EP1850361A1 - Actionneur sensible à une surintensité électrique et à déclenchement rapitde, et application - Google Patents
Actionneur sensible à une surintensité électrique et à déclenchement rapitde, et application Download PDFInfo
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- H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
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- H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
- H01H1/20—Bridging contacts
- H01H1/2041—Rotating bridge
Definitions
- the invention relates generally to the field of electrical protection.
- the invention relates, in a first aspect, an actuator sensitive to electrical overcurrent and comprising two electrical pads spaced apart from each other, a movable and conductive part, and an electromechanical transducer, the transducer moving the workpiece mobile, as a function of an electric current applied to this transducer and against a restoring force applied to the moving part, between a rest position in which the moving part is physically in contact with each of the two pads and a trigger position in which the moving part is distant from at least one of the electrical pads.
- a device of this type is for example known to those skilled in the art by the patent document.
- FR 2 867 304 is for example known to those skilled in the art by the patent document.
- Current actuators can be of several types, and generally consist of either electromagnets or electrodynamic pots.
- the solenoid actuators have the disadvantage of having time constants of the order of a millisecond and are therefore relatively slow, in particular when they are of the variable reluctance type, the electrodynamic pot actuators having as for them the disadvantage of offering only very weak races.
- the purpose of the invention is to propose an actuator free from at least one of the defects noted on the existing actuators.
- the actuator of the invention is essentially characterized in that the transducer is formed by an electromagnetic induction coil provided with two terminals. branching and producing, in an area of influence and under the effect of the electric current flowing between its terminals, a magnetic field having a main direction, and in that the movable part is electrically disposed between said terminals and extends into said zone of influence, transversely to the main direction of the magnetic field, and in that the induction coil comprises first and second loops disposed on either side of the moving part, electrically connected to each other; other via this movable part, and exerting on the moving part a Laplace force oriented in a proper direction to move this moving part of the two studs.
- the moving part, in the actuator of the invention is arranged so as to be subjected only to a repulsive Laplace force, for example compensated in normal regime by a restoring force exerted by a spring.
- the first and second loops which are for example identical, may comprise only one turn each.
- Each of these first and second loops is constituted for example by a metal blank cut and folded, the moving part may also take the form of a bar.
- the actuator of the invention is very fast and ideally applicable to the realization of a quick release for an active safety device.
- the invention relates to an actuator (or actuator) sensitive to an electrical overcurrent, of the type comprising two electrical pads 11 and 12 spaced from one another, a movable conductive part 2, and an electromechanical transducer 3.
- the conductive part 2 is movable between a rest position in which it is physically in contact with each of the pads 11 and 12, and a release position in which the movable part 2 is distant from one of these pads, or more advantageously of each of them.
- the function of the transducer 3 is to move the moving part 2, as a function of an electric current which is applied on its terminals 31 and 32, against a restoring force applied to the moving part 2, this force of recall may be constituted by the force of gravity and / or by an elastic force exerted by a spring (not shown).
- the transducer 3 is formed by an electromagnetic induction coil, adapted to produce, under the effect of the electric current flowing between its terminals 31 and 32, a magnetic field having a main direction H in a zone of Z influence.
- the moving part 2 is electrically disposed between the terminals 31 and 32 of the coil 3 and extends in the zone of influence Z of this coil, transversely to the main direction H of the magnetic field.
- the moving part 2 is both immersed in the magnetic field produced by the coil 3 and traversed by the same current as this coil, so that it is subjected to Laplace forces.
- the actuator thus formed has an extremely low time constant.
- the induction coil 3 consists of two identical loops 3A and 3B, arranged on either side of the moving part 2, electrically connected to each other via this moving part 2 , and each formed by a single turn.
- the loops 3A and 3B are advantageously supplied with current by a charged capacitor connected to the coil 3 by means of a static relay allowing a fast discharge of the electrical energy stored in the capacitor.
- the actuator of the invention is not sensitive to the direction of the current insofar as the forces involved are proportional to the square of the intensity of the current.
- the current peaks can be large, for example of the order of 1000A, which causes significant Laplace forces on the moving part 2, which is printed an extremely fast movement.
- each of the loops 3A and 3B is advantageously constituted by a metal blank cut and folded.
- the actuator of the invention finds a privileged application in the realization of a quick release for an active safety device, in particular for a circuit breaker provided with a power supply and capable of using the energy used in this actuator to open the main circuit of this circuit breaker in case of emergency, typically in the event of a short circuit.
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Abstract
Description
- L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la protection électrique.
- Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier aspect, un actionneur sensible à une surintensité électrique et comprenant deux plots électriques espacés l'un de l'autre, une pièce mobile et conductrice, et un transducteur électromécanique, le transducteur déplaçant la pièce mobile, en fonction d'un courant électrique appliqué à ce transducteur et à l'encontre d'une force de rappel appliquée à la pièce mobile, entre une position de repos dans laquelle la pièce mobile est physiquement en contact avec chacun des deux plots et une position de déclenchement dans laquelle cette pièce mobile est distante de l'un au moins des plots électriques.
- Un dispositif de ce type est par exemple connu de l'homme du métier par le document de brevet
FR 2 867 304 - Les actionneurs actuels peuvent être de plusieurs types, et sont généralement constitués soit d'électroaimants soit de pots électrodynamiques.
- Quel que soit leur type, ces actionneurs présentent une structure relativement complexe.
- De plus, les actionneurs à électroaimants présentent l'inconvénient d'avoir des constantes de temps de l'ordre de la milliseconde et sont donc relativement lents, en particulier lorsqu'ils sont du type à réluctance variable, les actionneurs à pots électrodynamiques ayant quant à eux l'inconvénient de n'offrir que des courses très faibles.
- Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un actionneur exempt de l'un au moins des défauts constatés sur les actionneurs existants.
- A cette fin, l'actionneur de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le transducteur est formé par une bobine d'induction électromagnétique dotée de deux bornes de branchement et produisant, dans une zone d'influence et sous l'effet du courant électrique circulant entre ses bornes, un champ magnétique présentant une direction principale, et en ce que la pièce mobile est disposée électriquement entre lesdites bornes et s'étend dans ladite zone d'influence, transversalement à la direction principale du champ magnétique, et en ce que la bobine d'induction comprend des première et seconde boucles disposées de part et d'autre de la pièce mobile, électriquement reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de cette pièce mobile, et exerçant sur la pièce mobile une force de Laplace orientée dans un sens propre à éloigner cette pièce mobile des deux plots.
- Ainsi, contrairement à la structure décrite dans la demande de brevet non publiée
FR 06/01234 - Les première et seconde boucles, qui sont par exemple identiques, peuvent ne comprendre qu'une seule spire chacune.
- Chacune de ces première et seconde boucles est par exemple constituée par un flan métallique découpé et plié, la pièce mobile pouvant en outre prendre la forme d'une barrette.
- L'actionneur de l'invention est très rapide et idéalement applicable à la réalisation d'un déclencheur rapide pour un organe de sécurité actif.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un actionneur conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue en perspective partielle de cet actionneur;
- la figure 3 est une vue latérale partielle de cet actionneur;
- la figure 4 est une vue de dessous partielle de cet actionneur; et
- la figure 5 est une vue en bout de ce même actionneur.
- Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un actionneur (ou actuateur) sensible à une surintensité électrique, du type comprenant deux plots électriques 11 et 12 espacés l'un de l'autre, une pièce conductrice mobile 2, et un transducteur électromécanique 3.
- La pièce conductrice 2 est mobile entre une position de repos dans laquelle elle est physiquement en contact avec chacun des plots 11 et 12, et une position de déclenchement dans laquelle cette pièce mobile 2 est distante de l'un de ces plots, ou plus avantageusement de chacun d'eux.
- Le transducteur 3 a pour fonction de déplacer la pièce mobile 2, en fonction d'un courant électrique qui est appliqué sur ses bornes 31 et 32, à l'encontre d'une force de rappel appliquée à la pièce mobile 2, cette force de rappel pouvant être constituée par la force de gravité et / ou par une force élastique exercée par un ressort (non représenté).
- Selon l'invention, le transducteur 3 est formé par une bobine d'induction électromagnétique, propre à produire, sous l'effet du courant électrique circulant entre ses bornes 31 et 32, un champ magnétique présentant une direction principale H dans une zone d'influence Z.
- Par ailleurs, la pièce mobile 2 est disposée électriquement entre les bornes 31 et 32 de la bobine 3 et s'étend dans la zone d'influence Z de cette bobine, transversalement à la direction principale H du champ magnétique.
- Grâce à cet agencement, la pièce mobile 2 est à la fois plongée dans le champ magnétique produit par la bobine 3 et traversée par le même courant que cette bobine, de sorte qu'elle est soumise aux forces de Laplace.
- Comme la pièce mobile 2, qui peut par exemple prendre la forme d'une simple barrette métallique, présente une très faible inertie, l'actionneur ainsi constitué présente une constante de temps extrêmement faible.
- Il est important de souligner qu'en cas de surintensité, et bien que la pièce mobile 2 cesse alors d'être en contact physique avec les plots 11 et 12, le courant traversant la bobine 3 n'est pas interrompu.
- En effet, ce courant continue de circuler à travers la pièce mobile 2 en raison de l'arc électrique qui se produit entre cette pièce et chacun des plots 11 et 12, la continuité du courant étant donc assurée sans avoir à recourir à des balais.
- De préférence, la bobine d'induction 3 est constituée de deux boucles identiques 3A et 3B, disposées de part et d'autre de la pièce mobile 2, électriquement reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de cette pièce mobile 2, et formées chacune par une seule spire.
- En cas de surintensité, le courant circulant à travers la bobine 3 est entretenu par les deux boucles 3A et 3B qui présentent une inductance de faible valeur.
- Les boucles 3A et 3B sont avantageusement alimentées en courant par un condensateur chargé relié à la bobine 3 par l'intermédiaire d'un relais statique permettant une décharge rapide de l'énergie électrique stockée dans le condensateur.
- Le courant produit oscille entre ce condensateur et l'inductance que forment les boucles 3A et 3B en une onde sinusoïdale faiblement amortie.
- L'actionneur de l'invention n'est pas sensible au sens du courant dans la mesure où les forces en jeu sont proportionnelles au carré de l'intensité du courant.
- Par ailleurs, les pics de courant peuvent être importants, par exemple de l'ordre de 1000A, ce qui provoque des forces de Laplace importantes sur la pièce mobile 2, à laquelle est imprimé un mouvement extrêmement rapide.
- Comme le montrent les figures, qui illustrent le mode de réalisation industriel de l'invention, chacune des boucles 3A et 3B est avantageusement constituée par un flan métallique découpé et plié.
- L'actionneur de l'invention trouve une application privilégiée dans la réalisation d'un déclencheur rapide pour un organe de sécurité actif, notamment pour un disjoncteur pourvu d'une alimentation électrique et susceptible d'utiliser l'énergie mise en oeuvre dans cet actionneur pour ouvrir le circuit électrique principal de ce disjoncteur en cas d'urgence, typiquement en cas de court-circuit.
Claims (6)
- Actionneur sensible à une surintensité électrique et comprenant deux plots électriques (11, 12) espacés l'un de l'autre, une pièce mobile et conductrice (2), et un transducteur électromécanique (3), le transducteur (3) déplaçant la pièce mobile (2), en fonction d'un courant électrique appliqué à ce transducteur (3) et à l'encontre d'une force de rappel appliquée à la pièce mobile (2), entre une position de repos dans laquelle la pièce mobile (2) est physiquement en contact avec chacun des deux plots (11, 12) et une position de déclenchement dans laquelle cette pièce mobile (2) est distante de l'un au moins des plots électriques (11, 12), caractérisé en ce que le transducteur (3) est formé par une bobine d'induction électromagnétique dotée de deux bornes de branchement (31, 32) et produisant, dans une zone d'influence (Z) et sous l'effet du courant électrique circulant entre ses bornes (31, 32), un champ magnétique présentant une direction principale (H), en ce que la pièce mobile (2) est disposée électriquement entre lesdites bornes (31, 32) et s'étend dans ladite zone d'influence (Z), transversalement à la direction principale (H) du champ magnétique, et en ce que la bobine d'induction (3) comprend des première et seconde boucles (3A, 3B) disposées de part et d'autre de la pièce mobile (2), électriquement reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de cette pièce mobile (2), et exerçant sur la pièce mobile une force de Laplace orientée dans un sens propre à éloigner cette pièce mobile des deux plots (11, 12).
- Actionneur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde boucles (3A, 3B) sont identiques.
- Actionneur suivant la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que chacune des première et seconde boucles (3A, 3B) comprend une seule spire. - Actionneur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des première et seconde boucles (3A, 3B) est constituée par un flan métallique découpé et plié.
- Actionneur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce mobile (2) prend la forme d'une barrette.
- Application de l'actionneur suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation d'un déclencheur rapide pour un organe de sécurité actif.
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