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DEMARREUR REGULATEUR :T'OM'ATIQUF PLUS :,SPEGIALEMENT .DISJ0NCTEUR LIMITEUR DE COURANT POUR IN TàLLàIION.ELE6TRIQUE.
Le problème des disjoncteurs-limiteurs pour les installations élec- triques, domestiques et industrielles, n'est pas encore résolu d'une manière satisfaisante. Les appareils de ce genre pour un,perfectionnement précis doi- vent répondre à certaines conditions.
Un limiteur précis doit être sensible à une surcharge de moins de 5 % de l'intensité nominale, même si cette intensité nominale varie entre 0,5 et 1 Amp. Les appareils connus sont compliqués et sensibles aux surcharges élevées, nécessitent par suite toujours une protection spéciale par des fusibles rapides ou par des disjoncteurs à haut pouvoir de coupure.
Beaucoup de limiteurs sont 'équipés avec des lames bi-métalliques ce qui présente des inconvénients quand la lame bi-métallique est surbhauffée,, car celle-ci perd ses qualités.
Pour conserver la précision de déclenchement des éléments thermi- ques, il faut concevoir un disjoncteur ultra-rapide capable de déclencher ou limiter le court-circuit élevé dans une période de 1/1.000 de seconde environ.
Un limiteur idéal'doit, en outre, tout d'abord signaler pendant un certain temps, l'apparition de la surcharge inadmissible et déclencher défi- nitivement seulement au moment où la surcharge inadmissible n'a pas été suppri- mée dans un temps déterminé.
Un limiteur de courant doit pouvoir supporter les surcharges très courtes telles que celles provoquées-par le démarrage de'petits moteurs, notam- ment des moteurs à cage d'écureuils. Il doit ne! pas déclencher définitivement au moment de l'apparition de phénomènes transitoires de courte durée comme cer- tains court-circuits francs mais il doit limiter instantanément la valeur du court-circuit à une valeur non dangereuse pour réchauffement des câbles, le réenclenchement devant se produire automatiquement au moment de la disparition
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du phénomène.
Il doit pouvoir remplacer en même temps le disjoncteur à forte surcharge, c'est-à-dire-être capable de couper les court-circuits francs de longue durée qui 'peuvent ::se. produire chez l'abonné.
En outreun disjoncteur-limiteur ultra-rapide ne doit produire au moment de la coupure aucun phénomène extérieur;, comme apparition d'étin- celles et de l'arc électrique, ce qui est souvent constaté pendant la coupure des court-circuits élevés par les disjoncteurs et par les fusibles. Ses élé- ments de disjonction,, surtout les contacts., doivent être protégés contre la poussière et l'humidité. Cette condition est de première importance dans les mines et les usines chimiques où on a dû appliquer des mesures spéciales les plus coûteuses pour empêcher la destruction des appareils montés dans les en- droits saturés de poussières et de gaz acides...
Enfin un limiteur régulateur devrait fonctionner comme démarreur automatique pour réduire au minimum le choc de courant pendant le démarrage des moteurs, allumage des lampes électriques, etc...
La présente invention ayant en vue dé construire un appareil rem- plissant ces conditions, consiste en-un disjoncteur-limiteur et démarreur au- tomatique comprenant une résistance mise progressivement en circuit par suite d'un déplacement d'un élément mobile sous l'action d'un électro-aimant. La résistance est montée sur l'élément mobile exécuté comme piston.
Dans une autre réalisation, la résistance affectant par exemple la forme d'une hélice, 'est logée dans une enceinte contenant un liquide conduc- teur dans lequel plonge un piston maintenu normalement immergé par un moyen quelconque tel qu'un ressort pour mettre la résistance en court-.circuit.
Ce piston est solidaire d'un noyau en matière magnétique pouvant. être..attiré par un électro-aimante ce qui a pour effet de relever le piston et d'introduire progressivement dans le circuit les 'spires de la résistance hélicoidale, Sur le piston sont montés d'une part, un élément thermique tel qu'une lame bi-mé- tallique, et, d'autre part une tige, de préférence en matière isolante venant en rapport avec des contacts élastiques auxiliaires pouvant verrouiller le dit piston dans la position enclenchée; la tige peut être libérée par l'action d'un aiment ou d'un électro-aimant.
La présente invention sera plus aisément comprise en se référant à la description suivante des dessins annexés, donnés à titre exemplatif de modes d'exécution de l'inventiono
Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur suivant l'invention. @ @ . @
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La. figure 2 est us vueaa.eoEpe transversaie suivant D-H d3 la figure 1.
Là figure 3 est un schéma des connexions.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation.
La figure 5 est un schéma des connections de l'appareil de la figu- re 4.
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation.....
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une résistance.
Dans toutes les figures, les mêmes chiffres de références se rap- portent aux mêmes objets.
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Ainsi que montré dans la figure 1, un dis joncteur 3ilsr.aib?anb las- tion comporte essentiellement une enceinte 2 avantageusement' de forme cylindri- que. Cette enceinte est vidée d'air ou remplie 'de gaz inertes - D'ans la partie inférieure elle est garnie d'une résistance' 3 enroulée suivant une hélice cette partie contient aussi un liquide conducteur 4 dans lequel plonge-un piston 5 qui est muni sur sa surface externe d'une résistance 6 sur laquelle est fixé un élément thermique tel que la lame bi-métallique 7 chauffée directement par la dite résistance 6.
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Le piston 5 est réalisé en matière très légère, comme par exemple en aluminium oxygéné ce qui rend sa surface isolante, pour pouvoir y bobiner la résistance 6 dont une extrémité est reliée au capot conducteur terminal 8, tandis que l'autre extrémité est reliée à la bague 9 s'appuyant sur le con- tact 10 constitué par quelques spires de la résistance 3.
A l'intérieur du piston 5 est situé un noyau magnétique II pouvànt être attiré par l'électro-aimant figuré dpnt l'intérieur creux comprend un élé- ment tubulaire 13 dans lequel se loge un ressort 14 repoussant le piston 5 dans le sens de la flèche S, par l'intermédiaire de la tige 15. L'élément tubulaire
13 est muni d'une vis 16 de réglage du ressort. L'ensemble électro-aimant tu- bulaire est solidaire d'une entretoise 17 logée par exemple dans une rainure
18 à la partie supérieure de l'enceinte. Sur l'entretoise 17 est montée une pièce isolante 19 sur laquelle se situent deux contacts auxiliaires 20 et 21 dont l'un, par exemple 20, est fixé et l'autre, 21, mobile.
Ces deux contacts sont connectés avec les prises 22 et 23 du courant auxiliaire commandant.un système de signalisation optique ou acoustique ou alimentant la bobine de main- tien de l'électro-aimant d'un contacteur contrôlé par le limiteur.-
Sur le piston 5 est montée une tige 24 en matière isolante, pouvant pénétrer entre les contacts 20 et 21 à travers l'orifice 25. Les connections-, apparaissent dans la figure 3.
L'appareil fonctionne comme suit : en servi-normal, le piston 5 portant la résistance 6, la lame bi-métallique 7 et la tige isolante 24 est repoussé par le ressort 14, de sorte que le liquide conducteur recouvre complè- temept la résistance 3 qui est ainsi complètement en court-circuit.
Lorsqu'il se produit une faible surcharge, 1'électro-aimant 12 at- tire suivant la flèche S' le noyau II et le piston 5 qui en est solidaire.
Par suite du déplacement du piston 5, le niveau du liquide conduc- teur 4 baisse, ce qui découvre un certain nombre de spires des résistances 3 et 6, qui sont ainsi mises en circuit. Le déplacement dans le sens S' du pis- ton est limité par la lame bi-métallique 7 qui vient buter contre le bord de l'orifice 17' de l'entretoise 17.
Si le phénomène qui a donné lieu à la surcharge est de courte durée, la mise en circuit des spires ne dure pas et le ressort ramène le piston à sa position dé départ.
Si, au contraire, le phénomène créant la surcharge dépasse une cer- taine durée déterminée par la lame 7, cette dernière s'incurve et son extrémi- té pénètre dans l'orifice 17'. A ce moment, la tige,24 pénètre dans l'orifice
25 et vient se coincer entre les contacts 20 et 21, verrouillant ainsi le pis- ton 5 dans sa position déclenchée, c'est-à-cire que toute la résistance est introduite dans le circuit et coupée ensuite en sortant du liquide conducteur.
Le déverrouillage de la tige 24 s'opère par exemple par un électro- aimant 26 agissant sur l'armature 27 montée sur le contact 21. On se rend ai- sément compte que le disjoncteur-limiteur fonctionne d'une façon automatique si les surcharges sont de courte durée, de valeur prédéterminée, tandis que la coupure est définitive si la durée de la surcharge dépasse la valeur fixée.
Le disjoncteur-limiteur de la figure 4 est analogue à celui de la figure 1, sauf que l'enceinte comprend deux cylindres 2' et 2" dans lesquels sont logées les résistances 5' et 5" soutenue par le capot 26 portant le noyau magnétique II repoussé par le ressort 14 et pouvant être attiré par l'électro- aimant 12. Les connections sont montrées sur le schéma de la figure 5.
La figure6 est une autre variante de réalisations tandis que la figure 7 montre un mode de réalisation d'une résistance : celle-ci comprend une série de bagues superposées 27 et 28 alternativement en matériaux à faible résistivité et à résistivité forte disposées de manière à former le piston.
REVENDICATIONS.
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STARTER REGULATOR: T'OM'ATIQUF PLUS :, SPECIFICALLY. CURRENT LIMITER DISJ0NCTEUR FOR ELECTRICAL TàLLàIION.
The problem of limiting circuit breakers for electrical, domestic and industrial installations has not yet been satisfactorily resolved. Apparatus of this kind for precise improvement must meet certain conditions.
A precise limiter must be sensitive to an overload of less than 5% of the nominal current, even if this nominal current varies between 0.5 and 1 Amp. Known devices are complicated and sensitive to high overloads, therefore always require special protection by fast fuses or by high breaking capacity circuit breakers.
Many limiters are 'equipped with bi-metallic blades which presents drawbacks when the bi-metallic blade is overheated, because the latter loses its qualities.
To maintain the tripping accuracy of the thermal elements, it is necessary to design an ultra-fast circuit breaker capable of tripping or limiting the high short-circuit in a period of approximately 1 / 1,000 of a second.
In addition, an ideal limiter must first signal the occurrence of the inadmissible overload for a certain period of time and only trigger definitively when the inadmissible overload has not been eliminated within a certain time. .
A current limiter must be able to withstand very short overloads such as those caused by starting small motors, especially squirrel cage motors. He must not! not trigger definitively when transient phenomena of short duration such as certain short-circuits appear, but it must instantly limit the value of the short-circuit to a value that is not dangerous for heating the cables, the reclosing must occur automatically at the time of the disappearance
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of the phenomenon.
It must be able to replace the high overload circuit breaker at the same time, that is to say, be able to cut long-term short-circuits which may occur. produce at the subscriber's premises.
In addition, an ultra-fast circuit-breaker-limiter must not produce any external phenomena at the time of breaking, such as the appearance of sparks and an electric arc, which is often observed during breaking of high short-circuits by circuit breakers and fuses. Its disconnection elements, especially the contacts, must be protected against dust and humidity. This condition is of prime importance in mines and chemical factories where the most costly special measures have had to be applied to prevent the destruction of devices mounted in places saturated with dust and acid gases ...
Finally, a limiter regulator should function as an automatic starter to reduce the current shock to a minimum during engine starting, lighting of electric lamps, etc.
The present invention, with a view to constructing an apparatus fulfilling these conditions, consists of a circuit breaker-limiter and automatic starter comprising a resistor gradually brought into circuit as a result of a displacement of a movable element under the action. of an electromagnet. The resistance is mounted on the movable element executed as a piston.
In another embodiment, the resistor, for example affecting the shape of a propeller, is housed in an enclosure containing a conducting liquid in which a piston is immersed, kept normally submerged by some means such as a spring to put the resistor. short-circuited.
This piston is integral with a core of magnetic material capable of. be .. attracted by an electromagnet which has the effect of raising the piston and gradually introducing into the circuit the 'turns of the helical resistance, On the piston are mounted on the one hand, a thermal element such as a bi-metallic blade, and, on the other hand, a rod, preferably of insulating material coming into connection with auxiliary elastic contacts able to lock said piston in the engaged position; the rod can be released by the action of a magnet or an electromagnet.
The present invention will be more easily understood by referring to the following description of the accompanying drawings, given by way of example of embodiments of the invention.
In these drawings:
FIG. 1 is a view in longitudinal section of a circuit breaker according to the invention. @ @. @
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Figure 2 is a transversal view of D-H d3 in Figure 1.
Figure 3 is a diagram of the connections.
Figure 4 is a longitudinal sectional view of another embodiment.
Figure 5 is a diagram of the connections of the apparatus of Figure 4.
FIG. 6 is a view in longitudinal section of an alternative embodiment .....
Figure 7 is a longitudinal sectional view of a resistor.
In all the figures, the same reference numerals refer to the same objects.
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As shown in Figure 1, a 3ilsr.aib? Anb las- tion circuit breaker essentially comprises an enclosure 2, preferably of cylindrical shape. This chamber is emptied of air or filled 'with inert gases - In the lower part it is lined with a resistance' 3 wound along a helix this part also contains a conductive liquid 4 in which plunges a piston 5 which is provided on its outer surface with a resistor 6 on which is fixed a thermal element such as the bi-metallic blade 7 heated directly by said resistor 6.
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The piston 5 is made of a very light material, such as for example oxygenated aluminum which makes its surface insulating, in order to be able to wind the resistor 6 therein, one end of which is connected to the terminal conductor cover 8, while the other end is connected to the ring 9 resting on the contact 10 formed by a few turns of the resistance 3.
Inside the piston 5 is located a magnetic core II which can be attracted by the electromagnet shown in the hollow interior comprises a tubular element 13 in which is housed a spring 14 pushing the piston 5 in the direction of. the arrow S, via the rod 15. The tubular element
13 is provided with a screw 16 for adjusting the spring. The tubular electromagnet assembly is integral with a spacer 17 housed for example in a groove
18 at the top of the enclosure. On the spacer 17 is mounted an insulating part 19 on which are located two auxiliary contacts 20 and 21, one of which, for example 20, is fixed and the other, 21, mobile.
These two contacts are connected to the sockets 22 and 23 of the auxiliary current controlling an optical or acoustic signaling system or supplying the maintenance coil of the electromagnet of a contactor controlled by the limiter.
On the piston 5 is mounted a rod 24 of insulating material, able to penetrate between the contacts 20 and 21 through the orifice 25. The connections - appear in Figure 3.
The apparatus works as follows: in normal use, the piston 5 carrying the resistance 6, the bi-metallic blade 7 and the insulating rod 24 is pushed back by the spring 14, so that the conductive liquid completely covers the resistance. 3 which is thus completely short-circuited.
When a slight overload occurs, the electromagnet 12 pulls along the arrow S 'the core II and the piston 5 which is integral with it.
As a result of the displacement of the piston 5, the level of the conductive liquid 4 drops, which reveals a certain number of turns of the resistors 3 and 6, which are thus switched on. The movement in the direction S 'of the piston is limited by the bi-metallic blade 7 which abuts against the edge of the orifice 17' of the spacer 17.
If the phenomenon which gave rise to the overload is of short duration, the switching on of the turns does not last and the spring returns the piston to its starting position.
If, on the contrary, the phenomenon creating the overload exceeds a certain duration determined by the blade 7, the latter is curved and its end penetrates into the orifice 17 '. At this time, the rod, 24 enters the orifice
25 and gets wedged between the contacts 20 and 21, thus locking the piston 5 in its triggered position, that is to say that all the resistance is introduced into the circuit and then cut off when the conductive liquid leaves.
The rod 24 is unlocked, for example, by an electromagnet 26 acting on the armature 27 mounted on the contact 21. It is easy to realize that the circuit breaker-limiter operates automatically if the overloads. are of short duration, of predetermined value, while the cut is final if the duration of the overload exceeds the fixed value.
The circuit breaker-limiter of Figure 4 is similar to that of Figure 1, except that the enclosure comprises two cylinders 2 'and 2 "in which are housed the resistors 5' and 5" supported by the cover 26 carrying the magnetic core It is pushed back by the spring 14 and can be attracted by the electromagnet 12. The connections are shown in the diagram of figure 5.
FIG. 6 is another variant of embodiments while FIG. 7 shows an embodiment of a resistor: the latter comprises a series of superimposed rings 27 and 28 alternately made of materials with low resistivity and high resistivity arranged so as to form the piston.
CLAIMS.
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