EP2466611A1 - Appareil de protection électrique comportant la fonction de protection différentielle - Google Patents

Appareil de protection électrique comportant la fonction de protection différentielle Download PDF

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EP2466611A1
EP2466611A1 EP11354057A EP11354057A EP2466611A1 EP 2466611 A1 EP2466611 A1 EP 2466611A1 EP 11354057 A EP11354057 A EP 11354057A EP 11354057 A EP11354057 A EP 11354057A EP 2466611 A1 EP2466611 A1 EP 2466611A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protection device
torus
electrical
cut
winding
Prior art date
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EP11354057A
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German (de)
English (en)
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EP2466611B1 (fr
Inventor
Benoît Hage
Jean-Claude Ramirez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H83/22—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer

Definitions

  • the present invention relates to an electrical protection apparatus comprising the differential protection function, said electrical apparatus comprising at least one cut-off device of a phase and / or neutral and a differential protection device, said devices being juxtaposed laterally and mounted on the same mounting bracket as a rail, each switching device having two main contacts, said main contacts being closed during normal operation of the device and able to be opened so as to interrupt the current in the event of an incident on an electrical circuit, and a breaking chamber to which the arc is displaced as soon as the contacts are separated, said differential protection device comprising a toroid extending in a plane extending substantially perpendicular to the direction of alignment of the devices, the axis of the orifice of the torus being parallel to the axis of alignment of the devices said toroid being adapted to receive a number of so-called primary winding and a so-called secondary winding of measurement of the fault current, the number of primary windings corresponding to the number of electric breaking devices, the primary windings being formed by winding around the toroid of primary conductor
  • Differential circuit breakers comprising, in a manner known per se, a circuit breaker associated with a differential protection module.
  • the circuit breaker is an electromagnetic or electronic protection device whose function is to interrupt the electric current in the event of an incident on an electrical circuit by opening the main contacts of said circuit breaker. It is capable of interrupting an overload current by means of thermal tripping means and a short-circuit current by means of magnetic tripping means.
  • the differential protection module is able to ensure the protection of people, ensuring a trip in case of abnormal current leakage.
  • This differential protection module comprises a toroidal magnetic circuit on which are wound one or more phase and neutral circuits, called primary circuits, and a so-called secondary circuit constituting a fault current detection coil.
  • the measuring coil is the seat of electromagnetic energy that supplies an electromagnet causing the circuit breaker to unlock and open its main contacts.
  • the arc is moved towards the breaking chamber under the effect of the so-called Laplace force, induced by the geometry of the fixed and mobile contacts.
  • the bow is channeled between two cheeks which allow to increase its speed of movement, to guide its trajectory and to lengthen it.
  • the torus is immediately next to the prechamber cut.
  • the torus is provided with primary coils which are wound around its circumference and the lateral proximity of these coils negatively influences both the opening torque of the moving contact (direction, direction, point of application, influence of the environment) and on the propulsive force of the electric arc from birth and during its looping just before moving the arc in pre-chamber.
  • the present invention aims to improve the cut and to avoid the destruction of the pole of the circuit breaker which is adjacent to the differential protection block in short circuits.
  • the subject of the present invention is an electrical protection apparatus, this apparatus being characterized in that if we consider an observation direction defined by the three successive planes extending substantially perpendicularly to the plane of the torus and to the plan for fixing the apparatus, said planes respectively comprising successively the mobile contact (s), the fixed contact (s) and the interrupting chamber, the winding (s) on the toroid follows (r) the winding rule which consists in that the primary conductor coming from the output terminal electrically connected to the fixed contact of the said first breaking device, located closest to the differential protection device, is wound around of the torus in the counterclockwise direction, while the primary conductor from the output terminal electrically connected to the fixed contact of the second cutoff device located next to the cutoff device said pre the opposite side of the differential protection device, is wound around the toroid, in the direction of clockwise, in that the orifice of the torus is located opposite the partition separating the cutoff device said first of the differential protection device, and opposite the cut-off prechamber for receiving the electric arc, the
  • the apparatus is a modular apparatus, each switching device and the differential protection device being each disposed in a separable module or not other modules.
  • the toroid is placed inside the differential protection device, such that the axis of the toroid extends substantially parallel to the direction of alignment of the modules.
  • the separation points of the main contacts, associated respectively with the different cut-off devices are located on the so-called aforementioned first plane.
  • the number of electrical switching devices is two and comprises a phase cutoff device and a neutral cutoff device.
  • the number of electrical breaking modules is two and comprises a phase cutoff module and a neutral cutoff module.
  • the axis of the torus is substantially perpendicular to the side walls of the modules.
  • said apparatus comprising at least two coils connected respectively to two cut-off devices, this apparatus is characterized in that the center of the second winding is located opposite the center of the first winding with respect to the axis of the winding. toroid, such that these two windings are angularly offset by 180 ° relative to each other with respect to this axis.
  • the center of the measuring winding is located in an axial plane of the torus situated at approximately 45 ° with respect to the so-called first axial plane containing the center of the first winding.
  • the differential protection device is located to the left or right of the phase cut-off device and / or the neutral, the above-mentioned winding rule applies in the same way in the two aforementioned provisions if the output terminals are electrically connected to the same contacts.
  • the apparatus is a differential circuit breaker comprising at least one cutoff and / or neutral device and a differential protection device.
  • the device is a bipolar modular differential circuit breaker.
  • a bipolar circuit breaker A is shown attached by one of its 3 side faces to a differential protection module B, the assembly being intended to be mounted on the same mounting bracket (not shown).
  • This circuit breaker comprises two modules, respectively a phase cutoff module 1 said first, and a neutral cutoff module 2, said second.
  • the output terminals of the circuit breaker A, 10.11 for the prior art and 14.15 for the device according to the invention are electrically connected to the terminals 9 of the differential protection device B after passing through a core 6 by so-called primary conductors 7,8, as regards the prior art and 12,13; 16,17; and 18,19 for the invention.
  • This core 6 extends inside the differential protection module in a plane parallel to the lateral faces 3,4,5 of the modules, its axis X extending parallel to the longitudinal direction of the fixing support and to the direction of alignment of the modules.
  • the so-called primary conductors 7,8, one of which is a phase conductor and the other a neutral conductor, are introduced inside the core 6 by its face 6a situated on the side of the circuit-breaker A, then make the torus turn before being introduced again into the torus by the same side as before, then the conductors cross the torus a second time and emerge from the opposite side 6b thereof, after which the conductors are connected to the cores.
  • 9 of the differential module B said pads 9 being intended to receive the output terminals (not shown) of the differential module B.
  • the primary conductor 8 coming from the terminal 11 of the circuit breaker A situated furthest left in the figures passes through the torus 6 in a direction opposite to that of the clockwise, while the primary conductor 7 from the terminal 10 to the right of the first, through the torus in the direction clockwise.
  • the son are as short as possible and has a minimum of folds. There is no crossing of wires between the terminals 10, 11 and the output of the core 6.
  • the primary conductor 13,17,19 coming from the terminal 15 located in the so-called second clipping module 12 is wound on the core 6 in a clockwise direction, while the second conductor 12,16,18 from the terminal 14 of the breaking module 1 said first, is wound on the core 6 in a direction opposite to that of clockwise.
  • the direction of rotation around the torus 6 of the primary conductors has been reversed with respect to the direction of rotation of the corresponding primary conductors of the apparatus according to the prior art.
  • the primary conductors 12, 13 are introduced inside the toroid by the face 6a of the torus 6 situated on the side of the circuit-breaker A, then go around the toroid, then go back over the torus and then leave the torus by the opposite face 6b to that located on the side of the circuit breaker.
  • the son are crossed at the output of the torus. But it will be noted that these wires could be crossed between the terminals 14,15 and the output 6a of the torus.
  • the primary conductors 16, 17 are introduced inside the torus 6 by its face 6b located on the opposite side to the circuit breaker A, then go around the torus, then go back over the torus to leave it by its face 6a located the circuit breaker side to be connected to the pads 9 of the differential protection module B.
  • the son are folded but not crossed between the terminals 14,15 and the output of the core 6a.
  • the primary conductors 18, 19 are introduced into the core 6 by the face 6b thereof located on the opposite side of the circuit breaker, then pass through the core 6 and exit through the other face 6a, before going to connect on the 9 of the differential protection module.
  • the axis X of the core is placed substantially perpendicular to the breaking chamber C.
  • the first coil 21 is placed on the core 6 so that its center 22 is located between a first axial plane Q of the core 6 passing through the point Y of separation of the contacts 23,24 of the circuit breaker and a second axial plane R of the torus forming with the first plane Q an angle ⁇ of substantially 45 °.
  • the center 26 of the second winding 25 (to be represented) is then in a diametrically opposite position with respect to the center 22 of the first winding 21, and the measurement winding (not shown) is in a position offset from the first primary winding 21 and of the second primary winding at an angle of substantially 90 °.
  • this first axial plane Q of the torus is a plane passing through the device from the nose of the device to the fixing support and perpendicularly to this support.
  • the one 21 of the coils has been positioned in a precise zone opposite the point of separation of the contacts and it has been wound in a winding direction which makes it possible to create a magnetic field enabling the time to promote the electromagnetic force acting on the arc and leading to the arc chute, and also to increase the opening torque of the movable contact.
  • the face 6a of the toroid located on the side of the circuit breaker A is located closer to the separation wall 3 between the circuit breaker A and the differential protection module B, so as to reduce as much as possible the distance between the contacts and the torus.
  • any metallic element shielding type
  • all the metal parts as well as the conductors contribute to a complex re-looping of the magnetic field lines and in particular, those produced by the winding of the torus.
  • a modification of the propulsion force is created on the cutoff arc in the direction of its displacement towards the breaking chamber. from the opening of the contacts (during the looping of the arc), then during its journey in the prechamber and up to the breaking chamber.
  • the lateral parasitic component L is increased by a factor of 2 as shown in FIG. figure 2 , which has the effect of reducing the propulsion component T.
  • the torus environment is exploited to optimize the channeling of the magnetic field lines so that they produce the beneficial effects on the electric arc and the moving contact.
  • the effects of the field according to the invention improve the cutoff, while the solution with a screen restores it only.
  • a gain on the opening torque of the movable contact is obtained by a factor of 3 and a cancellation of the parasitic side component, the gain then being 100%.

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Abstract

Le conducteur primaire (12,16,18) issu de la borne de sortie (14) reliée électriquement au contact fixe du dispositif de coupure dit premier (1), situé le plus près du dispositif de protection différentielle, est enroulé autour du tore (6) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, tandis que le conducteur primaire (13,17,19) issu de la borne de sortie (15) reliée électriquement au contact fixe du dispositif de coupure (2) dit second situé à côté du dispositif de coupure dit premier, du côté opposé au dispositif de protection différentiel, est enroulé autour du tore (6), dans le sens des aiguilles d'une montre. Le centre (22) du premier bobinage (21) se trouve entre un plan axial Q du tore, sensiblement parallèle à la direction initiale de déplacement de l'arc et passant par le point Y de séparation des contacts principaux (23,24) de l'un au moins des dispositifs de coupure et un plan axial R du tore, situé à 45 ° par rapport à ce premier plan Q du côté de la chambre de coupure.

Description

  • La présente invention concerne un appareil de protection électrique comportant la fonction de protection différentielle, ledit appareil électrique comportant au moins un dispositif de coupure d'une phase et/ou du neutre et un dispositif de protection différentielle, lesdits dispositifs étant juxtaposés latéralement et montés sur un même support de montage tel un rail, chaque dispositif de coupure comportant deux contacts principaux, lesdits contacts principaux étant fermés lors d'un fonctionnement normal de l'appareil et aptes à être ouverts de manière à interrompre le courant en cas d'incident sur un circuit électrique, et une chambre de coupure vers laquelle l'arc est déplacé dés la séparation des contacts, ledit dispositif de protection différentielle comportant un tore s'étendant dans un plan s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction d'alignement des dispositifs, l'axe de l'orifice du tore étant parallèle à l'axe d'alignement des dispositifs, ledit tore étant destiné à recevoir un certain nombre de bobinage dits primaires et un bobinage dit secondaire de mesure du courant de défaut, le nombre de bobinage primaires correspondant au nombre de dispositifs de coupure électrique, les bobinages primaires étant formés par enroulement autour du tore de conducteurs primaires reliant chacun une borne de sortie d'un dispositif de coupure à une plage de contact du dispositif de protection différentielle.
  • On connaît des disjoncteurs différentiels comportant de manière connue en soi, un disjoncteur associé à un module de protection différentielle. Le disjoncteur est un dispositif électromagnétique ou électronique de protection dont la fonction est d'interrompre le courant électrique en cas d'incident sur un circuit électrique en ouvrant les contacts principaux dudit disjoncteur. Il est capable d'interrompre un courant de surcharge grâce à des moyens de déclenchement thermiques et un courant de court-circuit grâce à des moyens de déclenchement magnétiques.
  • Le module de protection différentielle est apte à assurer la protection des personnes, en assurant un déclenchement en cas de fuite anormale de courant. Ce module de protection différentielle comporte un circuit magnétique en forme de tore sur lequel sont bobinés un ou plusieurs circuits de phase et du neutre, appelés circuits primaires, ainsi qu'un circuit dit secondaire constituant une bobine de détection du courant de défaut.
  • En l'absence de fuite ou de courant résiduel de défaut, les flux produits par les bobines du circuit primaire s'annulent, il ne se passe rien. Si un défaut survient, le courant résiduel de défaut produit un déséquilibre des flux dans les bobines du circuit primaire et un flux magnétique apparaît dans le tore. La bobine de mesure est le siège d'une énergie électro-magnétique qui alimente un électro-aimant provoquant le déverrouillage du disjoncteur et l'ouverture de ses contacts principaux.
  • Dés la séparation des contacts, l'arc est déplacé vers la chambre de coupure sous l'effet de la force dite de Laplace, induite par la géométrie des contacts fixe et mobile. Au cours du trajet entre les contacts et la chambre, l'arc est canalisé entre deux joues qui permettent d'augmenter sa vitesse de déplacement, de guider sa trajectoire et de l'allonger.
  • Dans certains cas, le tore se situe immédiatement en regard de la préchambre de coupure. Le tore est pourvu de bobines primaires qui sont enroulées sur sa circonférence et la proximité latérale de ces bobines influe négativement à la fois sur le couple d'ouverture du contact mobile (direction, sens, point d'application, influence de l'environnement) et sur la force de propulsion de l'arc électrique dès sa naissance et pendant sa mise en boucle juste avant le déplacement de l'arc en pré-chambre.
  • Il en résulte que l'arc hésite et stagne, et par suite, il y a une augmentation de la contrainte thermique. Ainsi, afin d'obtenir les performances de coupure souhaitées, il serait utile de sur-dimensionner les pôles.
  • Un artifice, pour annuler l'effet négatif produit par les bobinages du tore, pourrait consister à ajouter un écran métallique entre le tore et le disjoncteur. Mais compte tenu de l'espace insuffisant pour loger un écran métallique d'une épaisseur significative (au moins 2 mm d'épaisseur), cette solution n'est pas possible pour annuler les effets négatifs des bobines de primaire. Enfin, le coût d'une pièce supplémentaire à fabriquer et à gérer n'est pas envisageable dans un contexte industriel.
  • La présente invention a pour but d'améliorer la coupure et d'éviter la destruction du pôle du disjoncteur qui est mitoyen au bloc de protection différentielle lors de court-circuits.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet un appareil de protection électrique, cet appareil étant caractérisé en ce que si l'on considère une direction d'observation définie par les trois plans successifs s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan du tore et au plan de fixation des appareils, lesdits plans comportant respectivement successivement le(les) contact(s) mobile(s), le(les) contact(s) fixe(s) et la chambre de coupure, le(les) bobinage(s) sur le tore suive(nt) la règle de bobinage qui consiste en ce que le conducteur primaire issu de la borne de sortie reliée électriquement au contact fixe du dispositif de coupure dit premier, situé le plus près du dispositif de protection différentielle, est enroulé autour du tore dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, tandis que le conducteur primaire issu de la borne de sortie reliée électriquement au contact fixe du dispositif de coupure dit second situé à côté du dispositif de coupure dit premier, du côté opposé au dispositif de protection différentiel, est enroulé autour du tore, dans le sens des aiguilles d'une montre, en ce que l'orifice du tore est situé en regard de la cloison séparant le dispositif de coupure dit premier du dispositif de protection différentielle, et en regard de la préchambre de coupure destinée à recevoir l'arc électrique, les sens d'enroulement précités autour du tore étant inversés si la(les) borne(s) de sortie est (sont) reliée(s) électriquement au(x) conducteur(s) mobile(s), et en ce que le tore est positionné à l'intérieur du dispositif de protection différentielle de telle manière que le centre du premier bobinage se trouve entre un plan axial du tore, dit premier plan, sensiblement parallèle à la direction initiale de déplacement de l'arc et passant par le point de séparation des contacts principaux de l'un au moins des dispositifs de coupure et un plan axial, dit second, du tore, situé à 45° par rapport à ce premier plan, du côté de la chambre de coupure.
  • Ainsi, si la borne de sortie est raccordée au contact mobile à la place du contact fixe, alors les sens de bobinage réciproques sont inversés.
  • Selon une réalisation particulière, l'appareil est un appareil modulaire, chaque dispositif de coupure et le dispositif de protection différentielle étant disposés chacun dans un module séparable ou non des autres modules.
  • Selon une caractéristique particulière, le tore est placé à l'intérieur du dispositif de protection différentielle, de telle manière que l'axe du tore, s'étende sensiblement parallèlement à la direction d'alignement des modules.
  • Selon une autre caractéristique, les points de séparation des contacts principaux, associés respectivement aux différents dispositifs de coupure sont situés sur le plan dit premier précité.
  • Selon une autre caractéristique, le nombre de dispositifs de coupure électrique est de deux et comprend un dispositif de coupure de phase et un dispositif de coupure de neutre.
  • Selon une autre caractéristique, le nombre de modules de coupure électrique est de deux et comprend un module de coupure de phase et un module de coupure de neutre.
  • Selon une autre caractéristique, l'axe du tore est sensiblement perpendiculaire aux parois latérales des modules.
  • Selon une autre caractéristique, ledit appareil comprenant au moins deux bobinages reliés respectivement à deux dispositifs de coupure, cet appareil est caractérisé en ce que le centre du second bobinage est situé à l'opposé du centre du premier bobinage par rapport à l'axe du tore, de telle manière que ces deux bobinages soient décalés angulairement de 180° l'un par rapport à l'autre par rapport à cet axe.
  • Selon une autre caractéristique, le centre du bobinage de mesure est situé dans un plan axial du tore situé à environ 45° par rapport au plan axial dit premier contenant le centre du premier bobinage.
  • Le dispositif de protection différentielle est situé à gauche ou à droite du dispositif de coupure d'une phase et/ou du neutre, la règle de bobinage précitée s'applique de la même manière dans les deux dispositions précitées si les bornes de sortie sont reliées électriquement aux mêmes contacts.
  • Selon une autre caractéristique, l'appareil est un disjoncteur différentiel, comportant au moins un dispositif de coupure et/ou de neutre et un dispositif de protection différentielle.
  • Selon une autre caractéristique, l'appareil est un disjoncteur différentiel modulaire bipolaire.
  • Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue en perspective, illustrant schématiquement un disjoncteur associé à un module de protection différentielle selon l'art antérieur,
    • La figure 2 est une vue en perspective, illustrant schématiquement deux modules de coupure respectivement de phase et de neutre associés à un module de protection différentielle, toujours selon l'art antérieur, pendant la coupure,
    • La figure 3 est une vue similaire à la figure 1, illustrant un disjoncteur associé à un module de protection différentielle selon une réalisation particulière de l'invention
    • La figure 4 est une vue similaire aux figures 1 et 3, illustrant un disjoncteur associé à un module de protection différentielle selon une autre réalisation de l'invention,
    • La figure 5 est une vue similaire à la figure 2, selon encore une autre réalisation de l'invention, pendant la coupure,
    • La figure 6 est une vue partielle, illustrant suivant un plan parallèle à la profondeur des appareils, la chambre de coupure, les contacts principaux, le tore et ses bobinages, et
    • La figure 7 est une représentation graphique illustrant en ordonnée, le couple d'ouverture en (N.M) du contact mobile en fonction de la position angulaire en degrés de l'une des bobines autour de l'axe du tore.
  • Sur les figures 1,3 et 4, on voit un disjoncteur bipolaire A accolé par l'une 3 de ses faces latérales, à un module de protection différentielle B, l'ensemble étant destiné à être monté sur un même support de montage (non représenté). Ce disjoncteur comprend deux modules, respectivement un module de coupure de phase 1 dit premier, et un module de coupure de neutre 2, dit second. Les bornes de sortie du disjoncteur A, 10,11 pour l'art antérieur et 14,15 pour le dispositif selon l'invention, sont reliées électriquement aux bornes 9 de l'appareil de protection différentielle B après passage à travers un tore 6 par des conducteurs dits primaires 7,8, pour ce qui concerne l'art antérieur et 12,13 ;16,17 ; et 18,19 pour ce qui concerne l'invention.
  • Ce tore 6 s'étend à l'intérieur du module de protection différentielle suivant un plan parallèle aux faces latérales 3,4,5 des modules, son axe X s'étendant parallèlement à la direction longitudinale du support de fixation et à la direction d'alignement des modules.
  • Ainsi, selon l'art antérieur, tel que représenté sur les figures 1 et 2, les conducteurs dits primaires 7,8, dont l'un est un conducteur de phase et l'autre un conducteur de neutre, sont introduits à l'intérieur du tore 6 par sa face 6a située du côté du disjoncteur A, puis font le tour du tore avant d'être de nouveau introduits dans le tore par le même côté que précédemment, puis les conducteurs traversent le tore une seconde fois et ressortent par le côté 6b de celui-ci opposé au précédent, après quoi les conducteurs sont raccordés aux plages 9 du module différentiel B, lesdites plages 9 étant destinées à recevoir les bornes de sortie (non représentées) du module différentiel B.
  • Dans cette réalisation de l'art antérieur, le conducteur primaire 8 issu de la borne 11 du disjoncteur A située la plus à gauche sur les figures, traverse le tore 6 suivant un sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, tandis que le conducteur primaire 7 issu de la borne 10 située à droite de la première, traverse le tore suivant le sens des aiguilles d'une montre.
  • Suivant cette réalisation, les fils sont le plus courts possible et comporte un minimum de plis. Il n'y a pas de croisement de fils entre les bornes 10,11 et la sortie du tore 6.
  • Selon les trois réalisations de l'invention illustrées respectivement sur les figures 3,4 et 5, le conducteur primaire 13,17,19 issu de la borne 15 située dans le module de coupure dit second 12, est enroulé sur le tore 6 selon le sens des aiguilles d'une montre, tandis que le second conducteur 12,16,18 issu de la borne 14 du module de coupure 1 dit premier, est enroulé sur le tore 6 selon un sens opposé à celui des aiguilles d'une montre. Ainsi, selon l'invention, le sens de rotation autour du tore 6 des conducteurs primaires a été inversé par rapport au sens de rotation des conducteurs primaires correspondant de l'appareil selon l'art antérieur.
  • Selon la réalisation de l'invention illustrée sur la figure 3, les conducteurs primaires 12,13 sont introduits à l'intérieur du tore par la face 6a du tore 6 située du côté du disjoncteur A, puis font le tour du tore, puis retraversent le tore pour ressortir ensuite du tore par la face 6b opposée à celle située du côté du disjoncteur. Ainsi, dans cette réalisation, les fils sont croisés à la sortie du tore. Mais on notera que ces fils pourraient être croisés entre les bornes 14,15 et la sortie 6a du tore.
  • Selon la réalisation de l'invention illustrée sur la figure 4, les conducteurs primaires 16,17 sont introduits à l'intérieur du tore 6 par sa face 6b située du côté opposé au disjoncteur A, puis font le tour du tore, puis retraversent le tore pour ressortir de celui-ci par sa face 6a située du côté du disjoncteur pour être raccordés sur les plages 9 du module de protection différentiel B. Dans cette réalisation, les fils sont pliés mais pas croisés entre les bornes 14,15 et la sortie du tore 6a.
  • Selon la réalisation de la figure 5, les conducteurs primaires 18,19 sont introduits dans le tore 6 par la face 6b de celui-ci situé du côté opposé au disjoncteur, puis traversent le tore 6 et sortent par l'autre face 6a, avant d'aller se raccorder sur les plages 9 du module de protection différentielle.
  • Selon l'invention et tel que représenté sur la figure 6, l'axe X du tore est placé sensiblement perpendiculairement à la chambre de coupure C. Le premier bobinage 21 est placé sur le tore 6 de telle manière que son centre 22 soit situé entre un premier plan Q axial du tore 6 passant par le point Y de séparation des contacts 23,24 du disjoncteur et un second plan axial R du tore formant avec le premier plan Q un angle α de sensiblement 45°. Le centre 26 du second bobinage 25 (à représenter) se situe alors dans une position diamétralement opposée par rapport au centre 22 du premier bobinage 21, et le bobinage de mesure (non représenté) se trouve dans une position décalée du premier bobinage primaire 21 et du second bobinage primaire d'un angle de sensiblement 90°. Selon cette réalisation particulière, ce premier plan axial Q du tore est un plan traversant l'appareil du nez de l'appareil vers le support de fixation et perpendiculairement à ce support.
  • Ainsi, selon l'invention, on a positionné l'un 21 des bobinages dans une zone précise en regard du point de séparation des contacts et on l'a bobiné dans un sens d'enroulement qui permet de créer un champs magnétique permettant à la fois de favoriser la force électromagnétique agissant sur l'arc et l'entraînant vers la chambre de coupure, et également d'augmenter le couple d'ouverture du contact mobile.
  • Avantageusement, la face 6a du tore située du côté du disjoncteur A est située au plus près de la cloison 3 de séparation entre le disjoncteur A et le module de protection différentielle B, de manière à réduire le plus possible la distance entre les contacts et le tore. Afin d'exploiter l'environnement du tore pour optimiser la canalisation des lignes de champs magnétiques, sera éliminé tout élément métallique (du type blindage) susceptible de perturber le champ magnétique du tore, et placé entre le tore et le pôle du disjoncteur. En effet, l'ensemble des pièces métalliques ainsi que les conducteurs contribuent à un re-bouclage complexe des lignes de champ magnétiques et en particulier, celles produites par le bobinage du tore.
  • Ainsi, grâce à l'invention, une modification de la force de propulsion est créé sur l'arc de coupure dans le sens de son déplacement vers la chambre de coupure dès l'ouverture des contacts (lors de la mise en boucle de l'arc), puis pendant son déplacement en préchambre et jusqu'à la chambre de coupure.
  • Le disjoncteur ne risque plus d'être détruit par les effets négatifs du champ du bobinage du tore sur l'arc lors des court-circuits
  • En effet, si l'on dispose le bobinage de façon traditionnelle, tel qu'illustré sur la figure 1, on augmente la composante parasite latérale L d'un facteur 2 tel que ceci est illustré sur la figure 2, ce qui a pour effet de diminuer la composante de propulsion T.
  • Si au contraire, on réalise un bobinage selon l'invention, dans un sens inversé par rapport au sens industriel, cette composante latérale L est annulée, et par suite la composante de propulsion T de la force sur l'arc vers la chambre de coupure s'en trouve augmentée, sa valeur optimum étant atteinte pour une position préconisée correspondant à un angle maximum de 45° entre le premier plan axial précité Q et le second plan axial précité R, tel qu'illustré sur la figure 7 qui représente une courbe caractéristique du gain obtenu en bobinage inverse selon l'invention, en fonction de l'angle entre les deux plans précités. En effet, sur cette figure, on voit que lorsque l'on dispose le bobinage sur la circonférence du tore en différentes positions angulaires par rapport au premier plan axial précité du tore, par pas de 25°, en positif et en négatif, on obtient une courbe qui présente un pic de couple très prononcé entre 0 et 45°.
  • Il en va de même pour le couple d'ouverture s'exerçant sur le contact mobile qui est multiplié par un facteur 3 avec le bobinage inversé et un positionnement de la première bobine dans la zone préconisée (angle compris entre 0 et 45°).
  • Ainsi, selon l'invention, l'environnement du tore est exploité pour optimiser la canalisation des lignes de champ magnétiques afin qu'elles produisent les effets bénéfiques sur l'arc électrique et le contact mobile.
  • D'autre part, la coupure est améliorée par rapport à une solution d'un bloc différentiel équipé d'un blindage.
  • En effet, les effets du champ selon l'invention améliorent la coupure, alors que la solution avec un écran la rétablie seulement. On obtient un gain sur le couple d'ouverture du contact mobile d'un facteur 3 et une annulation de la composante parasite latérale, le gain étant alors de 100%.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
  • Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit.

Claims (12)

  1. Appareil de protection électrique comportant la fonction de protection différentielle, ledit appareil électrique comportant au moins un dispositif de coupure d'une phase et/ou du neutre et un dispositif de protection différentielle, lesdits dispositifs étant juxtaposés latéralement et montés sur un même support de montage tel un rail, chaque dispositif de coupure comportant deux contacts principaux, lesdits contacts principaux étant aptes à être fermés lors d'un fonctionnement normal de l'appareil et aptes à être ouverts de manière à interrompre le courant en cas d'incident sur un circuit électrique, et une chambre de coupure vers laquelle l'arc est déplacé dés la séparation des contacts, ledit dispositif de protection différentielle comportant un tore s'étendant dans un plan s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction d'alignement des dispositifs, l'axe de l'orifice du tore étant parallèle à l'axe d'alignement des dispositifs, ledit tore étant destiné à recevoir un certain nombre de bobinage dits primaires et un bobinage dit secondaire de mesure du courant de défaut, le nombre de bobinage primaires correspondant au nombre de dispositifs de coupure électrique, les bobinages primaires étant formés par enroulement autour du tore de conducteurs primaires reliant chacun une borne de sortie d'un dispositif de coupure à une plage de contact du dispositif de protection différentielle, caractérisé en ce que si l'on considère une direction d'observation définie par les trois plans successifs s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan du tore et au plan de fixation des appareils, lesdits plans comportant respectivement successivement le(les) contact(s) mobile(s), le(les) contact(s) fixe(s) et la chambre de coupure, le(les) bobinage(s) sur le tore suivent la règle de bobinage qui consiste en ce que le conducteur primaire (12,16,18) issu de la borne de sortie (14) reliée électriquement au contact fixe du dispositif de coupure dit premier (1), situé le plus près du dispositif de protection différentielle, est enroulé autour du tore (6) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, tandis que le conducteur primaire (13,17,19) issu de la borne de sortie (15) reliée électriquement au contact fixe du dispositif de coupure (2) dit second situé à côté du dispositif de coupure dit premier, du côté opposé au dispositif de protection différentiel, est enroulé autour du tore (6), dans le sens des aiguilles d'une montre, en ce que l'orifice du tore est situé en regard de la cloison (3) séparant le dispositif de coupure dit premier (1) du dispositif de protection différentielle B, et en regard de la préchambre de coupure C destinée à recevoir l'arc électrique, les sens d'enroulement précités autour du tore étant inversés si la(les) borne(s) de sortie est(sont) reliée(s) électriquement au(x) conducteur(s) mobile(s),
    et en ce que le tore (6) est positionné à l'intérieur du dispositif de protection différentielle de telle manière que le centre (22) du premier bobinage (21) se trouve entre un plan axial Q du tore, dit premier plan, sensiblement parallèle à la direction initiale de déplacement de l'arc et passant par le point Y de séparation des contacts principaux (23,24) de l'un au moins des dispositifs de coupure et un plan axial R, dit second, du tore, situé à 45 ° par rapport à ce premier plan Q du côté de la chambre de coupure.
  2. Appareil de protection électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que c'est un appareil modulaire, chaque dispositif de coupure (1,2) et le dispositif de protection différentielle B étant disposés chacun dans un module séparable ou non des autres modules.
  3. Appareil de protection électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tore (6) est placé à l'intérieur du dispositif de protection différentielle B, de telle manière que l'axe X du tore (6), s'étende sensiblement parallèlement à la direction d'alignement des modules.
  4. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les points de séparation Y des contacts principaux (23,24), associés respectivement aux différents dispositifs de coupure (1,2) sont situés sur le plan dit premier précité Q.
  5. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de dispositifs de coupure électrique (1,2) est de deux et comprend un dispositif de coupure de phase et un dispositif de coupure de neutre.
  6. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le nombre de modules de coupure électrique est de deux et comprend un module de coupure de phase et un module de coupure de neutre.
  7. Appareil de coupure électrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'axe X du tore (6) est sensiblement perpendiculaire aux parois latérales (3,4,5) des modules.
  8. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux bobinages (21,25) reliés respectivement à deux dispositifs de coupure (1,2), caractérisé en ce que le centre (26) du second bobinage (25) est situé à l'opposé de celui (22) du premier bobinage (21) par rapport à l'axe X du tore (6), de manière que les deux bobinages soient décalés angulairement de 180° l'un par rapport à l'autre, par rapport à cet axe.
  9. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centre du bobinage de mesure est situé dans un plan axial du tore situé à environ 45° par rapport au plan axial dit premier Q contenant le centre (22) du premier bobinage (21).
  10. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de protection différentielle est situé à droite ou bien à gauche du dispositif de coupure d'une phase et/ou du neutre, la règle de bobinage précitée s'appliquant de la même manière dans les deux dispositions précitées si les bornes de sortie sont reliées électriquement aux mêmes contacts.
  11. Appareil de protection électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que c'est un disjoncteur différentiel, comportant au moins un dispositif de coupure et/ou de neutre A et un dispositif de protection différentielle B.
  12. Appareil de protection électrique selon la revendication 11 caractérisé en ce que c'est un disjoncteur différentiel modulaire bipolaire.
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