EP2926355B1 - Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur - Google Patents

Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur Download PDF

Info

Publication number
EP2926355B1
EP2926355B1 EP13808100.5A EP13808100A EP2926355B1 EP 2926355 B1 EP2926355 B1 EP 2926355B1 EP 13808100 A EP13808100 A EP 13808100A EP 2926355 B1 EP2926355 B1 EP 2926355B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
coil
magnetic
movable
shunt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP13808100.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2926355A1 (fr
Inventor
Philippe Schuster
Nathalie Caillault
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP2926355A1 publication Critical patent/EP2926355A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2926355B1 publication Critical patent/EP2926355B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/142—Electrothermal mechanisms actuated due to change of magnetic permeability
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2454—Electromagnetic mechanisms characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures

Definitions

  • the invention relates to the triggering of electrical protection equipment such as circuit breakers, particularly in the field of low voltage. More generally, the invention relates to an electromagnetic actuator that can be used as a single trigger of a switchgear.
  • a circuit breaker makes it possible to protect an electric line by cutting the current in the event of a fault, in particular on short circuit, when the intensity exceeds a high threshold, or in case of overload, when the intensity remains in values close to the rated current but over a long period.
  • an electromagnetic actuator 2 separates contacts 4, 6 in the event of a short circuit, a bimetallic thermal trip unit 8 reacts to overloads : see for example FR 2 682 533 .
  • the electromagnetic actuator 2 can take various forms, in particular with a plunger core as presented in connection with the figure 1 or pallet as described in FR 2,772,981 .
  • An actuator can also be of bistable type as in the patent application EP1792326 .
  • the invention aims to overcome the drawbacks of existing circuit breaker trip units, in particular by proposing a new type of electromagnetic actuator to ensure tripping over short circuit and overload.
  • the invention thus relates to an electromagnetic actuator that allows the mobilization of a contact which is secured to it both when the current exceeds a nominal value over a long period, than when the current exceeds a threshold punctually.
  • the invention relates in particular to an electromagnetic actuator in which a magnetic shunt device is set up at the coil, in series with respect to the path of the magnetic flux, said shunt device comprising a magnetothermic (or magnetocaloric) material, that is to say a material whose magnetization increases with the temperature above a first temperature greater than or equal to 330 K, and in particular has a peak whose maximum is greater than 40 emu / g, with rapid increase in magnetization between 350 and 420 K under a magnetic field of 0.2 to 2 T.
  • the magnetocaloric material is in particular an alloy of nickel and manganese, preferably of the NiCoMnX type, with X selected from aluminum, indium, antimony or tin.
  • the actuator as such is conventional, with a magnetic circuit comprising a fixed magnetic carcass, a coil capable of being connected to an electrical circuit at its ends, and a magnetic element movable relative to the carcass as a function of the intensity of the current flowing in the coil.
  • the movable magnetic element may be a plunger which moves within the coil, the core and the coil being housed in the carcass; alternatively, the movable magnetic element may be of the pallet type, with a U-shaped casing of which at least one of the branches is surrounded by the coil, and the pallet moving relative to the branches of the U to close it.
  • the shunt device may extend along the axis of the coil, especially indoors for a plunger actuator; preferably in the form of a cylinder, it can be composed entirely of the magnetocaloric material or its effects can be dimensioned by adapting the rate of magnetocaloric material within it.
  • the dimensions of the cylinder are also adapted to the desired force for the shunt device relative to the current flowing in the coil.
  • the electromagnetic actuator may be implemented in a switchgear, such as a molded case modular circuit breaker, wherein one of the switchgear contacts is coupled to the actuator movable member to open or close. the line according to the current flowing in the coil.
  • the actuator can form a device for tripping such a switchgear device, the coil then being coupled to the line that the breaking device is made to protect and the movable element can be coupled to a moving contact. of the apparatus, for example rigidly.
  • a saturable magnetic shunt system which is integrated with a conventional electromagnetic actuator, which retains its role of triggering on a short circuit.
  • the shunt associated with the actuator thus takes overload tripping function.
  • the material of the shunt is chosen for its magnetothermic or magnetocaloric properties. More specifically, as illustrated in figure 2 the material is such that its degree of magnetization M has a peak as a function of temperature. In particular, at low temperature, the material is little, if any, magnetic. When the temperature increases, beyond a first temperature T 0 , the magnetization M of the material increases rapidly, reaching a maximum at a second temperature T 1 , beyond which the magnetization decreases until it vanishes for the Curie temperature Tc of the material. These different temperatures T 0 , T 1 , Tc themselves depend on the applied magnetic field H (see the variations obtained for a field of 0.2 T and a field of 7 T in figure 2 ).
  • the first temperature T 0 is chosen to be greater than 330 K, preferably close to 350 K.
  • This choice is made possible by the use of materials of the NiCoMnX family, with X ⁇ ⁇ Al, In , Sb, Sn ⁇ , preferably aluminum or tin: for these materials, the transition is well marked with a temperature T 1 close to T 0 (difference of 10 to 30 K) and a high magnetization, of the order of 70 emu / g.
  • T 0 347 K
  • Mmax 90 emu / g.
  • an actuator 10 thus comprises a shunt associated with the coil.
  • an actuator 10 according to the invention comprises a magnetic circuit with a fixed magnetic housing 12 housing a longitudinal coil 14 within which can move a magnetic plunger core 16.
  • the coil 14 is connected to a power supply line and, as a function of the current flowing therein, induces a magnetic field B in the magnetic circuit which moves the core 16 along the axis of the coil 14.
  • a device 18 comprising the magnetocaloric material is placed around the coil 14, within the carcass 12, to form a magnetic shunt in the magnetic circuit.
  • the shunt device 18 preferably forms a cylinder housed in the carcass 12.
  • the shunt can be provided by the device 18 in its entirety, then composed in its entirety of magnetothermic material; preferably, the shunt device 18 is thus formed of stacked washers, or even juxtaposed bars or cut sheets.
  • the shunt device 18 may comprise a support which is associated, or in which is integrated, a part of magnetocaloric material, which allows a simplified form such as a cylinder; the shunt device 18 may also form a part of the carcass 12 to which are associated, for example inserted in grooves or contiguous, elements of suitable material.
  • the temperature of the assembly 10 remains low, close to the ambient temperature.
  • the temperature of the shunt device 18 remains lower than the first temperature T 0 : the shunt is in its non-magnetic state and the reluctance of the magnetic circuit is strong, similar to that of the same actuator without shunt device.
  • the force of the field B induced on the magnetic core 16 remains low and below the trigger threshold: the core 16 remains in its rest position.
  • a direct thermal contact is provided between the shunt 18 and the coil 14.
  • the shunt in magnetocaloric material sees its magnetic state depend on the temperature and the magnetic field to which it is subjected, values which, in turn, depend on the value of the current I flowing in the coil 14.
  • the dimensioning of the system 10 makes it possible to position the corresponding value of the overcurrent current I s to locate the induced temperature in the range [T 0 , T 1 ] of non-magnetic phase transition / Magnetic material, and size the field induced by the shunt to allow the displacement of the core 16 and therefore the tripping of a circuit breaker 1 associated with the actuator 10.
  • it is possible to choose the amount of material of the shunt in particular via the length and the section, or even the composition, of the device 18, as well as the length and the section of the turns of the winding 14.
  • the shunt device 18 therefore has little influence on the operation of the actuator 10 in the event of a short circuit. In addition, since it is positioned in the leakage flux of the winding 14, the shunt 18 has little influence on the attraction force of the mobile core 16 at rated current I nom .
  • the actuator 10 can therefore maintain the current dimensions and design according to the cut-off and operating parameters required for its short-circuit cut-off functions, even if the characteristics of the tripping system according to the invention can allow optimization.
  • an actuator 10 according to the invention set up in a switchgear device in particular a molded and / or modular molded 1-BT circuit breaker as illustrated in FIG. figure 1 , allows to perform both protection functions by a single component, exclusively magnetic and without the need to heat a bimetallic strip. Volume is released by the absence of bimetallic, volume that becomes available within the housing for new features. The overall heat dissipation of the apparatus 1, 10 is also restricted, which increases its reliability and energy efficiency. Finally, the disappearance of the thermal adjustment allows a reduction in industrial costs, as the reduction in the number of parts to assemble.
  • the heating of the shunt 28 is achieved by thermal contact with the coil 24 traversed by the current and / or by the Joule effect by circulating all or part of the current in the active material.
  • the two functions of the circuit breaker 1 ' are thus provided by a single triggering and actuating device 20, in a more efficient manner from the technical, economic, environmental and industrial point of view.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne le déclenchement des appareillages de protection électrique comme les disjoncteurs, notamment dans le domaine de la basse tension. Plus généralement, l'invention se rapporte à un actionneur électromagnétique pouvant être utilisé comme déclencheur unique d'un appareil de coupure.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Un disjoncteur permet de protéger une ligne électrique en coupant le courant en cas de défaut, notamment sur court-circuit, lorsque l'intensité dépasse un seuil élevé, ou en cas de surcharge, lorsque l'intensité reste dans des valeurs proches de l'intensité nominale mais sur une durée trop longue.
  • Pour remplir les deux critères de sécurité, de façon usuelle et tel qu'illustré en figure 1, la plupart des disjoncteurs modulaires basse tension 1 sont munis de deux types de déclencheur reliés à la ligne à protéger : un actionneur électromagnétique 2 sépare des contacts 4, 6 en cas de court-circuit, un déclencheur thermique de type bilame 8 réagit aux surcharges : voir par exemple FR 2 682 533 . Suivant la gamme de disjoncteur, l'actionneur électromagnétique 2 peut prendre différentes formes, notamment à noyau plongeur tel que présenté en relation avec la figure 1 ou à palette comme décrit dans FR 2 772 981 . Un actionneur peut être aussi de type bistable comme dans la demande de brevet EP1792326 .
  • La présence de deux éléments distincts 2, 8 permet un réglage séparé des paramètres de déclenchement sur les deux types de défauts. Cette conception bilame/actionneur éprouvée demande cependant un volume suffisant dans le boîtier du disjoncteur 1, et implique un nombre de pièces important à assembler.
  • Il est parfois envisagé de s'affranchir de l'un des deux éléments, avec par exemple un actionneur magnéto-hydraulique (ou « dashpot » selon la terminologie anglosaxonne) décrit dans US 2 690 528 , ou un système à bilame à retournement brusque (dit bilame cloquant, comme décrit dans EP 1 001 444 ). Outre les inconvénients inhérents à leur conception (difficulté de réglage, respectivement limitation du pouvoir de coupure), ces solutions cependant conservent deux principes de fonctionnement couplés l'un à l'autre.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des déclencheurs de disjoncteur existant, en proposant notamment un nouveau type d'actionneur électromagnétique permettant d'assurer les déclenchements sur court-circuit et sur surcharge.
  • Sous un de ses aspects, l'invention se rapporte ainsi à un actionneur électromagnétique qui permet la mobilisation d'un contact qui lui est solidarisé tant lorsque le courant dépasse une valeur nominale sur une durée longue, que lorsque le courant dépasse un seuil ponctuellement.
  • L'invention concerne notamment un actionneur électromagnétique dans lequel un dispositif de shunt magnétique est mis en place au niveau de la bobine, en série par rapport au cheminement du flux magnétique, ledit dispositif de shunt comprenant un matériau magnétothermique (ou magnétocalorique), c'est-à-dire un matériau dont la magnétisation augmente avec la température au dessus d'une première température supérieure ou égale à 330 K, et notamment présente un pic dont le maximum est supérieur à 40 emu/g, avec augmentation rapide de la magnétisation entre 350 et 420 K sous champ magnétique de 0,2 à 2 T. Le matériau magnétocalorique est en particulier un alliage de nickel et manganèse, de préférence du type NiCoMnX, avec X choisi parmi l'aluminium, l'indium, l'antimoine ou l'étain.
  • L'actionneur en tant que tel est classique, avec un circuit magnétique comprenant une carcasse magnétique fixe, une bobine susceptible d'être reliée à un circuit électrique à ses extrémités, et un élément magnétique mobile par rapport à la carcasse en fonction de l'intensité du courant circulant dans la bobine. Notamment, l'élément magnétique mobile peut être un noyau plongeur qui se déplace au sein de la bobine, le noyau et la bobine étant logés dans la carcasse ; alternativement, l'élément magnétique mobile peut être du type palette, avec une carcasse en forme de U dont l'une des branches au moins est entourée de la bobine, et la palette se déplaçant par rapport aux branches du U pour le fermer.
  • Le dispositif de shunt peut s'étendre le long de l'axe de la bobine, notamment à l'intérieur pour un actionneur à noyau plongeur ; de préférence sous forme de cylindre, il peut être composé entièrement du matériau magnétocalorique ou ses effets peuvent être dimensionnés en adaptant le taux de matériau magnétocalorique en son sein. Les dimensions du cylindre sont elles aussi adaptées à l'effort souhaité pour le dispositif de shunt par rapport au courant circulant dans la bobine.
  • L'actionneur électromagnétique peut être mis en place dans un appareil de coupure, notamment un disjoncteur modulaire à boîtier moulé, l'un des contacts de l'appareil de coupure étant couplé à l'élément mobile de l'actionneur, pour ouvrir ou fermer la ligne en fonction du courant circulant dans la bobine. En particulier, l'actionneur peut former un dispositif de déclenchement d'un tel appareil de coupure, la bobine étant alors couplée à la ligne que l'appareil de coupure est amené à protéger et l'élément mobile pouvant être couplé à un contact mobile de l'appareil, par exemple de façon rigide.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées.
    • La figure 1, déjà décrite, illustre un disjoncteur basse tension à boîtier moulé dans lequel l'actionneur selon l'invention peut être mis en place.
    • La figure 2 montre les caractéristiques du matériau qui peut être utilisé dans le shunt d'un actionneur selon l'invention.
    • La figure 3 représente un actionneur selon un mode de réalisation de l'invention, avec illustration des forces d'induction magnétique selon le courant y circulant.
    • La figure 4 montre un autre mode de réalisation d'un disjoncteur selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE
  • L'action du bilame dans un système de déclenchement est remplacée selon l'invention par un système de shunt magnétique saturable, qui est intégré à un actionneur électromagnétique usuel, lequel conserve son rôle de déclenchement sur court-circuit. Le shunt associé à l'actionneur prend ainsi la fonction de déclenchement sur surcharge.
  • A cette fin, le matériau du shunt est choisi pour ses propriétés magnétothermiques, ou magnétocaloriques. Plus précisément, tel qu'illustré en figure 2, le matériau est tel que son degré de magnétisation M présente un pic en fonction de la température. Notamment, à basse température, le matériau est peu, voire pas, magnétique. Lorsque la température augmente, au-delà d'une première température T0, la magnétisation M du matériau augmente rapidement, pour atteindre un maximum à une deuxième température T1, au-delà de laquelle la magnétisation diminue jusqu'à s'annuler pour la température de Curie Tc du matériau. Ces différentes températures T0, T1, Tc dépendent elles-mêmes du champ magnétique H appliqué (voir les variations obtenues pour un champ de 0,2 T et un champ de 7 T en figure 2).
  • Pour une utilisation selon l'invention, la première température T0 est choisie supérieure à 330 K, de préférence proche de 350 K. Ce choix est rendu possible par l'utilisation de matériaux de la famille NiCoMnX, avec X ∈ {Al, In, Sb, Sn}, de préférence aluminium ou étain : pour ces matériaux, la transition est bien marquée avec une température T1 proche de T0 (écart de 10 à 30 K) et une magnétisation élevée, de l'ordre de 70 emu/g. Notamment, pour Ni40Co10Mn33Al17, on a T0 = 347 K, Mmax = 90 emu/g.
  • L'actionneur selon l'invention comprend ainsi un shunt associé à la bobine. Notamment, tel qu'illustré en figures 3, un actionneur 10 selon l'invention comprend un circuit magnétique avec une carcasse magnétique fixe 12 logeant une bobine 14 longitudinale au sein de laquelle peut se déplacer un noyau plongeur magnétique 16. La bobine 14 est reliée à une ligne électrique d'alimentation et, en fonction du courant y circulant, induit un champ magnétique B dans le circuit magnétique qui déplace le noyau 16 le long de l'axe de la bobine 14.
  • Un dispositif 18 comprenant le matériau magnétocalorique est mis en place autour de la bobine 14, au sein de la carcasse 12, pour former un shunt magnétique dans le circuit magnétique. Le dispositif de shunt 18 forme de préférence un cylindre logé dans la carcasse 12. Le shunt peut être assuré par le dispositif 18 en entier, composé alors dans son ensemble de matériau magnétothermique ; de préférence, le dispositif de shunt 18 est ainsi formé de rondelles empilées, voire de barreaux juxtaposés ou de tôles découpées. Alternativement, le dispositif de shunt 18 peut comprendre un support auquel est associé, ou dans lequel est intégré, une partie de matériau magnétocalorique, ce qui permet une forme simplifiée comme un cylindre ; le dispositif de shunt 18 peut également former une partie de la carcasse 12 à laquelle sont associés, par exemple insérés dans des rainures ou accolés, des éléments en matériau approprié.
  • Tel qu'illustré en figure 3A, lorsque le courant I traversant la bobine 14 est inférieur ou égal au courant nominal Inom, la température de l'ensemble 10 reste peu élevée, proche de la température ambiante. La température du dispositif de shunt 18 reste inférieure à la première température T0 : le shunt est dans son état non magnétique et la réluctance du circuit magnétique est forte, similaire à celle du même actionneur sans dispositif de shunt. L'effort du champ B induit sur le noyau magnétique 16 reste faible et inférieur au seuil de déclenchement : le noyau 16 reste donc dans sa position de repos.
  • Lorsque le courant I dépasse une valeur de surcharge Is, une élévation de la température se produit au sein de la bobine 14. Sous l'effet de cette élévation, la température au niveau du dispositif de shunt 18 augmente pour se situer, au moins transitoirement, dans la plage de magnétisation, entre T0 et T1 : le matériau magnétothermique passe dans son état magnétique. Tel qu'illustré en figure 3B, le dispositif de shunt 18 canalise alors le flux induit B et la réluctance du circuit diminue. L'effort sur le noyau mobile 16 augmente progressivement, pour devenir supérieur au seuil de déclenchement : le noyau mobile 16 se déplace, et il peut déverrouiller le mécanisme du disjoncteur 1 pour ouvrir la ligne dans laquelle il est placé.
  • Avantageusement, un contact thermique direct est assuré entre le shunt 18 et la bobine 14. De fait, le shunt en matériau magnétocalorique voit son état magnétique dépendre de la température et du champ magnétique auxquels il est soumis, valeurs qui, quant à elles, dépendent de la valeur du courant I circulant dans le bobinage 14. Le dimensionnement du système 10 permet de positionner la valeur correspondante de courant de surcharge Is pour localiser la température induite dans la plage [T0, T1] de transition de phase non magnétique / magnétique du matériau, et de dimensionner le champ induit par le shunt pour permettre le déplacement du noyau 16 et donc le déclenchement d'un disjoncteur 1 associé à l'actionneur 10. En particulier, il est possible de choisir la quantité de matériau du shunt, notamment via la longueur et la section, voire la composition, du dispositif 18, ainsi que la longueur et la section des spires du bobinage 14.
  • Il est à noter que si le courant I dépasse la valeur du courant de court-circuit Icc, il provoque une saturation magnétique de l'ensemble du circuit, quel que soit l'état du matériau magnétothermique du shunt 18 : suffisamment de flux B passe dans tous les cas par le noyau mobile 16 pour provoquer son déplacement et donc le déclenchement du disjoncteur 1 (figure 3C).
  • Le dispositif de shunt 18 a donc peu d'influence sur le fonctionnement de l'actionneur 10 en cas de court-circuit. De plus, comme il est positionné dans le flux de fuite du bobinage 14, le shunt 18 a peu d'influence sur l'effort d'attraction du noyau mobile 16 sous courant nominal Inom. L'actionneur 10 peut donc conserver les dimensions et la conception actuelles selon les paramètres de coupure et fonctionnement demandés pour ses fonctions de coupure sur court-circuit, même si les caractéristiques du système de déclenchement selon l'invention peuvent permettre une optimisation.
  • Ainsi, un actionneur 10 selon l'invention mis en place dans un appareil de coupure, notamment un disjoncteur 1 BT à boîtier moulé et/ou modulaire tel qu'illustré en figure 1, permet de réaliser les deux fonctions de protection par un seul composant, de manière exclusivement magnétique et sans qu'il soit nécessaire de chauffer un bilame. Du volume est donc libéré par l'absence du bilame, volume qui devient disponible au sein du boîtier pour de nouvelles fonctionnalités. La dissipation thermique globale de l'appareil 1, 10 est également restreinte, ce qui augmente sa fiabilité et son efficacité énergétique. Enfin, la disparition du réglage thermique permet une diminution des coûts industriels, tout comme la réduction du nombre de pièces à assembler.
  • Bien que l'invention ait été décrite en référence à un actionneur électromagnétique 10 à plongeur mobile 16, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par la mise en place d'un tel shunt magnétothermique, afin de substituer les déclencheurs magnétique et thermique des disjoncteurs existants. En particulier, l'utilisation d'un système de shunt magnétique saturable, dont le rôle est de canaliser une part plus ou moins grande du flux en fonction du courant qui circule dans le produit, peut être adaptée pour un actionneur électromagnétique à palette, notamment pour utilisation dans un appareil de coupure.
  • Ainsi, tel qu'illustré en figure 4, l'appareil de coupure 1' comprend deux contacts mobiles 4, 6 relativement l'un à l'autre, l'un des deux contacts au moins étant associé à la partie mobile d'un actionneur électromagnétique 20 dont le circuit magnétique comprend :
    • une carcasse magnétique fixe 22 sensiblement en U ;
    • une bobine 24 reliée à la ligne de courant par ses extrémités et encadrant une branche au moins du U magnétique 22 :
    • une palette 26 mobile relativement à la carcasse 22 en fonction du courant circulant dans la bobine 24, entre une position de repos dans laquelle un entrefer existe entre le U 22 et la palette 26, et une position de coupure dans laquelle la palette 26 referme ledit U 22 ;
    • un dispositif de shunt 28 en matériau magnétothermique mis en place au sein de la bobine 24, plus généralement le long de l'axe du bobinage 24.
  • Ici encore, le chauffage du shunt 28 est réalisé par contact thermique avec le bobinage 24 parcouru par le courant et/ou par effet Joule en faisant circuler tout ou partie du courant dans le matériau actif. Les deux fonctions du disjoncteur 1' sont ainsi assurées par un seul dispositif de déclenchement et actionnement 20, de manière plus efficace du point de vue technique, économique, environnemental et industriel.

Claims (9)

  1. Actionneur électromagnétique (10, 20) comprenant un circuit magnétique avec une carcasse magnétique fixe (12, 22), une bobine (14, 24) susceptible d'être reliée à un circuit électrique à ses extrémités, et un élément magnétique mobile (16, 26) par rapport à la carcasse (12, 22) en fonction de l'intensité du courant circulant dans la bobine (14, 24), comprenant un dispositif de shunt (18, 28) s'étendant le long de l'axe de la bobine (14, 24),
    caractérisé en ce que ledit dispositif de shunt (18, 28) comprenant un matériau magnétocalorique dont la magnétisation augmente avec la température au dessus d'une première température (T0) supérieure ou égale à 330 K et atteint un maximum à une deuxième température (T1) inférieure à 420 K, ledit maximum de magnétisation étant supérieur à 40 emu/g.
  2. Actionneur selon la revendication 1 dans lequel le matériau magnétocalorique est un alliage de nickel et manganèse.
  3. Actionneur selon la revendication 2 dans lequel le matériau magnétocalorique est du type NiCoMnX, avec X ∈ {Al, In, Sb, Sn}.
  4. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'élément magnétique mobile est un noyau plongeur (16) logé dans la bobine (14) au sein de laquelle il se déplace, l'ensemble noyau/bobine (14, 16) étant logé dans la carcasse (12).
  5. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le dispositif de shunt (18, 28) forme un cylindre autour de la bobine (14, 24).
  6. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel l'élément magnétique est une palette (26), la carcasse (22) formant un U dont l'une des branches au moins est entourée par la bobine (24), la palette (26) se déplaçant par rapport à la carcasse (22) pour fermer ledit U.
  7. Appareil de coupure (1, 1') comprenant une paire de contacts mobiles (4, 6) l'un par rapport à l'autre et un actionneur (10, 20) selon l'une des revendications 1 à 6, l'un des contacts au moins étant couplé à l'élément mobile (16, 26) dudit actionneur (10, 20).
  8. Déclencheur de disjoncteur comprenant un actionneur (10, 20) selon l'une des revendications 1 à 6, l'élément mobile (16, 26) et la bobine (14, 24) dudit actionneur (10, 20) étant adaptés pour être couplés à une ligne de courant à protéger.
  9. Disjoncteur modulaire (1) comprenant un boîtier logeant un déclencheur selon la revendication 8 et une paire de contacts mobiles l'un par rapport à l'autre, un premier contact (4) étant couplé à l'élément mobile (16, 26) de l'actionneur (10, 20).
EP13808100.5A 2012-12-03 2013-11-25 Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur Active EP2926355B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1261532A FR2999014B1 (fr) 2012-12-03 2012-12-03 Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur
PCT/FR2013/052836 WO2014087073A1 (fr) 2012-12-03 2013-11-25 Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2926355A1 EP2926355A1 (fr) 2015-10-07
EP2926355B1 true EP2926355B1 (fr) 2019-04-24

Family

ID=47666359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13808100.5A Active EP2926355B1 (fr) 2012-12-03 2013-11-25 Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9355803B2 (fr)
EP (1) EP2926355B1 (fr)
CN (1) CN104781902B (fr)
FR (1) FR2999014B1 (fr)
WO (1) WO2014087073A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3028349B1 (fr) * 2014-11-12 2016-12-30 Schneider Electric Ind Sas Actionneur electromagnetique et disjoncteur comprenant un tel actionneur
JP6421745B2 (ja) * 2015-12-11 2018-11-14 オムロン株式会社 リレー
JP6575343B2 (ja) 2015-12-11 2019-09-18 オムロン株式会社 リレー
US10726985B2 (en) * 2018-03-22 2020-07-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Multi-stage actuator assembly

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2690528A (en) 1950-12-07 1954-09-28 Heinemann Electric Co Delayed action magnetic circuit breaker
FR2682533B1 (fr) 1991-10-10 1993-11-26 Merlin Gerin Disjoncteur electrique a insertion de spires du declencheur magnetique.
FR2772981B1 (fr) 1997-12-24 2000-01-21 Schneider Electric Sa Dispositif de declenchement selectif pour disjoncteur
DE19847155A1 (de) * 1998-10-13 2000-04-20 Kopp Heinrich Ag Überstromauslöser
US6946941B2 (en) * 2003-08-29 2005-09-20 Astronautics Corporation Of America Permanent magnet assembly
FR2875637B1 (fr) * 2004-09-22 2006-10-27 Schneider Electric Ind Sas Actionneur electromagnetique bistable a serrure integree.
CN101686029A (zh) * 2008-09-26 2010-03-31 方李明 热磁动力装置
DE102008051939A1 (de) * 2008-10-16 2010-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Auslösevorrichtung für ein elektrisches Installationsgerät sowie elektrisches Installationsgerät mit Auslösevorrichtung
FR2972076B1 (fr) * 2011-02-25 2013-04-05 Hager Electro Sas Actionneur magnetothermique.
DE202012000111U1 (de) * 2012-01-09 2012-07-11 Basf Se Material aufzeigend einen sehr großen magnetokalorischen Effekt

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104781902A (zh) 2015-07-15
FR2999014A1 (fr) 2014-06-06
EP2926355A1 (fr) 2015-10-07
CN104781902B (zh) 2017-06-09
US9355803B2 (en) 2016-05-31
WO2014087073A1 (fr) 2014-06-12
FR2999014B1 (fr) 2016-01-15
US20150318135A1 (en) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4816958A (en) Fault current interrupter including a metal oxide varistor
EP2926355B1 (fr) Actionneur a shunt magnetothermique, en particulier pour le declenchement de disjoncteur
FR2948490A1 (fr) Dispositif de protection d'une installation electrique contre des surtensions transitoires
EP1953787A2 (fr) Dispositif de protection contre les surtensions à contact mobile comprénant des moyens de déconnexion sélectifs
EP0147278A2 (fr) Déclencheur magnétothermique en matériau à mémoire de forme, associé à un mécanisme de disjoncteur
FR2782409A1 (fr) Transformateur immerge auto-protege par un dispositif incluant un disjoncteur et des fusibles
EP3157033B1 (fr) Chambre de coupure d'un appareil de protection électrique et appareil de protection électrique comportant une telle chambre
EP2926350B1 (fr) Dispositif magnetothermique de limitation de courant
EP3109879B1 (fr) Dispositif d'extinction d'arc dans un appareil de protection électrique et appareil de protection électrique comportant un tel dispositif
EP0834975B1 (fr) Dispositif de distribution électrique terminale à bloc limiteur hybride
EP3161850B1 (fr) Déclencheur magnétothermique
EP2333804A1 (fr) Dispositif de coupure à indicateur de soudure des contacts
EP3218915B1 (fr) Actionneur électromagnétique et disjoncteur comprenant un tel actionneur
FR2826173A1 (fr) Transformateur de distribution auto-protege par un disjoncteur declenchant sur court-circuit secondaire
FR2953979A1 (fr) Dispositif de coupure avec circuit magnetique de renforcement
WO2023135380A1 (fr) Contacteur de puissance comprenant un actionneur pyrotechnique
BE407626A (fr)
JPS642363Y2 (fr)
FR2480031A1 (fr) Disjoncteur limiteur de courant comportant un commutateur commande a la maniere d'un relais et independamment de la ligne protegee
BE421184A (fr)
BE797367A (fr) Limiteur magneto-thermique de courant de court-circuit er des surcharges violentes
EP0097557A1 (fr) Circuit shunt du déclencheur d'un disjoncteur électrique
BE501416A (fr)
FR2953985A1 (fr) Dispositif de coupure a telecommande et dispositif de distribution electrique pourvu d'un tel dispositif de coupure
BE475313A (fr)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150330

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160627

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20190125

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 1125126

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20190515

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: FRENCH

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 602013054392

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20190424

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190824

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190724

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190724

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190725

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MK05

Ref document number: 1125126

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20190424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190824

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 602013054392

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

26N No opposition filed

Effective date: 20200127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191130

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191130

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191125

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20191130

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20191125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191125

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20131125

Ref country code: MT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20190424

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20231123

Year of fee payment: 11

Ref country code: DE

Payment date: 20231127

Year of fee payment: 11