la palette est au contact des surfaces polaires et le relais 1 est armé, et une position sortie, dans ce cas la palette est à distance des surfaces polaires et le relais 1 est déclenché.
  • Ce relais 1 est lié au porte-contact 8 via la chaîne cinématique suivante :
    • une bascule 2 pivotante montée au voisinage du relais 1, et contre laquelle vient s'appuyer le poussoir (non visible) du relais 1 lorsqu'il sort, c'est-à-dire lorsqu'il passe de sa position rentrée à sa position sortie ;
    • un cliquet 3 mobile en rotation autour d'un arbre 3d saillant d'une paroi 10 fixe de l'appareil, et comportant :
      • ∘ un noyau 3a central creux dans lequel est introduit ledit arbre 3d
      • ∘ une patte 3b s'étendant depuis le noyau 3a central, présentant une forme en L et dont l'extrémité libre vient se positionner en vis-à-vis de la bascule 2 ; le poussoir du relais 1 agissant sur une première face 2a de la bascule 2, et la patte 3b du cliquet 3 agissant sur une seconde face 2b de la bascule 2, opposée à la première face 2a
      • ∘ une saillie 3c s'étendant depuis le noyau 3a central, et remplissant la fonction de butée pour retenir la pièce suivante de la chaîne cinématique, c'est-à-dire le déclencheur 4 ;
    • un déclencheur 4 mobile en rotation autour d'un arbre 4d saillant de ladite paroi 10 fixe de l'appareil, et comportant :
      • ∘ un noyau 4a central creux dans lequel est introduit ledit arbre 4d
      • ∘ un premier bras 4b s'étendant depuis le noyau 4a central et coopérant avec ladite saillie 3c du cliquet 3
      • ∘ un second bras 4c s'étendant depuis le noyau 4a central et coopérant avec un élément ressort 11
      • ∘ une protubérance 4f (mieux visible en figure 10) s'étendant depuis le noyau 4a central et présentant un trou traversant dans lequel est logé un axe 4e de pivotement
    • une troisième bielle 5 en liaison pivot au niveau de sa première extrémité 5a avec la seconde extrémité 7b de la première bielle 7 reliée au porte-contact 8, et en liaison pivot au niveau de sa seconde extrémité 5b avec l'axe 4e du déclencheur 4.
  • Ainsi, lorsque le poussoir du relais 1 passe de sa position rentrée à sa position sortie, interviennent successivement la bascule 2, le cliquet 3, le déclencheur 4 et la troisième bielle 5 pour transmettre l'information du déclenchement différentiel au porte-contact 8 et ainsi ouvrir les contacts.
  • Pour le réarmement du relais 1, une pièce supplémentaire est nécessaire. Il s'agit de l'élément ressort 11 mentionné précédemment. Cet élément ressort 11 consiste dans cet exemple en un ressort 11 hélicoïdal, mais pourrait tout à fait correspondre à une lame flexible ou à toute autre forme de ressort 11. Il comporte une première extrémité libre 11a apte à être entraînée par le second bras 4c du déclencheur 4, et une seconde extrémité libre 11b apte à venir en appui sur la seconde face 2b de la bascule 2 afin de la faire pivoter pour rentrer le poussoir. C'est l'action du déclencheur 4 sur la première extrémité libre 11a du ressort 11 qui permet de faire pivoter le ressort 11 et en particulier de faire pivoter la seconde extrémité libre 11b du ressort 11 pour réarmer le relais 1 en rentrant le poussoir.
  • La bascule 2, le cliquet 3, le déclencheur 4, et le ressort 11 forment le mécanisme de réarmement du relais 1.
  • Sur les figures 2 à 6, sera présentée la mise en œuvre d'une première cinématique de la serrure de l'appareil, lors d'une manœuvre classique de la manette 9 de commande, entre sa position ON et sa position OFF, puis à nouveau sa position ON. Cette cinématique correspond donc à un désarmement manuel de l'appareil avec une ouverture des contacts puis à un armement manuel de l'appareil avec une fermeture des contacts pour établir le passage du courant. Dans cette cinématique, le relais 1 et son mécanisme de réarmement ne sont pas sollicités, puisqu'il s'agit uniquement d'actions manuelles effectuées sur l'appareil.
  • En figure 2, la manette 9 de l'appareil est en position ON, c'est-à-dire dirigée vers la gauche sur la figure, et les contacts sont fermés.
  • Le relais 1 est armé, et le poussoir est en position rentrée. La bascule 2 est plaquée contre le poussoir du relais 1 et maintenue en place avec un certain jeu par la patte 3b du cliquet 3.
  • La saillie 3c du cliquet 3 bloque le premier bras 4b du déclencheur 4 en position relevée. Le second bras 4c du déclencheur 4 est à distance de la première extrémité libre 11a du ressort 11 et n'exerce donc aucune action sur le ressort 11.
  • Le poussoir du relais 1, la bascule 2, le cliquet 3, le déclencheur 4, et le ressort 11 ne bougent quasiment pas pendant l'ouverture et la fermeture manuelle des contacts. Le déclencheur 4 n'est jamais en contact avec le ressort 11.
  • Lorsqu'un opérateur actionne la manette 9 pour désarmer l'appareil, c'est-à-dire la déplace vers la droite, l'excroissance 9b accueillant la seconde extrémité 6b de la seconde bielle 6 pivote en sens horaire autour de l'axe de rotation 9a de la manette 9, entraînant la seconde bielle 6 vers le haut, comme illustré en figure 3. La seconde bielle 6 entraîne à son tour vers le haut la seconde extrémité 7b de la première bielle 7 et la première extrémité 5a de la troisième bielle 5. L'angle entre la première 7 et la troisième bielle 5 devient de plus en plus aigu, jusqu'à ce que la manette 9 arrive en bout de course sur sa droite, comme illustré en figure 4, ce qui correspond à la position OFF.
  • Lors de ce mouvement, la première bielle 7 entraîne le porte-contact 8 en rotation dans le sens horaire, provoquant un éloignement des contacts mobiles 8a par rapport aux contacts fixes 8b : les contacts sont alors ouverts.
  • De la même manière, l'opérateur actionne la manette 9 pour réarmer l'appareil en la déplaçant vers la gauche, l'excroissance 9b accueillant la seconde extrémité 6b de la seconde bielle 6 pivote en sens antihoraire autour de l'axe de rotation 9a de la manette 9, entraînant la seconde bielle 6 vers le bas, comme illustré en figure 5. La seconde bielle 6 entraîne à son tour vers le bas la seconde extrémité 7b de la première bielle 7 et la première extrémité 5a de la troisième bielle 5. L'angle entre la première 7 et la troisième bielle 5 devient de plus en plus obtus, jusqu'à ce que la manette 9 arrive en bout de course sur sa gauche, comme illustré en figure 6, ce qui correspond à la position ON. La figure 6 et la figure 2 sont identiques.
  • Lors de ce mouvement, la première bielle 7 entraîne le porte-contact 8 en rotation dans le sens antihoraire, provoquant un rapprochement des contacts mobiles 8a par rapport aux contacts fixes 8b, jusqu'à ce qu'ils se ferment.
  • Lors de cette ouverture et fermeture des contacts manuellement, la seconde extrémité 5b de la troisième bielle 5 est restée immobile par rapport à l'arbre de rotation 4d du déclencheur 4, et a simplement constitué un point de pivot. Ainsi le déclencheur 4 est également resté immobile. Aucun réarmement forcé du relais 1 n'a eu lieu lors de la mise en œuvre de cette première cinématique.
  • Sur les figures 7 à 12, sera présentée la mise en œuvre d'une deuxième cinématique de la serrure de l'appareil, lors d'un déclenchement différentiel opéré par le relais 1, amenant à l'ouverture des contacts, suivi d'un réarmement du relais 1, les contacts restant ouverts.
  • En figure 7, l'appareil se trouve dans la même configuration qu'aux figures 2 et 6, c'est-à-dire avec la manette 9 en position ON, et les contacts fermés.
  • Lors de l'apparition d'un défaut différentiel sur une ligne, le circuit magnétique du relais 1 est modifié et l'armature fixe n'exerce plus suffisamment d'attraction magnétique pour garder la palette mobile au contact des surfaces polaires. Sous l'action d'un ressort par exemple, la palette mobile s'écarte de l'armature fixe et le poussoir passe ainsi de sa position rentrée à sa position sortie. Le relais 1 a opéré un déclenchement différentiel.
  • En sortant, le poussoir pousse sur la première face 2a de la bascule 2 de manière à la faire pivoter en sens horaire, comme illustré en figure 8. Lors de ce pivotement, l'extrémité libre de la patte 3b du cliquet 3 glisse sur une seconde face 2b de la bascule 2, opposée à la première face 2a. La seconde face 2b de la bascule 2 et l'extrémité libre du cliquet 3 ont des formes correspondantes, leur permettant de glisser l'une sur l'autre, le pivotement en sens horaire de la bascule 2 provoquant le pivotement en sens antihoraire du cliquet 3, à la manière de deux roues dentées.
  • En pivotant, la saillie 3c du cliquet 3 a également un mouvement de rotation en sens antihoraire, et libère ainsi le premier bras 4b du déclencheur 4 qui se laisse alors tomber vers le bas en tournant en sens antihoraire sur un premier secteur angulaire jusqu'à l'ouverture des contacts. En effet, la rotation du déclencheur 4 permet à sa protubérance 4f de pivoter et donc de déplacer la troisième bielle 5 qui vient tracter le porte-contact 8 pour ouvrir les contacts.
  • En tournant ensuite sur un second secteur angulaire consécutif au premier secteur angulaire, le second bras 4c du déclencheur 4 vient en appui sur la première extrémité libre 11a du ressort 11 de réarmement, et vient exercer une force suffisante pour faire tourner le ressort 11 en sens antihoraire, comme illustré en figure 9. Lors de cette rotation, la seconde extrémité libre 11b du ressort 11 vient en appui sur la seconde face 2b de la bascule 2, et exerce une force suffisante pour faire tourner la bascule 2 en sens antihoraire à l'encontre du poussoir et du ressort 11 de la palette mobile, jusqu'à ce que cette dernière soit à nouveau au contact des surfaces polaires. Le poussoir se retrouve donc à nouveau en position rentrée, et le relais 1 est réarmé.
  • On observe ainsi une inversion du sens de rotation de la bascule 2 grâce au mécanisme de réarmement.
  • La force exercée par le déclencheur 4 sur le ressort 11 de réarmement provient de l'énergie emmagasinée par le porte-contact lors de la fermeture des contacts, par la compression des ressorts de contact 8c et du ressort de porte-contact 8d. Avant l'ouverture des contacts, cette énergie est contenue grâce à la manette 9 qui se trouve en butée dans sa position ON, et grâce au déclencheur 4 qui se trouve en butée contre le cliquet 3. Au moment de l'ouverture des contacts, les ressorts de contact 8c et le ressort de porte-contact 8d se détendent et restituent cette énergie au déclencheur via la première bielle 7 et la troisième bielle 5.
  • Ainsi, lors de la libération du premier bras 4b du déclencheur 4 par le cliquet 3, la troisième bielle 5 tracte d'abord le porte-contact pour ouvrir les contacts puis transfert l'énergie au déclencheur 4 afin qu'il poursuive sa rotation en sens antihoraire. Cette énergie est suffisante pour réarmer le relais 1 comme expliqué précédemment. En parallèle, le ressort 11 de réarmement est taré pour pouvoir opérer un réarmement convenable du relais 1.
  • En référence à la figure 10, suite à l'ouverture des contacts, la première bielle 7 se met alors à tourner en sens antihoraire sous l'effet d'un ressort de manette (non représenté) de manière à tracter la première extrémité 5a de la troisième bielle 5 vers le haut. L'angle entre la première bielle 7 et la troisième bielle 5 diminue, pour devenir un angle aigu. Lors de ce mouvement, la première extrémité 6a de la seconde bielle 6 est forcément tractée vers le haut, provoquant le pivotement de la manette 9 via la seconde extrémité 6b de la seconde bielle 6 pour compenser cette variation de hauteur. La manette 9 est ainsi progressivement dirigée vers la droite jusqu'à arriver en butée (position OFF) comme montré en figure 11.
  • En parallèle, le déclencheur 4 pivote en sens horaire sous l'effet du retour de la manette 9 en position OFF via son ressort de manette, jusqu'à revenir en position initiale, c'est-à-dire à la position dans laquelle il se trouvait avant le déclenchement du relais 1. Enfin, le cliquet 3 revient également en position initiale, et sa saillie 3c se repositionne en butée sur le premier bras 4b du déclencheur 4 afin de le retenir jusqu'au prochain déclenchement différentiel. De la même manière, la patte 3b du cliquet 3 se repositionne devant la seconde face 2b de la bascule 2.
  • Le mécanisme de réarmement du relais 1 est à nouveau en place et opérationnel pour le prochain déclenchement différentiel. La manette 9 de commande est quant à elle en position OFF et les contacts sont ouverts, en attendant un réarmement manuel de l'appareil (voir figures 4 à 6).
  • Les configurations montrées aux figures citées ne sont que des exemples possibles, nullement limitatifs, de l'invention qui englobe au contraire les variantes de formes et de conceptions à la portée de l'homme de l'art, pour autant qu'elles soient réalisées selon les revendications.

Claims (15)

  1. Interrupteur différentiel, comprenant :
    - un porte-contact (8) rotatif, au moins un contact fixe (8b), au moins un contact mobile (8a) fixé au porte-contact (8) rotatif, une manette de commande (9) du au moins un contact mobile (8a) ;
    - une serrure mécanique apte à basculer en entraînant l'ouverture/fermeture des contacts suite à une action manuelle sur la manette (9) ;
    - un dispositif de coupure commandé par la manette (9) de commande entraînant ledit contact mobile (8a) à distance ou vers un contact fixe (8b), ladite manette (9) étant reliée au porte-contact (8) par l'intermédiaire de la serrure mécanique ;
    - un dispositif de déclenchement différentiel (1), du type relais différentiel, apte à faire basculer la serrure mécanique pour ouvrir les contacts en cas d'apparition d'un défaut différentiel sur la ligne, et apte à être réarmé après le déclenchement par la serrure ;
    caractérisé en ce que la serrure mécanique comporte une première cinématique pour l'ouverture des contacts suite à une action manuelle sur la manette (9) et une deuxième cinématique pour l'ouverture des contacts suite à un déclenchement différentiel, lesdites deux cinématiques étant décorrélées l'une de l'autre de manière à réarmer le dispositif de déclenchement différentiel (1) uniquement lors de la mise en œuvre de la deuxième cinématique.
  2. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième cinématique comporte un mécanisme de réarmement du dispositif de déclenchement différentiel (1).
  3. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit mécanisme de réarmement est adapté pour être activé par un transfert d'énergie en provenance du porte-contact (8), ladite énergie étant créée lors de la fermeture des contacts et restituée lors de l'ouverture des contacts.
  4. Interrupteur différentiel selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de déclenchement différentiel (1) comporte un poussoir de déclenchement mobile entre une position rentrée lorsque le dispositif de déclenchement différentiel (1) est armé et une position sortie lorsque le dispositif de déclenchement différentiel (1) vient de se déclencher, ledit mécanisme de réarmement étant sollicité lorsque le poussoir prend la position sortie et permettant au poussoir de passer de la position sortie à la position rentrée.
  5. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit mécanisme de réarmement comporte :
    - une bascule (2) apte à tourner dans un premier sens de rotation lorsque le poussoir prend la position sortie ;
    - un moyen mécanique d'inversion du sens de rotation de la bascule (2) pour faire passer le poussoir de la position sortie vers la position rentrée.
  6. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit moyen mécanique d'inversion du sens de rotation de la bascule (2) comporte :
    - un cliquet (3) rotatif entraîné par la bascule (2) lors de son pivotement dans le premier sens de rotation ;
    - un déclencheur (4) rotatif entraîné par le cliquet (3) ;
    - un élément ressort (11) entraîné par le déclencheur (4) et venant en appui sur la bascule (2).
  7. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, suite à un déclenchement différentiel, le déclencheur (4) pivote et exerce une force sur l'élément ressort (11) de manière à faire pivoter la bascule (2) dans un second sens de rotation pour faire passer le poussoir vers la position rentrée.
  8. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bielle (5) et en ce que ladite force exercée sur l'élément ressort (11) provient de l'énergie du porte-contact (8) transmise au déclencheur (4) via la au moins une bielle (5).
  9. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit pivotement du déclencheur (4) entraîne l'ouverture des contacts via ladite bielle (5) et le porte-contact (8).
  10. Interrupteur différentiel selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit déclencheur (4) comporte un premier bras (4b) apte à coopérer avec le cliquet (3) et un second bras (4c) apte à coopérer avec l'élément ressort (11).
  11. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément ressort (11) comporte une première extrémité libre (11a) apte à être entraînée par le second bras (4c) du déclencheur (4) et une seconde extrémité libre (11b) apte à venir en appui sur la bascule (2) pour faire passer le poussoir vers sa position rentrée.
  12. Interrupteur différentiel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le cliquet (3) comporte une patte (3b) apte à coopérer avec la bascule (2) et une saillie (3c) apte à retenir le premier bras (4b) du déclencheur (4) en fonctionnement normal de l'interrupteur différentiel et apte à libérer le premier bras (4b) du déclencheur (4) lors d'un déclenchement différentiel entraînant la libération de l'énergie en provenance du porte-contact (8) pour faire pivoter le déclencheur (4).
  13. Interrupteur différentiel selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bielle (5) et en ce que, dans sa rotation lors d'un déclenchement différentiel, ledit déclencheur (4), sur un premier secteur angulaire, entraîne en mouvement le porte-contact (8) via la au moins une bielle (5) pour ouvrir les contacts, et, sur un second secteur angulaire consécutif au premier secteur angulaire, est entraîné par l'énergie du porte-contact (8) via la au moins une bielle (5) pour exercer une force sur l'élément ressort (11) pour réarmer le dispositif de déclenchement différentiel (1).
  14. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le déclencheur (4) a un mouvement de rotation sur le premier secteur angulaire lorsque le poussoir passe de sa position rentrée à sa position sortie.
  15. Interrupteur différentiel selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le déclencheur (4) a un mouvement de rotation sur le second secteur angulaire lorsque le poussoir passe de sa position sortie à sa position rentrée.
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