Dispositif de commande électromagnétique à courant alternatif d'un interrupteur Les dispositifs de commande électromagnétiques à courant alternatif d'interrupteurs, comportant un noyau et une armature exécutés en feuilles minces d'acier au silicium, rivées et munies de bagues de déphasage, sont sujets à de nombreux défauts con nus :
endurance mécanique insuffisante, poids relati vement élevé du noyau et de l'armature, nécessaire cependant pour obtenir une force d'attraction suffi sante, échauffement du noyau et des enroulements dont les températures sont limitées par les prescrip tions de sécurité, vibrations gênantes de l'armature qui affectent les contacts et une partie du méca nisme, en augmentent l'usure et provoquent un bruit désagréable, consommation de courant relativement importante sous un facteur de puissance très bas, d'environ 0,1 à 0,3 ; enfin coût élevé des matières utilisées pour le noyau et l'armature.
En vue d'atténuer quelques-uns de ces défauts, en particulier les vibrations de l'armature et la con sommation, on a réalisé des dispositifs de commande électromagnétiques à rémanence, qui en principe sont de construction identique à celle des dispositifs clas siques, et qui, notamment, comportent un circuit magnétique feuilleté afin de diminuer les pertes par induction.
Le fonctionnement de ces dispositifs est basé sur une coupure du courant d'alimentation de l'électro aimant au moment où l'induction dans le circuit ma gnétique présente une valeur suffisamment élevée pour que, par rémanence, l'armature reste collée nu noyau. Le relâchement de cette armature est obtenu par envoi, dans l'enroulement de l'électro-aimant, d'un courant démagnétisant.
Dans ces dispositifs, la coupure du courant doit donc s'opérer au moment où l'induction est maxi mum ou voisine de son maximum, ce qui est diffi cile à obtenir car les pertes par induction étant rela- tivement faibles, le courant est maximum à peu près en même temps que l'induction. Cette coupure du courant à l'instant où son intensité passe par une valeur élevée exige la mise en oeuvre de moyens spéciaux et par conséquent coûteux.
Ces dispositifs à rémanence ne conviennent qu'à une faible fréquence de manceuvre et leur fonction- nement n'est pas sûr, en particulier lors d'une baisse de la tension du réseau.
L'invention a pour objet un dispositif de com mande électromagnétique à courant alternatif d'un interrupteur visant à éliminer les défauts susmen tionnés tant des dispositifs classiques que des dispo sitifs à rémanence.
Le dispositif selon l'invention comporte un élec tro-aimant dont l'armature actionne les contacts mo biles de l'interrupteur. Il est caractérisé en ce que le circuit magnétique de l'électro-aimant comprend au moins un élément massif provoquant des pertes par induction telles que le courant total débité à tra vers l'enroulement de l'électro-aimant soit déphasé d'au moins 600 par rapport au flux d'induction magnétique.
Comme la coupure d'un courant alternatif réali sée par la séparation de deux pièces de contact se produit au moment où l'intensité de l'arc entre les contacts passe par zéro ou au voisinage de ce point, il s'ensuit que, dans le dispositif selon l'invention, la coupure a lieu au moment où l'induction magné tique est voisine de son maximum. Le magnétisme rémanent est alors important et la force d'attraction suffisante pour maintenir l'armature collée au noyau. L'élément produisant les pertes par induction peut être le noyau portant l'enroulement de l'électro aimant, qui peut être exécuté par exemple en acier massif ou, si l'on désire exploiter l'effet pelliculaire pour l'alléger, sous forme d'un tube en acier massif.
Le dispositif selon l'invention, plus homogène que les dispositifs connus, aura une endurance mécanique supérieure. Celle-ci pourra encore être augmentée par un traitement thermique, cémentation ou trempe, des surfaces des éléments - noyau et armature soumis à des chocs.
Comme l'arc entre les contacts s'éteint naturel lement au moment où l'induction est au voisinage de son maximum, il n'est pas nécessaire d'utiliser un interrupteur spécial provoquant la coupure à un moment déterminé.
L'induction variant sinusoïdalement et étant près de son maximum au moment de la coupure, il en résulte en outre que l'instant où cette coupure se produit, s'il varie quelque peu, n'a qu'une faible influence sur l'induction et une influence encore plus petite sur la force d'attraction. En fait, le calcul montre qu'une variation de<B> 50</B> du déphasage entre le courant et l'induction ne provoque qu'une varia tion maximum de 5 % de l'induction, Dans ces con ditions, on peut utiliser un simple bouton-poussoir ou des contacts auxiliaires ou encore un micro interrupteur quelconque pour commander la cou pure du courant alimentant l'électro-aimant.
Pour provoquer le relâchement de l'armature, il suffit d'envoyer à travers l'enroulement de l'électro aimant une impulsion de courant alternatif d'intensité limitée, par exemple par une résistance, ou le cou rant de décharge d'un condensateur. Dans le pre mier cas, le courant traversant l'enroulement pro voque, au moment où son sens est tel qu'il engen dre une induction de sens inverse de celui de l'in duction rémanente, une démagnétisation du circuit magnétique et l'armature est relâchée.
Lorsque la résistance limitant le courant est mon tée en série avec un bouton-poussoir, la commande du dispositif peut s'effectuer à distance à l'aide d'un seul conducteur, par lequel sont envoyées à l'en roulement de l'électro-aimant aussi bien les impul sions de courant alternatif d'intensité relativement élevée pour fermer l'interrupteur que des impulsions de courant alternatif d'intensité plus faible pour l'ouvrir.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un diagramme vectoriel illustrant le fonctionnement de cette forme d'exécution.
La fig. 2 en est un schéma électrique, et la fig. 3 montre sa construction.
Dans le diagramme de la fig. 1, le vecteur Itc représente le courant magnétisant, c'est-à-dire la composante réactive du courant dans l'enroulement de cette forme d'exécution, le vecteur Ire le courant engendrant les pertes par induction qui comprennent les pertes par hystérésis et les pertes par courants de Foucault, c'est-à-dire la composante active du cou rant dans l'enroulement, I représente le courant total et Il le courant total dans un électro-aimant d'un dispositif classique, dans lequel le déphasage entre le courant total et le courant magnétisant est faible.
Le vecteur i9 représente le flux magnétique dans le circuit magnétique de l'électro-aimant de ladite forme d'exécution.
a est l'angle de déphasage entre le courant total 1 et le flux -il. Le circuit magnétique de l'électro-aimant est agencé de manière que cet angle de déphasage soit au moins égal à 60,1. Le vecteur % est la pro jection du vecteur ,l sur un axe perpendiculaire au support du vecteur I, c'est-à-dire qu'il représente la valeur du flux lorsque I = O. On a évidemment eh =,a . sin a.
Le vecteur W est la projection du vec- teur,â sur un axe perpendiculaire au vecteur h, c'est- à-dire qu'il représente le flux lorsque 1= O pour un dispositif classique. Le diagramme met en évidence le fait que ïa, est largement supérieur à ell.
Il ressort du diagramme que, si le courant I est coupé un peu avant l'extinction naturelle de l'arc, l'angle a est augmenté de quelques degrés. Ainsi l'emploi d'un interrupteur quelconque pour couper le courant a l'avantage d'accroître légèrement le ma gnétisme rémanent.
Dans la fig. 2, n, b et c désignent les bornes d'une ligne reliée à un réseau triphasé et que l'inter rupteur commandé par le dispositif représenté est appelé à couper ou à enclencher. M désigne l'enrou lement de l'électro-aimant, p un conducteur unique de commande, Z un bouton-poussoir Enclenche ment , W un bouton-poussoir Déclenchement , et R une résistance limitant le courant dans l'en roulement au moment où le bouton Déclenche ment est actionné. O désigne une borne du réseau de commande qui se trouve à un potentiel différent de celui de la borne c.
En pressant sur le bouton Z, on ferme le circuit d'alimentation de l'enroulement M. Lorsque l'arma ture associée à cet enroulement est attirée, on aban donne le bouton Z. L'arc qui s'établit entre les deux pièces de contact du bouton Z s'éteint à l'instant ou au voisinage de l'instant où l'intensité de cet arc passe par zéro, l'induction étant à ce moment maxi mum ou au voisinage de son maximum, de sorte que l'induction rémanente est élevée et maintient l'armature collée au noyau. Pour ouvrir les contacts de l'interrupteur, on presse sur le bouton W. Le cou rant qui traverse alors l'enroulement M est limité par la résistance R. Au moment où la phase de ce courant est telle que son action est démagnétisante, l'armature tombe. On abandonne alors le bouton W.
Le dispositif de commande est alors prêt à être à nouveau actionné.
L'électro-aimant du dispositif représenté com porte (fig. 3) une armature mobile 1 en fer méplat, un noyau tubulaire 2 en acier massif, une culasse 4 également en fer méplat sur laquelle sont soudés le noyau 2 et une colonne 5 également tubulaire et en acier massif fermant le circuit magnétique.
L'enroulement 3 est exécuté en fil de cuivre isolé à l'émail avec du papier isolant entre les cou- ches, recouvert de ruban de coton imprégné de vernis isolant. Il est monté sur le noyau sans interposition d'un autre corps isolant.