Disjoncteur électrique La présente invention a pour objet un disjonc teur électrique comprenant un dispositif de protec tion contre une surcharge de courant. Ce disjoncteur est un perfectionnement de celui qui fait l'objet du brevet No 341215.
L'emploi de disjoncteurs automatiques dans, les circuits électriques est évidemment ancien et bien connu, et de tels dispositifs: sont largement utilisés pour protéger les circuits électriques contre des sur charges de courant.
Bien que de nombreux types de disjoncteurs aient été proposés jusqu'ici, la plupart d'entre eux comprennent des éléments bimétalliques qui se dilatent ou qui modifient leur position en réponse à un chauffage, permettant ainsi à un con tact mobile du disjoncteur de se dégager d'un contact fixe et d'ouvrir le circuit. Dans de tels disjoncteurs,
la pièce bimétallique agit ordinairement comme un verrou et doit être forte, mécaniquement, afin de re tenir certaines parties du disjoncteur dans une posi tion déterminée pendant le fonctionnement normal. du circuit.
Ces disjoncteurs sont en général peu pratiques pour les installations à courant faible ou exigeant une réponse rapide à une surcharge. La nécessité de présenter une forte résistance mécanique nécessite une pièce bimétallique d'une dimension importante et, par conséquent, peu sensible, et un courant de commande puissant.
En outre, l'inertie thermique d'une grande pièce entraîne un long temps de ré ponse du dispositif. En général, les pièces bimétalli- ques présentant une résistance électrique suffisam ment élevée pour être actionnées par un courant de cinq ampères ou moins ne présentent pas la résis tance mécanique nécessaire pour fonctionner comme un verrou.
Plusieurs circuits électriques utilisés de nos jours nécessitent une protection contre une surcharge pour des courants de cinq ampères ou moins; et on a l'occasion maintenant d'utiliser des disjoncteurs susceptibles d'agir rapidement et sûrement pour des circuits à courants faibles et de protéger des instal lations électriques fonctionnant avec des courants de l'ordre d'un quart d'ampère ou moins.
En particulier dans les installations, électriques d'avions, l'emploi de fusibles n'est pas satisfaisant par suite de la nécessité de disposer de fusibles de réserve pour remplacer ceux qui ont pu sauter. Une telle utilisation des disjoncteurs est importante, car un avion moderne comporte souvent plusieurs cen taines de disjoncteurs.
Un but de la présente invention est de fournir un tel disjoncteur efficace, économique et suscep tible de fonctionner dans un domaine de courants de surcharge étroit, tout en restant verrouillé contre une libération involontaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du disjoncteur selon l'in vention.
La fig. 1 en est une coupe longitudinale.
La fig. 2 est une coupe selon 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 est une vue partiellement en coupe, semblable à la fig. 1, montrant certains. organes dans une autre position.
La fig. 4 est une coupe selon 4-4 de la fig. 1. Dans la forme d'exécution représentée, un con ducteur thermique comprend deux portions 300 et 302 connectées en série pour former un interrupteur d'une construction extrêmement compacte et de grande sensibilité.
L'interrupteur ,est monté dans un coffret 304 fait d'une matière présentant une résistance mécanique et une rigidité suffisantes, une matière plastique, par exemple, et formé de deux pièces fixées ensemble par des vis 306.
Deux bornes 308 et 310 sont fixées dans le coffret 304 et font saillie de ce dernier en vue de leur connexion à un circuit externe. Un con tact fixe 312 est fixé à l'extrémité interne de la première borne 308. La seconde borne 310 est connectée par un conducteur 314 en hélice à une extrémité de la première portion 300.
Les deux por tions 300 et 302 sont connectées électriquement et mécaniquement ensemble à leur extrémité supérieure par un levier pivotant 316. L'extrémité inférieure de la seconde portion 302 est connectée par un autre conducteur 318 en hélice à un contact mobile 322 monté de manière à s'engager à pression avec le contact fixe 312, fermant ainsi le circuit entre les bornes 308 et 310.
Le contact mobile 322 est fixé sur un bras 320 qui est rivé à une extrémité d'un bras 324 de sup port de contact. Le bras 324 pivote en son centre sur un plongeur intérieur 326 qui est monté de manière à pouvoir glisser dans le coffret 304 entre deux limites et qui se loge dans un guide 328 à l'extrémité supérieure du coffret 304.
Une cheville 333 fixée au coffret 304 passe dans une fente 330 ménagée dans le plongeur près de son extrémité supérieure, pour limiter le mouvement de ce dernier. A son extrémité inférieure, le plongeur 326 porte une cheville 334 qui passe dans une fente 336 mé nagée dans un plongeur externe 338.
Ce dernier s'étend à travers la paroi inférieure du coffret 304 et un bouton 340, de préférence en une matière isolant de l'électricité, par exemple une matière plas tique, est fixé à l'extrémité externe du plongeur ex terne, extérieurement au coffret 304, afin de per mettre une commande manuelle du disjoncteur.
Le plongeur externe 338 est poussé vers l'exté rieur par un ressort hélicoïdal 342 travaillant à la compression, logé dans le bouton 340 et s'appuyant à son extrémité interne contre un plateau de butée fixe 344 monté dans le coffret.
Le plongeur interne 326 est tiré vers l'extérieur par un ressort hélicoïdal 346 travaillant à la tension, dont une extrémité est reliée au bras 324, près de son extrémité gauche en regardant les fig. 1 et 3. L'autre extrémité du ressort 346 est reliée par une biellette isolante 347 à un levier 348 qui pivote sur un pivot fixe 350 adjacent aux plongeurs 326 et 338.
Le levier 348 porte un galet 352 qui est poussé par le ressort 346 dans des encoches. 354 et 356 ménagées dans le plongeur interne 326 et le plon geur externe 338, respectivement. Le ressort 346 est suffisamment fort pour maintenir, quand il est tendu dans la position représentée à la fig. 1, le galet 352 dans les encoches 354 et 356,
et maintenir ainsi le plongeur externe 338 dans sa position en foncée contre l'action du ressort 342, et le plongeur interne 326 dans sa position enfoncée contre l'action du ressort 346 agissant par le dispositif à levier constitué par le bras 324.
L'encoche 356 du plongeur externe 338 présente une pente relativement douce, de sorte que lorsque la tension du ressort 346 est supprimée, cette pente de l'encoche 356 agit comme une came sur le galet 352 et le déplace latéralement en dehors des d'eux plongeurs 326 et 338, permettant le mouvement de ces derniers vers l'extérieur sous l'action du ressort 342.
La force dirigée vers l'extérieur exercée par le ressort 342 est alors transmise au plongeur interne 326 par la connexion à cheville et à fente 334, 336 entre les deux plongeurs. Pendant le mouvement ini tial du galet 352 en dehors des encoches, le plon geur interne 326 est déplacé légèrement vers l'inté rieur, et la fente 330 à l'extrémité intérieure du plon geur et la fente 336 à l'autre extrémité sont agencées pour permettre ce déplacement vers l'intérieur au delà de la position normale du plongeur interne, sans obstruction de la part des chevilles 333 et 334.
Le bras de support 324 est normalement empê ché de tourner sous l'action du ressort 346 par un verrou 360 formé à une extrémité d'un levier 362 pivotant dans le coffret 304. Le verrou 360 engage l'extrémité du bras 324 opposée au contact mobile 322 et maintient normalement le bras 324 dans la position représentée à la fig. 1 contre l'action du ressort 346, maintenant ainsi 1e contact mobile 322 en contact étroit avec le contact fixe 312.
Le levier 362 (fig. 4) passe librement dans une encoche 364 formée dans une pièce de guidage 366 qui enferme aussi un ressort 368 agencé pour pousser le levier 362 latéralement vers le bras de support 324.
Le levier 362 est coudé et comprend un court bras 370 disposé à proximité d'une extrémité de la seconde portion 302 du conducteur thermique. La disposition est telle que lorsque les portions 300 et 302 se dilatent en réponse à une surcharge de cou- rant, le bras 370 est déplacé vers le bas par l'action d'un ressort 384, déclenchant ainsi le disjoncteur.
La succession des actions est 1a suivante : mouve ment vers le bas du bras 370 et pivotement du levier 362 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre (fig. 1 et 4), déplacement du verrou 360 vers la droite, hors d'engagement avec le bras de support 324, et libération de ce bras qui peut pivoter en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre sous l'action du ressort 346.
La tension de ce ressort est ainsi diminuée et permet au galet 352 de quitter les encoches 354 et 356 sous l'action des plongeurs 326 et 338 respectivement, déplacés par le ressort 342. Les plongeurs sont ainsi libérés et se déplacent vers l'extérieur pour séparer les contacts 322 et 312.
Le disjoncteur représenté peut être actionné aussi à la main et peut être ouvert manuellement en tirant vers l'extérieur le bouton 340 avec une force suffi sante pour surmonter la force du ressort 346 et pour pousser le galet 352 en dehors des encoches des plongeurs, séparant ainsi les contacts 322, 312 même si le levier 362 est dans sa position normale de verrouillage.
Les portions 300 et 302 sont montées en série, électriquement et mécaniquement, assurant ainsi une sensibilité accrue pour actionner le disjoncteur en réponse à des surcharges de courant relativement faibles. En outre, la sensibilité accrue assurée par l'emploi d'un conducteur thermique en deux portions permet un engagement de verrouillage plus complet entre le verrou 360 et le bras 324 que ce ne serait possible avec un conducteur thermique unique.
Pour une surcharge de courant donnée, les deux portions 300, 302 présentent un allongement double de celui d'un seul conducteur et ,permettant ainsi un mouve ment double de levier de verrouillage 362. Cette considération présente une importance particulière quand le disjoncteur peut être soumis à des vibra tions ou à des chocs pendant l'emploi, car si l'en gagement de verrouillage se fait sur une faible dis tance, le verrou 360 peut se dégager simplement sous l'action de ces vibrations ou de ces chocs,
par ticulièrement quand le disjoncteur conduit des cou rants dont l'intensité est proche de l'intensité de régime maximum. La construction décrite est extrê mement compacte, ce qui présente un grand avan tage dans tous, les cas où les exigences relatives au poids et à l'encombrement sont sévères.
La position du ressort 368 agissant contre le bras long du levier 362 est importante en ce qui concerne la résistance du disjoncteur aux vibrations et aux chocs. En plaçant le ressort 368 aussi près que possible de l'extrémité de verrouillage du levier 362, au lieu de le placer contre le court bras 370, le ressort 368 bénéficie de l'avantage mécanique assuré par le levier et l'action du ressort 368 rela tivement à l'inertie du dispositif est augmentée, ce qui diminue encore les possibilités de libération du verrou 360 par des vibrations ou des chocs.
Les portions 300 et 302 du conducteur ther mique sont entourées par des tubes, de verre séparés 372 et 374, montés, à proximité l'un de l'autre pour former un dispositif 380 monté dans le coffret 304. La première portion 300 est fixée à l'une de ses extrémités à un bouchon 376 qui est ajusté dans l'extrémité inférieure du premier tube 372. Le con ducteur 314 est fixé à ce bouchon pour relier le conducteur thermique à la seconde borne 310.
A la partie supérieure du coffret 304, les deux portions 300, 302 du conducteur thermique sont fixées au levier 316 qui pivote sur un pivot fixe 378.
L'extrémité inférieure de la seconde portion 302 est fixée à un bouchon 382 qui est ajusté à glisse- ment dans l'extrémité inférieure du second: tube de verre 374 et qui est poussé vers le bas par le ressort 384 monté autour du tube 374 et entre un épaule ment du bouchon<B>382</B> et l'extrémité inférieure d'un bloc de montage 386 à travers lequel passent les tubes 372 et 374.
Le ressort 384, fixé à l'extérieur du tube 374, est protégé ainsi dans une grande me sure contre la chaleur dissipée par la portion 302 placée dans le tube, ce qui évite un chauffage exces sif du ressort qui pourrait affecter 1a trempe de ce dernier et l'affaiblir. La longévité du disjoncteur est ainsi augmentée, puisque le ressort 384 conserve indéfiniment son élasticité et sa force initiale.
Il faut remarquer que les portions. 300, 302 sont chauffées normalement à des températures élevées quand elles sont soumises à des surcharges, et en l'absence de moyens d'isolation tels que les tubes de verre<B>37.2</B> et 374, la chaleur émise par le conducteur thermi- que aurait un effet marqué sur le ressort 384 après quelques surcharges seulement.
Le dispositif 380 constitue un groupe qui peut être réglé et essayé pour lui-même avant d'être mon té dans le coffret 304. On réduit ainsi sensiblement les frais de fabrication, et un remplacement facile et simple de ce dispositif est possible si l'on veut modifier la capacité de transport de courant du dis joncteur.
Le dispositif 380 (fig. 2) est fermement fixé au coffret 304 par des saillies et des encoches obte nues par moulage du coffret. Pour augmenter la ri gidité et faciliter le montage, une vis. 381 permet de fixer le bloc de montage 386 à une partie du coffret 304.
Le bras 370 du levier coudé 362 porte une butée réglable 388, susceptible d'être vissée dans le bras et disposée à proximité du bouchon 382. Une ou verture 390 est ménagée dans la paroi inférieure du coffret pour permettre le réglage manuel de la butée 388 afin de régler la réponse du disjoncteur pour une valeur déterminée de la surcharge du courant.
Le ressort 384 est maintenu comprimé par les portions 300, 302, qui sont ainsi tendues mécanique- ment. Quand les portions se dilatent en réponse à une surcharge de courant, le ressort 384 entraîne le bouchon 382 vers le bas quand on regarde les fig. 1 et 3, poussant la butée 388 et faisant pivoter le levier 362 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre pour libérer le bras 324 et ouvrir ainsi le disjoncteur comme expliqué plus haut.
Le ressort 384 est sensiblement plus fort que le ressort 368, et il est assez fort pour entraîner le levier 362 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre contre l'action du ressort 368 et pour comprimer ce dernier, comme représenté à la fig. 3, quand le conducteur thermique se dilate sous la chaleur.
Quand le disjoncteur est déclenché en réponse à une surcharge de courant, ses organes prennent d'abord la position représentée à la fig. 3 dans laquelle le bras 320 appuie sur un épaulement 392 formant butée dans le coffret 304, et les deux plongeurs in terne 362 et externe 338 sont déplacés dans leur position de retrait hors circuit .
Immédiatement après, les portions 300 et 302 commencent à se refroidir, retirant le bouchon 382 vers sa position initiale ou normale, comprimant le ressort 384 et permettant au ressort 368 de ramener le levier 362 dans sa position normale où il peut s'engager avec le bras 324 de support de contact.
Ceci fait, par suite du refroidissement et de la contraction des por tions 300, 302, le disjoncteur peut être à nouveau fermé simplement en poussant vers l'intérieur le bou ton 340 pour entraîner les plongeurs vers l'intérieur jusqu'à ce que le galet 352 tombe dans les encoches 354 et 356 pour retenir les plongeurs dans la posi tion représentée à la fig. 1.
Il faut noter que, les contacts 312 et 322 ne peuvent être maintenus. fermés dans des conditions continues de surcharge de courant simplement en maintenant le bouton 340 dans sa position avancée.
Le disjoncteur ne se remet pas automatiquement en place dans ces circonstances, car une fois, qu'il a été déclenché en réponse à une surcharge de cou rant, ses contacts 312 et 322 ne peuvent se fermer à nouveau tant que le plongeur interne 326 ne s'est pas déplacé vers l'extérieur pour amener le bras 324 au-delà du verrou<B>362.</B>
Si, par exemple, on essaie de fermer le disjonc teur et de le maintenir fermé en dépit d'une sur charge de courant, les contacts se ferment momenta nément pendant le temps extrêmement court néces- saire pour que les portions 300 et 302 se chauffent et que le bras 324 soit déverrouillé. Le bras 324 pivote alors en sens inverse du mouvement des ai guilles d'une montre (fig. 1 et 3) sous l'action du ressort 346,
déplaçant le contact mobile 322 à dis tance du contact fixe 312. Si, maintenant, on main tient le bouton 340 dans sa position d'avance com plète, pour empêcher les plongeurs 326 et 338 de se retirer sous l'action du ressort 342, le bras 324 est maintenu au-dessus du verrou 360 et le levier 362 est bloqué par le bras et ne peut être engagé à nou veau. Les contacts ne peuvent être fermés à nouveau tant que le plongeur 326 ne peut se déplacer en avant.
Le disjoncteur décrit est du type à déclenche ment libre , ne pouvant être maintenu fermé ma nuellement au moyen d'un bouton de remise en place si une surcharge de courant persiste dans le circuit, et ne pouvant recommencer automatique ment un nouveau cycle d'opérations si ce bouton de remise en place est maintenu manuellement en Po- sition en . La disposition est telle qu'après l'ou verture du disjoncteur en réponse à une surcharge de.
courant, il peut être remis en place seulement après que l'élément sensible à la surchage a repris son état initial depuis la surcharge, et ce retour dudit élément à son état initial ne peut pas produire lui-même la fermeture des contacts, même si le bou ton de remise en place est maintenu dans sa position fermée pendant cette période de retour à l'état ini tial.
Le bouton de remise en place peut être actionné après que l'élément sensible à la surcharge est revenu à son état initial, afin de refermer les contacts. Cette caractéristique empêche une reprise automa tique du cycle du disjoncteur qui pourrait entraîner des dommages pour le circuit protégé et aussi pour le disjoncteur lui-même.
Dans le disjoncteur décrit, le conducteur ther mique est de section ronde, mais il pourrait avoir une autre section. Il est seulement nécessaire d'uti liser une pièce allongée électriquement conductrice, présentant un coefficient de dilatation thermique positif, cette pièce pouvant avoir une section trans- versale quelconque.
En fait, pour un disjoncteur destiné à conduire des courants relativement élevés, on préfère utiliser un conducteur thermique plat, en forme de ruban. Dans le disjoncteur décrit, une cer taine flexibilité est nécessaire dans le conducteur afin de permettre le pivotement du levier 316. Cette fle xibilité est plus facile à obtenir avec un conducteur plat en forme de ruban qu'avec un conducteur rond d'une section transversale égale et ayant la même capacité de transport du courant.
Avec un conduc teur en ruban, il est également possible d'utiliser une poulie ou une voie de guidage arquée à la place du levier 316, car la flexibilité plus grande du con ducteur permet l'emploi d'un conducteur unique qui passe autour de cette poulie ou sur cette voie de guidage.
Pour assurer les caractéristiques optimales dé déclenchement et de longévité sans perte de la pré cision, on préfère utiliser un conducteur d'une di mension aussi grande que possible, mais telle que le conducteur soit chauffé à une température notable ment plus élevée que la plus haute température am biante possible par la surcharge de courant mini male.
Cela est avantageux pour éviter un allonge ment excessif du conducteur qui tend à se produire chaque fois que le conducteur est chauffé et qui devient toujours. plus gênant à mesure que la tem pérature augmente. Le disjoncteur décrit présentant un conducteur thermique en deux ,positions permet d'obtenir un allongement suffisant du conducteur pour assurer un fonctionnement sûr avec un chauf fage minimal du conducteur.
En pratique, les disjoncteurs dû type décrit peu vent être déclenchés par des. surcharges de courant entraînant un chauffage du conducteur thermique 300, 302 à une température ne dépassant pas 2601) C, température que le conducteur peut facile- ment supporter sans allongement excessif.
On a constaté que le disjoncteur décrit est peu sensible aux variations de la température ambiante et qu'il conserve son réglage initial pour un large domaine de températures sans nécessiter de réglage additionnel. Cet avantage est important dans beau coup d'applications, ,particulièrement en aviation où les disjoncteurs sont presque constamment soumis à des modifications importantes de la température ambiante.
En outre, la sensibilité du disjoncteur décrit peut être étonnamment élevée. Par exemple, il peut déclen cher rapidement et sûrement lors d'une augmentation de 20 % ou moins du courant qu'il est susceptible de conduire de manière continue sans déclencher. Ce caractère permet de réaliser une protection pré cise des circuits contre une surcharge et permet d7uti- liser dans ces circuits des conducteurs ou d'autres éléments présentant des facteurs
de sécurité très in férieurs aux facteurs usuels, ce qui permet de dimi nuer le poids et le coût du matériel et d'employer des dispositifs électriques sensibles dans les circuits protégés. Dans le disjoncteur décrit, on utilise un conduc teur thermique susceptible de se dilater lors d'une surcharge de courant dans le circuit protégé par le disjoncteur, de manière à rompre instantanément le passage du courant lors d'une telle surcharge. On peut remarquer aussi que le disjoncteur décrit peut être facilement adapté au passage de courants extrê mement faibles ou extrêmement élevés.
Ce disjonc teur est très efficace et durable, et sa fabrication est économique.