Dispositif thermique pour la protection d"un circuit électrique. lia présente invention a pour objet un dis positif thermique pour la protection d'un cir cuit électrique, tel par exemple qu#un -disjonc teur automatique ou qu'un dispositif de pro tection pour un appareil électrique polyphasé, sensible<B>à</B> un déséquilibre dans la consomma tion des différentes phases.
Ce dispositif eom- prend plusieurs éléments sensibles au courant et dont les températures varient conformé ment aux courants circulant dans divers con ducteurs du circuit<B>à</B> protéger, notamment dans différentes phases, les déplacements rela tifs de ces éléments étant -utilisés pour action ner des contacts, notamment dans des buts de commande oit d'indication.
L'invention a pour but de fournir un dis positif thermique de ce type, de construction et de fonctionnement simples, capable -de faci liter la compensation des effetsdus <B>à</B> des va riations clé la température ambiante.
<B>lie</B> dispositif thermique objet de l'inven tion comprend un organe mobile de couplage relié<B>à</B> l'une des extrémités #de,chaque élément sensible au courant et servant<B>à</B> commander des contacts de surintensité, et ].es autres extrémités de tous lesdits éléments, sauf celle de l'un d'entre eux qui est un élément pilote, sont libres<B>de</B> se mouvoir pour -coopérer avec des contacts de déséquilibre -de la,charge, tan dis que ladite autre extrémité de l'élément pilote est maintenue fixe, la disposition étant telle que lesdits contacts de déséquilibre sont actionnés lorsqu'une différence suffisante entre les températures des divers éléments est provoquée pax un déséquilibre entre les,
cou rants circulant dans les divers conducteurs du circuit<B>à</B> protéger.
Le dessin annexé représente schématique ment, à-titre d#exempIe, trois formes d'exécu tion du dispositif selon l'invention.
Fig. <B>1</B> est une vue schématique, en perspec tive, d'une première forme d'exécution.
Fig. 2 est une vue de détail d'une partie de la fig. <B>1.</B>
Fig. <B>3</B> est le schéma de connexion d'un dis positif selon la fig. <B>1.</B>
Fig. 4 est une vue schématique, en pers pective, d'une seconde forme -d'exécution. Fig. <B>5</B> est le schéma de connexion du dis positif représenté en fig. 4.
Fig. <B>6</B> est une vue, en perspective, d'une construction constituant une variante du dis positif représenté aux fig. 4 et<B>5.</B>
Dans les fig. <B>1 à 3,</B> le dispositif comprend trois éléments sensibles au courant<B>A,</B> B et<B><I>C,</I></B> constitués chacun par une lame bimétallique, ces trois lames étant associées<B>à</B> trois dispo sitifs électriques de chauffage de ces lames <B><I>Al,</I></B> BI et<B>C'.</B> Ces dispositifs reçoivent chacun une énergie proportionnelle aux courants qui paissent respectivement dans, les trois phases <I>X, Y, Z.</I> Les trois lames bimétalliques<B>A,</B> B et<B>C</B> sont donc sénsibles aux courants qui passent dans les phases<I>X, Y</I> et Z.
Elles sont identiques, si bien que chacune d'elle-s prend la même forme sous l'influence d'un changement de température donné. Chacune des lames bi métalliques<B>-1,</B> B et.<B>C</B> est fixée àl'une <B>de</B> ses extrémités, que nous appellerons l'extrémité intérieure,<B>à</B> Lin unique organe mobile de cou plage constitué par un axe pivotant<B>D, à</B> par tir duquel ces lames s'étendent en -direction radiale et approximativement dans le même plan, comme on le voit en fig. <B>1.</B> L'autre e--,#tré- mité,
Ast-à#dire l'extrémité extérieure de cha cune des deux lames<B>A</B> et<B>C</B> est libre et porte -des contacts<B>A2</B> et<B>CI\</B> qui siont respectivement disposés entre -deux pairesde contacts dedés- équilibre de la charge<B>A:-,</B> A4 et C", <I>C4</I> pour coopérer avec ces contacts du circuit de con trôle. Le circuit -de contrôle peut être utilisé pour actionner un coupe-circuit an un dispo sitif #d'alarme, ou encore un appareil indica teur.
L'extrémité extérieure de la troisième lame, c'est-à-dire de la lame centrale B qui constitue l'élément pilote, est maintenue par un guide constitué par deux rouleaux paral lèles juxtaposés B2 et B3 (fig. 2), si bien que, lorsque la lame pilote B est soumise<B>à</B> un changement de température, elle petit s'incur ver, mais son extrémité extérieure est main tenue de façon<B>à</B> ne pas pouvoir décrire un mouvement, de rotation autour de l'axe de l'arbre<B>D.</B> Cette lame B peut toutefois glisser entre les rouleaux B 2 et B".
Lorsque les trois lames<B>A,</B><I>B et</I><B>C</B> sont sou mises<B>à</B> la même température, elles s'incurvent toutes selon des rayons identiques, tendant<B>à</B> faire se mouvoir ilerars -extrémités extérieures dans 1qsens des aiguilles d'u#ne montre par exem ple, par rapport<B>à</B> l'arbre commun<B>D.</B> Cepen dant, puisque la lame pilote B est retenue<B>à</B> son extrémité extérieure, elle fera tourner l'arbre<B>D</B> dans le sens contraire<B>à</B> celui des aiguilles #d'une montre et dLin angle #corres- pondant, mais de direction inverse,
au mouve ment des extrémités extérieures des deuix autres lames<B>A</B> et<B>C</B> provoqué par le change ment de température. Le mouvement résul- tantdes -extrémités extérieures -des deux lames <B>A</B><I>et</I><B>C</B> est donc nul, si bien que le circuit de contrôle<B>E</B> ne sera pas fermé.
Lorsque les températures des trois laines <B><I>A,</I></B><I> B</I> et<B>C</B> ne sont pas les mêmes, si par exem- ple il<B>v</B> a excès de charge de la phase X,<B><I>le</I></B> mouvement de l'arbre<B>D</B> commandé par la lame pilote B annulera le mouvement de<B>l'élé-</B> ment sensible correspondant<B>à</B> la phase nor male Z, c'est-à-dire le mouvement de la lame <B>C,</B> mais n'annulera pas le mouvement de l'ex trémité extérieure de la lame<B>-1,</B> cette lame cons tituant l'élément sensible associé<B>à</B> la phase surchargée X. Les contacts de contrôle <B>-P</B> au<B>Al</B> seront donc fermés et exciteront<B>le</B> circuit<B>E,
</B> de f aeon <B>à</B> actionner le coupe-circuit e,t.!OfLl <B>à</B> fournir Une indication quant aux déséquilibres des phases. Si la phase dont<B>dé-</B> pend la lame piiote B était surchargée, le mouvement angulaire de l'arbre<B>D</B> aurait pour effet d'amener les extrémités extérieures des deuxlainesA et<B><I>C</I> à</B> fermer leurs contacts, respectifs<B>A", (13 OU</B> A1# (14 et<B>à</B> exciter ainsi le circuit<B>E</B> pour actionner le coupe-circuit.
Les contacts de eommande seront disposés pour fermer au bout dun temps qui dépen dra en partie de l'espace initial entre les con tacts et en partie du courant de surcharge.
Il faut remarquer que, puisque chacune des lames<B>A,</B> B et<B>C</B> est soumise<B>à</B> la même flexion pour un changement de température donné, il est superflu de prévoir des moyens pour compenser les effets de la température ambiante<B>'</B> chaque changement de cette tem pérature ayant le même effet sur toutes les lames, si bien que chaque mouvement des extrémités extérieures des lames<B>-1</B> et<B>C, dû à</B> un changement de la température ambiante, sera annulé par le mouvement en sens inverse de l'arbre<B>D</B> entraîné par l'élément pilote B.
Un levier de contact maximum de tempé- rat-Lire est disposé<B>à</B> Une extrémité de l'arbre <B>D</B> dont, il est solidaire. Ce levier F porte<B>à</B> son extrémité un contact FI coopérant avec Une paire de contacts de surintensité F-' prévue pour une température maximum déterminée. Le contact FI du levier F fermera le circuit <B>E</B> lorsqu'une température maximum déter minée de l'élément pilote B est atteinte.
On petit ainsi obtenir une indication du courant par élément chauffant et, en prévoyant des contacts FI<I>et</I> F2 réglables, le dispositif peut être ajusté<B>à</B> volonté pour fournir Une indi- eation de maximum de température ou pour ,déclencher un dispositif d'alarme<B>à</B> une tem pérature maximum déterminée.
Un. changement de la température am- Mante influencera nécessairement le déplace ment angulaire de l'arbre<B>D,</B> si bien que l'in dication du maximum de température par les contacts FI<I>et</I> FI pourrait être actionnée de façon erronée et faire croire que le courant maximum<B>à</B> travers l'élément chauffant a.
été atteint, alors même que cela n'est pas le oas. Pour éviter cette difficulté, le levier F lui-même est constitué par une lame bi métallique supplémentaire identique<B>à</B> eba- euue des trois lanies <B>A,</B><I>B</I> et<B>C</B> associées aux éléments chauffants<B>AI,</B> BI et<B>CI.</B> De cette façon, chaque modification -de la température ambiante qui provoque un<B>dé-</B> placement angulaire de l'arbre<B>D</B> et, par co#n- séquent, du levier F dans une direction, pro voquera simultanément un déplacement, par flexion,
de l'extrémité extérieure du levier P dans l'autre direction, selon un angle eorres- ,pondant audit mouvement angulaire de l'arbre<B>D.</B>
Afin d'éliminer tout retard dans le fonc tionnement du circuit de contrôle Een cas de court-circuit dans le système polyphasé pro- té.gé, chacun des éléments chauffants A1, BI, <B>CI</B> peut être constitué par un enroulement disposé autour d'un noyau magnétique coopé rant avec une armature pour actionner ins tantanément des contacts de surcharge<B>CT.</B> Ces enroulements seront isolés électriquement, des noyaux.
Les contacts G peuvent être réglés pour être actionnés<B>à</B> n'importe quelle valeur désirée du courant de chauffa-e en réglant Ventrefer entre le noyau et Parmature. On peut aussi régler ce courant d'actionnement des contacts<B>6</B> en a-issant sur la tension d'un <B>c</B> ressort antagoniste ou sur cette tension et #-iniul,tan & ment sur #ledit entrefer.
Le dispositif est réalisé de préférence en une seule unité de contacts représentée en fi-.<B>3</B> et, comprenant les trois éléments ellauf- fants <B>A',</B> BI et<B>CI</B> et les trois jeux de contacts de déséquilibre<B>AI, A'</B> et 14 et<B><I>CI, C\</I></B> et C4 (non représentés), les contacts de surintensité <I>FI et</I> FI, indicateurs de maximum de tempé rature, et le contact instantané de surcharge CT, tous ces contacts étant branchés en paral lèle dans le circuit de commande<B>E.</B>
La disposition décrite nécessite l'emploide trois transformateurs de courant XI, <I>Y'</I> -et ZI pour protéger un système triphasé, c'est-à-dire qu'il<B>y</B> a -un transformateur pour chaque<B>élé-</B> ment ehauffant, chacun de ces translorma- teurs fournissant<B>à</B> son élément un courant proportionnel au courant de la phase associée <I>X, Y ou</I> Z dit système.
Dans la forme d'exé- cation représentée aux fig. 4 et<B>5,</B> le dispo sitif est simplifié, grâce<B>à</B> Vemploi de deux transformateurs seulement, XI <I>et</I> Y', asso ciés avec deux -des trois phases, soit avec les phases X<I>et</I> Y.
Ce dispositif com prend deux lames bimétalliques thern-tosen- SibleS I-Il et 1-12, associées<B>à</B> deux enrou lements de, chauffage H\ et H4 tels que ceux décrits ei#des & us. Ces enroulements sont excités proportionnellement au courant -des deux phases<I>X et</I> Y.
Uextrémité intérieure de l'une des lames, H-, est fixée<B>à</B> un arbre pivotant<B>J</B> qui porte un levier radial<B>-de</B> con trôle JI. Ce levier porte un contact JI disposé entre deux paires de contacts fixes -de dès- équilibre J"I et J4 reliées au circuit de coin- mande <B>E.</B> La seconde lame HI, qui est la.
lame pilote, est fixée<B>à</B> son extrémité intérieure<B>à</B> un organe fixe L, tandis que les extrémités extérieures des deux lames sont réunies entre elles par un organe mobilede couplage cons titué; par une barrette IP qui porte le contact de surintensité ou d'indication de maximum de température HI. Ce contact 116 coopère avec une paire decontacts L, isolés entre eux et portés par un levier de maximum de tem pérature L' solidaire de l'organe fixe L.
Lorsque le courant de chauffage des en roulements IP et H4 est le même et que, ce courant est inférieur<B>à</B> la valeur maximum admissible, les deux lames HI et ff2 subiront la même déformation et la barrette<B>H5</B> sera entraînée par ces lames. Cependant, l'arbre<B>J</B> ne tournera pas, si bien que le circuit de com mande<B>E</B> restera ouvert.
Lorsque la tempé rature des deux enroulements ide chauffage H#,' et 111 atteint une valeur maximum déter minée, le motivementde la barrette H#, entrai- nera la fermeture. des contacts de surinten sité<B>L",</B> H13 fournissant ainsi l'indication que le courant de chauffage maximum a été atteint. Si la. distance initiale qui sépare les contacts L' du contact<B>H6</B> est réglable, le dis positif peut être ajasté de façon que ses con tacts ferment<B>à</B> une température maximum déterminée quelconque.
Lorsque les températures des deux<B>élé-</B> ments chauffants<B>H3</B> et H4 ne sont pas les mêmes, les lames HI et H2 sont inégalement déformées et l'arbre<B>J</B> est entraîné et tourne, entraînant avec lui le levier JI qui vient fer mer les contacts de déséquilibre<B>P</B> ou JI du eireuitde commande a-Li bout #d'un temps<B>dé-</B> terminé, dépendant en partie<B>-de</B> la différence entre les déformations des lames HI et H2 et en partie de la distance séparant les contacts de commande.
Il est évident que les changements de la température ambiante n'auront aucun effet sur le<B>-</B> s contacts<B><I>J2,</I></B> J## et JI, puisque de tels changements de température ont pour effet des déformations semblables des deux lames <I>III</I> et H2. De tels changements de la, tempé rature ambiante influenceront cependant le fonctionnement des contacts L 2 et H6 qui pourront alors déclencher un signal d'alarme indiquant que la température maximum a été atteinte alors que cela ne sera pas le cas ou, au contraire, une température ambiante rela tivement basse pourrait avoir pour #consé- quence de retarder -Un tel déclenchement.
Comme dans la première forme d'exécution décrite, on pont obvier<B>à</B> ce -défaut en cons tituant le levier LI par une lame bimétallique identique<B>à</B> chacune des lames HI et H'.
Le dispositif est de nouveau représenté en fig. <B>5</B> sous la forme avantageuse d'un relais de protection T_T' comprenant les contacts<B>J2,</B> <B><I>P,</I></B> 11 et L2,<I>HI</I> et les enroulements de ehauf- à,-,e <B>H3</B> et.
H4. Unedes extrémités du premier enroulement de chauffage<B>H3</B> est reliée<B>à</B> une prise médiane dusecond enroulement de chauf- fagge H4; ales trois extrémités libres desenron- lements de chauffage H'<I>et</I> HI correspondant <B>c</B> aux trois bornes<B>a, b, e</B> du relais LI' sont re liées respectivement aux deux extrémités de deux transformateurs XI, <I>Y'</I> et<B>à</B> une -con nexion bl reliant entre eux les deux autres extrémités<B>de</B> ces enroulements secondaires.
Lorsque le courant de consommation de l'appareil protégé est équilibré, le courant passant dans le premier des enroulements de chauffage III est égal en amplitude<B>à</B> celui qui passe dans chacun des deux secondaires -des transformateurs XI, <I>Y',</I> mais il est<B>dé-</B> phasé de<B>60"</B> par rapport<B>à</B> ce.,; courants.
Les deux parties du deuxième enroulement de chauffage HI sont donc parcourues par des courants d'amplitudes égales et, si la, résis tance du premier enroulement de chauffage 1-13 est égale<B>à</B> celleda second enroulement de chauffage H4, Pénergie chauffante dissipée dans chacun des deux enroulement,4 IP <I>et HI</I> est la même.
Cependant, si l'une des deux phases X ou Y associées respectivement aux deux transformateurs de courant XI, <I>Y'</I> est interrompue, une moitié seulement de Fenrou- lement de chauffage 114 sera excitée, l'enrou lement -de chauffage H;! étant excité. Le cou rant traversant,ces deux enroulement,,; étant le même, l'énergie chauffante dissipée dans la moi tié excitée de l'enroulement H4 sera seulement la moitié de l'énergie dissipée dans l'enroule ment HI.
En conséquence, le contact JI ou JI sera fermé,comme décrit ci-de,,#,sus. Si la troi sième phase Z, qui n'est pas directement a,,so- ciée avec le relais de protection, est interrom pue, les courants dans les deux autres phases <I>X et</I> Y seront égaux, mais déphasés de<B>180",</B> si bien qu#aucun -courant ne passera dans le premier enroulement -de chauffage H'l, tandis que des courants kaux circuleront<B>à</B> travers les deux moitiés de l'enroulement de chauffage HI.
La différence de température résultant de -cet état de choses aura pour conséquence l'actionnement des contacts de commandé JI <B>OU</B> JI.
<B>Il</B> est évident que dans la disposition re présentée aux fig. 4 et,<B>5,</B> des courants pro portionnels<B>à</B> ceux qui traversent les conduc- teu#rs de deux des phases du svstème d'alimen tation triphasé protégé exciteront respective- ment deux parties du second enroulement de chauffage H4,
le premier enroulement de Zn chauffage 113 étant parcouru par un courant proportionnel<B>à</B> la somme vectorielle des cou rants desdeux phases<I>X et</I> Y directement re liées au second enroulement de chauffage<B>à</B> prise médiane 114. Chaque modification dans Famplitude ou dans la. phase des courants excitant les enroulements<B>H3</B> et HI aura pour effet des déformations identiques des éléments thermosensibles HI et H2.
D'autres variantes des constructions dé- erites peuvent être réalisées dans des buts, spéciaux. Par exemple, au lieu d'éléments sen sibles constitués par des lames bimétalliques plates, ces lames peuvent aussi prendre la forme de spirales. De telles lames pourront kre plus sensible-, que des lames plates.
La fig. <B>6</B> représente une variante de la forme d'exécution représentée aux fig. 4 et<B>5.</B> Dans cette figure, les deux lames bimétalli ques H'<I>et</I> H2 sont constituées par des spi raux.
L'extrémité intérieure de la lame IP est fixée<B>à</B> l'organe fixe L, tandis que l'extrémité ,St fixée<B>à</B> correspondante de la lame 112 e l'arbre pivotant<B>J</B> qui porte le levier JI muni du contact, J2 disposé pour coopérer avec les deux paires de contacts fixes de déséquilibre J-1 et<B>J4</B> reliées au circuit de commande<B>E.</B> Les extrémités extérieures des lames HI et 112 fflnt reliées<B>à</B> des cylindres plats HI<I>et</I> H', fermés<B>à</B> une extrémité et accouplés entre eux par une barrette H5,
ces cylindres et cette barrette constituant -un organe mobile de cou plage. Le cylindre HI porte un contact H' de inaximum ;de température, disposé pour eo- opérer avec une paire de -contacts de surinten sité L 2 isolés entre eux. Les contacts L2 sont portés par l'extrémité extérieure d'une lame bimétallique L", formant levier de maxim.-Lim (le température, et dont l'extrémité intérieure est solidaire de l'organe fixe L.
Le fonctionne ment de ce dispositif est identique<B>à</B> -celui du dispositif représenté aux fig. 4 et<B>5.</B> Les dis positifs thermiques représentés peuvent égale ment bien être utilisés pour la protection de systèmes<B>à</B> courant alternatif ou<B>à</B> courant continu, puisque leur fonctionnement est basé sur la comparaison des courants circulant dans deux conducteurs au moins. Ainsi, même avec -des appareils<B>à</B> courant continu, les cou rants comparés peuvent être représentés res pectivement, par les courants circulant dans les deux conducteurs alimentant un tel appa reil, ou encore par un courant constant cir culant. dans un conducteur et par uneourant variable circulant dans un autre conducteur.
De plus, bien que dans le dispositif décrit -ci- dessus, chacune des lames bimétalliques soit associée<B>à</B> unconducteur ou<B>à</B> une phase déter minée et soit chauffée indirectement par un élément de chauffage associé<B>à</B> l'un de ces ,conducteurs ou de ces phases, ces lames bi métalliques peuvent être elles-mêmes parcou rues par des courants proportionnels<B>à</B> ceux qui circulent dans les conducteurs ou dans les phases assaciées et être ainsi ochauffées direc tement, proportionnellement<B>à</B> ces eourants. Par exemple, dans la fig. <B>5,
</B> deux lames bi métalliques pourraient remplacer les enrou lements de chauffage H' et H4, ces lames étant directement parcourues par des cou rants fournis par les secondaires des deux transformateurs XI, YI. La lame HI serait alors parcourue par un courant proportionnel <B>à</B> la somme vectorielle -des courants parcoui- rant les deux phases<I>X et</I> Y, tandis que la lame H4 serait parcourue parun eourant pro portionnel<B>à</B> la somme arithmétique de ces cou rants.