Disjoncteur électrique à rupture rapide. L'invention a. pour objet un disjoncteur électrique dont l'ouverture se produit dans un temps très court et très rapidement à par tir du moment,où l'intensité -du circuit à pro téger atteint une valeur déterminée.
Ce disjoncteur comprend un électro-aimant dont l'enroulement est comne,cté en série dans le circuit à protéger et dont les pièces po laires attirent deux armatures mobiles: l'une de petite section .agissant. sur un levier qui porte le conta-et mobile du disjoncteur dans le sens de la fermeture -du circuit, et l'autre, de plus grande section, agissant sur ce même le vier dans le sens -de l'ouverture du circuit, le tout étant établi de telle façon que l'action de l'armature de petite section est rendue pré pondérante pour les valeurs les plus faibles du -courant du circuit -desservi, alors que pour une surintensité à laquelle le circuit doit être coupé,
l'action de l'armature de plus grande section -devient prépo-ndéra.nte.
Ceci peut être dû simplement à un dimen- sionnement et-, à une position convenables de l'électro-aimant, cle ses pièces pol'a'ires et de ses deux armatures.
Il -peut, en outre, être prévu des disposi tifs éleotro-magnétiques .destinés à réduire rapidement l'action de l'armature de petite section en tas d'accroissement rapide du cou rant, ted qu'il se produit en cas de court- cirouit.
Sur le dessin ci-joint auquel se réfère la description qui. va suivre: La fig. 1 représente, et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention; Les fig. 2 et 3 sont .des exemples de va riantes comportant cles dispositifs électro magnétiques destinés à réduire l'action de l'armature de petite section en cas d'accrois sement très brusque du courant;
La fig. 4 représente, à titra d'exemple également, une variante du mécanisme dt commande du levier de contact par les .deux armatures mobiles; Dans toutes ces figures, les mêmes lettres de référence désignent les mêmes éléments ou organes.
Le disjoncteur représenté fi-. 1 comprend un contact fixe a et un contact mobile b. Ce dernier contact est solidaire d'un levier c ar ticulé en cl sur un levier coudé 1.i, h.2 lui-même articulé sur un axe fixe c,; ledit levier c est relié par une connexion. souple d à 1 < a bobine d'excitation série e de l'électro-aimant feuil leté f.
Sur une des faces des pièces polaires cle l'électro-aimant f est agencée l'armature en fer feuilleté de petite section g et sur l'autre face desdites pièces polaires est disposée l'ar mature de grande section h. Ces deux arma tures sont -accouplées entre elles, l'armature de petite section g étant fixée -directement sur le levier c et la grande armature h, étant fixée sur le levier coudé 1.l,
h_ Il est bien entendu que la: liaison entre les armatures et le levier .pourrait être réalisée à l'aide d'un dispositif quelconque approprié, notamment par tout système de bielles arti culées assurant la, transmission (lu mouve ment des armatures au levier.
Lorsque le disjoncteur est dans fa. position de fermeture, les pièces a., b sont en contact et l'armature g de petite section est. elle-même en contact avec les pièces polaires de l'électro aimant f, tandis qu'un entrefer se présente entre l'armature h, .de grande section et les dites pièces polaires.
Si l'intensité croît dans le circuit desservi, les ampère-tours dans la bobine série c de l.'électro-.aimant f .augmentent et le flux qui traverse les armatures y et 1r, croît également.
En raison -de la saturation rapide de l'arma ture de petite section g, le flux qui la, traverse croît alors très lentement, -de même que l'at traction exercée sur cette armature g par l'é- lectro-aimant f ;
au contraire le flux traver sant l'armature, de grande section<I>le</I> augmente à peu près dans les mêmes proportions que le courant et l'attraction exercée par l'électro aimant f sur cette armature le augmente ap proximativement comme le carié de ce cou rant.
L'agencement:<B>(lit</B> dispositif est tel que pour une valeur déterminée de l'intensité, l'attraction exercée sur l'armature de grande section h devient prépondérante:
.1 ce mo ment cette armature h, est attirée par les pièces polaires de l'électro-aimant f et le con tact cesse entre ces pièces polaires et l'arma ture de petite section q. Le levier c entraîné par le mouvement de l'armature h. est re poussé vers la, banche jusqu'à ce due sa par tie inférieure. vienne porter sur une butée ré glable s.
Ce mouvement oblige le contact !c à prendre une position inclinée par rapport au contact b, avant la. séparation .de ces con tacts, qui ne pourra clone avoir lieu que sur leur :arête supérieure. Cette séparation s'ef fectue ensuite sous l'action .de l'armature lr, qui poursuit son déplaeement, le levier c pre- n,a.nt appui sur la. butée s.
Pendant ce fonctionnement, l'entrefer de l'armature de petite section g augmente rela tivement vite et l'action de cette armature diminue très rapidement., alors que l'action de l'armature de grande section h, dont l'en trefer décroît ronstaniment augmente progres sivement; dans ces conditions, le déplacement -du levier c s'accélère rapidement à partir du début @du déclenchement.
Le levier c est muni d'un crochet p qui loirs du déclenchement et ià. la fin de la course dudit levier c entre en prise avec un cliquet d'arrêt à ressort tq. En outre le dispositif est a a gencé, de telle :
sorte que le centre de gravité du système mobile c, <I>g,</I> h., 1.l, h.:, <I>à</I> fin de course du levier c, reste à droits de la verti- ,eale passant par l'axe de rotation c.,.
Pour réaliser à. nouveau l'enclenchement de l'appareil, il suffit: d'agir sur le cliquet d. soit directement, soit par l'intermédi.aired'un électro-aimant commandé à dista.nee de façon à libérer le crochet p. Le levier c retombe alors, par suite de la pesanteur, dans la. po sition die fermeture; pendant que l'armature <I>la</I> s'éloigne des pièces polaires, l'armature<B>y</B> s'approche de ces pièces.
Dès que les contacts cc et b se touchent, le courant du circuit desservi excite l'électro- aimant /' et l'armature de petite section g se- trouve attirée.
La forme d'exécution ,de l'objet de l'in vention représentée fig. l du dessin pourrait être modifiée sans nuire ,au résultat obtenu en disposant les. liaisons entre les armatures g-la -et le- levier c de telle sbrtë que le point d#app #lication die l'effort de la grande arma ture soit situé au-4essous du point d'applica tion -de l'effort de la. petite armature sur le levier c.
Ainsi, dans la. variante selon la, fig. 4 du dessin, l'armature de petite section g est rat tachée rigidement au levier c en g,; quant à l'armature h., elle est fixée sur un levier coudé h_, lao, a,nticulé sur le levier c -en un point lt, situé au-dessous de la fixation gl; le levier la- pivote toujours sur un axe fixe c_.
Cette disposition a pour effet de faire croître la pression, entre les contacts a et b, quand le courant ducircuit prend des valeurs croissantes, ce qui est éminemment propre à assurer la conservation des contacts .et à en resteindre l'échauffement.
De même il serait loisible de shunter la bobine série e @de l'électro-aimant par une dé rivation à self-induction .plus grande et à plus faible résistance de façon à obtenir le déclen- chement du disjoncteur pour une valeur -du courant total du circuit plus faible dans le cas d'un court-circuit brusque, que dans le cas d'une surcharge :à, accroissement lent.
Cette dernière condition pourra également être réalisée plus efficacement et plus écono miquement en munissant l'armature de petite section g d'une spire ou d'une bobine en court circuit comme il est indiqué fig. 2 -du dessin.
La spire en court-circuit i n'a, naturellement aucune action en cas d'accroissement lent. de la surcharge, mais en -cas de court-circuit brusque, la variation du flux dans l'armature de petite section g est retardée par le courant induit dans la sipire i, soit que .le flux soit déjà près de la saturation dans l'armature g, comme ce serait le cas pour un court-circuit survenant en pleine @charge,
soit que ce flux soit encore très faible, gomme il arriverait pour un court-circuit qui existerait lors -de la fermeture -du -circuit. En pareil cas, l'action de l'armature de .grande section la deviendra donc prépondérante pour une valeur du cou rant total du circuit inférieure à celle .qui se rait nécessaire, en cas . de court-circuit brus que, si la spire i en court-circuit n'existait pas et,cet effet.
sera encore plus accentué dans le cas où un. court-circuit existerait :au mo ment où l'on ferme le circuit.
Dans la variante représentée fig. 3 du des sin, le ,déclenehem,ent, pour une valeur du courant total moindre dans le cas d'un court circuit brusque qu'en cas d'accroissement lent de la surcharge, est obtenu en disposant sur l'-armature de petit-- section g un enroulement j en dérivation sur la. bobine série e qui excite l'électro-aimant f.
Cet enroulement est en fil de faible sec tion et sa résistance est beaucoup plus grande que celle de la bobine e, ,de sorte qu'en cas d'accroissement lent de<B>la</B> charge, ses ampère tours n'influent que très peu sur l'aimanta- tion,de la petite armature g.
Le sens d e l'enroulement j est, en outre, établi de telle.sorte que le flux qu'il produit dans l'armature .de petite section g soit de sens opposé au flux engendré dans cette arma ture par la bobine série e. La, self-induction de la ,dérivation j étant ici plus faible que celle de la bobine e, il en résulte qu'en cas de court-circuit brusque, la portion du courant total dérivé dans l'enroulement j est beaucoup plus importante que dans le cas d'une sur charge à accroissement lent.
Dans ces,conditions, lors -d'un court-circuit brusque, les ampère-tours !de l'enroulement j agissant en sens contraire :du flux produit dans la petite armature g par la, bobine e, auront pour .effet de diminuer l'effort d'at traction de cette :armature, et de rendre beau coup plus rapidement prépondérante l'attrac tion de la grande armature h.
Il convient de remarquer que dans le cas où un court-.circuit existe au moment où l'on ferme le circuit desservi -et où, par conséquent, il n'existe encore :aucun courant dans la bo bine e à l'instant où le court-circuit prend naissance, le flux dît à. l'enroulement j exis terait d'abord seul dans la petite armature fr plais l'enroulement j ayant une grande résis tance, le courant qui le traverse n'est à.
cha- cluc instant qu'une fraction très réduite clti courant du circuit, dont l'autre fraction cir cule dans la bobine e et le flux dû < l. cette dernière bobine dans l'armature y, bien que croissant plus lentement, atteindra néanmoins très vite une importance égale à celui que produit l'enroulement j.<B>A</B> ce moment l'effort d'attraction de la,
grande armature<I>la</I> existant seul provoquera le d6clPncliement.
Naturellement, l'effort de déelenclieinent df@ l'appareil disjoncteur peut être renforcé par l'action d'un ressort. k. agissant sur le le- -,#ier c comme il est montré fig. 3 du dessin. Dan:
ce cas, le réenclenicliement nécessitera l'emploi d'un levier ou d'un électro-aimant Suffisant pour vaincre l'effort de ce ressort 1,:.
Le réencleneheulent, qui .avait lien sous i'ac#tion de la pesanteur dans l'exemple dé crit précédemment en regard (le la fi-. 1, peut être réalisé par l'action d'un ressort Z destiné ;l ramener le levier c dans la, position de fer meture après libération du rochet h, comme le montre la fig. 4 du dessin.
Quick-acting electrical circuit breaker. The invention a. for object an electric circuit breaker whose opening occurs in a very short time and very quickly from the moment when the intensity of the circuit to be protected reaches a determined value.
This circuit breaker comprises an electromagnet whose winding is comne, side in series in the circuit to be protected and whose polar parts attract two mobile armatures: one of small section .actant. on a lever which carries the movable conta-and of the circuit-breaker in the direction of closure -of the circuit, and the other, of larger section, acting on this same the sink in the direction -of the opening of the circuit, the everything being established in such a way that the action of the armature of small section is made pre-weighting for the lowest values of the -current of the -serviced circuit, while for an overcurrent at which the circuit must be cut,
the action of the reinforcement of larger cross-section becomes preponderant.
This may be due simply to a suitable sizing and position of the electromagnet, of its polar parts and of its two armatures.
Electro-magnetic devices can also be provided for rapidly reducing the action of the armature of small section in heaps of rapid increase in current, such that it occurs in the event of a short - cirouit.
On the attached drawing to which the description refers. will follow: Fig. 1 represents, and by way of example, an embodiment of the object of the invention; Figs. 2 and 3 are examples of variants comprising cles electromagnetic devices intended to reduce the action of the armature of small section in the event of a very sudden increase in the current;
Fig. 4 shows, also by way of example, a variant of the control mechanism of the contact lever by the two movable armatures; In all these figures, the same reference letters designate the same elements or members.
The circuit breaker shown fi-. 1 comprises a fixed contact a and a moving contact b. This last contact is integral with a lever articulated in cl on an elbow lever 1.i, h.2 itself articulated on a fixed axis c; said lever c is connected by a connection. flexible d to 1 <a series e excitation coil of the laminated electromagnet f.
On one side of the pole pieces of the electromagnet f is arranged the laminated iron frame of small section g and on the other face of said pole pieces is arranged the mature arm of large section h. These two armatures are -coupled together, the small section armature g being fixed -directly on the lever c and the large armature h, being fixed on the elbow lever 1.l,
h_ It is understood that the: connection between the armatures and the lever. could be carried out using any suitable device, in particular by any system of articulated connecting rods ensuring the transmission (reading movement of the armatures to the lever .
When the circuit breaker is in fa. closed position, parts a., b are in contact and the armature g of small section is. itself in contact with the pole pieces of the electromagnet f, while an air gap occurs between the armature h, .de large section and said pole pieces.
If the intensity increases in the served circuit, the ampere-turns in the series coil c of the electromagnet f. Increase and the flux which passes through the plates y and 1r, also increases.
Due to - the rapid saturation of the armature of small section g, the flux which passes through it then increases very slowly, - as well as the traction exerted on this armature g by the electromagnet f ;
on the contrary, the flux passing through the armature, of large section <I> le </I> increases approximately in the same proportions as the current and the attraction exerted by the electromagnet f on this armature increases it approximately like the decay of this current.
The arrangement: <B> (bed </B> device is such that for a determined value of the intensity, the attraction exerted on the reinforcement of large section h becomes predominant:
.1 this time this armature h is attracted by the pole pieces of the electromagnet f and the contact ceases between these pole pieces and the armature of small section q. The lever c driven by the movement of the armature h. is pushed back towards the wall until its lower part is due. come to bear on an adjustable stop s.
This movement forces the contact! C to take an inclined position relative to the contact b, before the. separation .of these contacts, which can only take place on their: upper edge. This separation then takes place under the action of the armature lr, which continues to move, the lever c pre- n, a.nt bearing on the. stopper s.
During this operation, the air gap of the armature of small section g increases relatively quickly and the action of this armature decreases very quickly., While the action of the armature of large section h, including the decreases steadily increases gradually; under these conditions, the movement of the lever c accelerates rapidly from the start @du tripping.
The lever c is provided with a hook p which reads the release and ià. the end of the stroke of said lever c engages with a spring-loaded pawl tq. In addition the device is designed, of such:
so that the center of gravity of the mobile system c, <I> g, </I> h., 1.l, h.:, <I> at </I> limit switch of lever c, remains at right angles to the verti-, eale passing through the axis of rotation c.,.
To achieve at. switching on the device again, all you have to do is: act on the pawl d. either directly or by the intermediary of an electromagnet controlled remotely so as to release the hook p. The lever c then falls, as a result of gravity, into the. closing position; as the <I> la </I> armature moves away from the pole pieces, the <B> y </B> armature approaches these pieces.
As soon as the dc contacts and b touch each other, the current from the circuit supplied excites the electromagnet / 'and the armature of small section g is attracted.
The embodiment of the object of the invention shown in FIG. l of the drawing could be modified without harming the result obtained by arranging them. connections between the reinforcements g-la -and the- lever c in such a way that the point of application of the force of the large reinforcement is situated below the point of application of the force of the. small frame on the lever c.
Thus, in the. variant according to, fig. 4 of the drawing, the frame of small section g is rigidly stained at the lever c in g; as for the frame h., it is fixed on an elbow lever h_, lao, a, nticulated on the lever c -in a point lt, located below the fixing gl; the lever la- always pivots on a fixed axis c_.
This arrangement has the effect of increasing the pressure between the contacts a and b, when the current of the circuit takes on increasing values, which is eminently suitable for ensuring the conservation of the contacts and for limiting their heating.
Likewise, it would be possible to bypass the e series coil of the electromagnet by a larger self-induction bypass with lower resistance so as to obtain the tripping of the circuit breaker for a current value. circuit total lower in the case of a sudden short-circuit than in the case of an overload: at, slow increase.
This last condition could also be achieved more efficiently and more economically by providing the armature of small section g with a coil or a coil in short circuit as indicated in fig. 2 -the drawing.
The short-circuited coil i naturally has no action in the event of slow increase. overload, but in the event of an abrupt short-circuit, the variation of the flux in the armature of small section g is delayed by the current induced in the sipire i, that is to say that the flux is already close to saturation in the 'armature g, as would be the case for a short-circuit occurring at full @load,
either that this flow is still very weak, gum it would arrive for a short-circuit which would exist during -the closing -du -circuit. In such a case, the action of the armature of .grande section 1a will therefore become preponderant for a value of the total current of the circuit lower than that .qui would be necessary, in this case. of abrupt short-circuit that, if the coil i in short-circuit did not exist and, this effect.
will be even more accentuated in the event that a. short-circuit would exist: when the circuit is closed.
In the variant shown in fig. 3 of the sin, le, trigger, ent, for a lower total current value in the case of a sudden short circuit than in the case of a slow increase in overload, is obtained by placing on the armature of small - section g a winding j in bypass on the. e series coil which excites the f electromagnet.
This winding is made of wire of small section and its resistance is much greater than that of the coil e, so that in the event of a slow increase in <B> the </B> load, its ampere turns do not have very little influence on the magnetization of the small armature g.
The direction of winding j is, moreover, established in such a way that the flux which it produces in the armature. Of small section g is in the opposite direction to the flux generated in this armature by the series coil e. The self-induction of the branch j being here weaker than that of the coil e, it follows that in the event of a sudden short-circuit, the portion of the total current derived in the winding j is much greater than in the case of a slowly increasing overload.
Under these conditions, during a sudden short-circuit, the ampere-turns! Of the winding j acting in the opposite direction: of the flux produced in the small armature g by the coil e, will have the effect of reducing the tensile force of this frame, and to make the attraction of the large frame much more quickly preponderant h.
It should be noted that in the case where a short-circuit exists at the moment when the served circuit is closed - and where, consequently, there is still: no current in the coil e at the moment when the short circuit arises, the flow says to. the winding j would first exist alone in the small armature. The winding j having a great resistance, the current which crosses it is not at.
each instant that a very small fraction clti current of the circuit, of which the other fraction circulates in the coil e and the due flux <l. this last coil in the armature y, although growing more slowly, will nevertheless very quickly reach an importance equal to that produced by the winding j. <B> A </B> this moment the force of attraction of the,
large frame <I> the </I> existing alone will trigger the trigger.
Naturally, the unclipping force df @ the circuit-breaker apparatus can be reinforced by the action of a spring. k. acting on the- -, # ier c as shown in fig. 3 of the drawing. Dan:
in this case, the re-engagement will require the use of a lever or an electromagnet sufficient to overcome the force of this spring 1,:.
The re-engagement, which had a link under the action of gravity in the example described previously opposite (the la fi. 1, can be achieved by the action of a spring Z intended; l bring the lever c in the meture lock position after releasing the ratchet h, as shown in Fig. 4 of the drawing.