EP3185275B1 - Dispositif d'assemblage d'un bilame et d'une pièce formant support de ce bilame et appareil de protection électrique le comportant - Google Patents
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- EP3185275B1 EP3185275B1 EP16194499.6A EP16194499A EP3185275B1 EP 3185275 B1 EP3185275 B1 EP 3185275B1 EP 16194499 A EP16194499 A EP 16194499A EP 3185275 B1 EP3185275 B1 EP 3185275B1
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Definitions
- the present invention relates generally to bimetallic thermal trip units for current-breaking devices, in particular circuit breakers. It relates more particularly to a device for assembling a bimetallic strip and a part serving to support this bimetallic strip in a current-breaking device, said bimetallic strip being electrically connected by a first end, said free end, to a first connection range. said input, and another end by which the bimetallic is fixed to said support, to a second so-called output connection range.
- the document is known FR 2,669,144 describing such an assembly.
- This document describes the assembly in two perpendicular planes of a bimetallic strip and a conductive flat part serving as a support, this assembly being made by embedding the part lower bimetallic shaped tenon in a recess serving as mortise provided in the support piece.
- the current flows from an input terminal, through a ribbon surrounding the bimetallic strip, then from the free end of the bimetallic strip, through the length of the bimetallic strip, then through the support of bimetal, then in the winding of an electromagnetic coil which is electrically connected to an output terminal of the apparatus.
- the bimetallic foot corresponding to the point of attachment of the bimetallic strip on the support, has a reduced section corresponding to the section of the aforementioned tenon.
- This weak section of the bimetal results in a large power generated by the subset including the bimetallic strip and the support.
- This section of reduced passage is thus interesting for the weak currents but penalizing for the strong currents.
- the present invention solves this problem and proposes a device for assembling a bimetallic strip on its support making it possible to increase the operating current of the apparatus which comprises it while keeping the same size of this apparatus, as well as an apparatus power failure device comprising such an assembly device.
- the subject of the present invention is an assembly device of the kind mentioned above, this device being characterized in that this bimetal is mounted through the aforementioned support so that it can be fixed at different points along the length of the this bimetallic strip, said bimetallic strip thus having a first and a second part situated respectively on one side and the other side of the aforementioned support, the first part situated on the side of the free end of the bimetallic strip, corresponding to the so-called useful surface of this bimetal, the length of this useful surface being variable depending on the length of installation of this bimetallic strip in the support, this embedding length being determined according to the caliber of the apparatus in order to obtain a constant thermal stroke, whatever the caliber.
- the so-called output electrical connection range is electrically connected to the second part of the aforementioned bimetallic strip.
- the fixation of the bimetallic strip on the support is carried out by welding.
- the present invention also relates to an electrical protection apparatus comprising a thermal release device comprising a bimetallic strip, this device comprising a device for assembling the bimetallic strip on its support comprising the previously mentioned characteristics taken alone or in combination.
- this apparatus comprises an electromagnetic tripping device comprising a coil, this coil having a first end electrically connected to the second bimetal portion and a second end electrically connected to the aforementioned output range.
- this device is a low voltage circuit breaker.
- thermal-thermal trigger device D belonging to a low-voltage circuit breaker, this device comprising, in a manner known per se, a thermal tripping device T comprising a bimetallic strip 1, and a magnetic tripping device M comprising a coil 2 said triggering devices being connected in series between a so-called input 3 or upstream connection pad connected to the input terminal of the apparatus and a so-called output or downstream connection pad 4 electrically connected to the output terminal of the device.
- this magnetothermic assembly comprises a thermal assembly T and a magnetic assembly M.
- This thermal assembly comprises a bimetallic strip 1 supported by a bimetallic support 5, whereas the magnetic assembly M comprises a coil 2 supported by a bead 6, these two sets being supported by an insulating support 7 intended to isolate the different parts to each other.
- a bimetallic thermal release T is intended to provide protection against overloads, the heating of the bimetallic strip 1 being representative of the heating of the device or the protected electrical installation, so as to trigger the switchgear device. when this heating exceeds a predetermined threshold.
- This heating of the bimetallic strip is achieved by passing the current through the bimetallic strip 1, and indirectly by passing the current through an insulated electric heater 8 in electrical contact with the bimetallic strip 1.
- This strip-shaped heater 8 is made of a material having a resistivity appropriate and is applied against a thin insulating sleeve 9 surrounding the bimetallic strip 1, approximately between the two ends of the latter.
- the ribbon 8 has a first end 8a which is electrically connected to a so-called input 3 or upstream connection zone leading to an input terminal (not represented) of current and a second end 8b which is connected to the bimetallic strip 1, by example by electric welding, at a particular point of the bimetallic strip located near the free end 1a thereof.
- This bimetallic strip is intended to be fixed on the abovementioned bimetallic support 5, which support is intended to be fixed in the housing of the apparatus. This fixation of the bimetal is advantageously carried out by soldering or brazing.
- This coil 2 is constituted by a winding comprising a first end 2a electrically connected to the bimetallic strip 1, and a second end 2b electrically connected to a so-called downstream connection zone 10 said output connected to an output terminal of the device
- the bimetallic strip 1 is mounted through an opening 5a provided in the abovementioned bimetallic support 5 so as to be fixed to said support 5 at different points of the bimetallic strip selected along the length of the bimetallic strip 1.
- this useful surface of the bimetallic strip corresponds to its first part 1a situated above the support 5. The user will thus be able to choose the length of this useful surface according to the size of the apparatus, as this is more particularly illustrated.
- the first end 2a of the coil 2 is electrically connected to the bimetallic strip 1 in an area under the attachment zone z of the bimetallic strip 1 on the aforementioned support 5 as illustrated in FIGS. Figures 2 and 3 .
- bimetallic strip 1 corresponds to that used in a device having a small size.
- the embedding length 1 of the bimetallic strip 1 with respect to the support 5 is minimal, the zone of the bimetallic strip located under the support corresponding substantially to the area necessary for fixing the coil on the bimetallic strip.
- the deflection of bimetallic strip 1 in the event of an electrical fault of thermal origin results in a curvature of its free end 1a that can be measured by a length x corresponding to a component of this deflection, this component corresponding to the length between the point of attachment f of the bimetallic strip 1 on the support 5 and a point p corresponding to the projection of the free end 1a of the bimetallic strip on an axis X, this axis X being substantially perpendicular to the longitudinal direction of the bimetallic strip.
- This component x corresponds to the thermal path of the bimetallic strip.
- bimetallic strip 1 corresponds to that used in a device with a high rating.
- the embedding length l is increased by a value Y relative to that of the bimetallic strip of the preceding figure so as to reduce the effective area 1b of the bimetallic strip 1.
- the invention therefore proposes to extend the bimetal strip 1 to through the part of the bimetallic support 5 called the sole, while retaining a weld for example laser between the two parts, then directly solder the end 2a of the winding of the coil 2 on the non-functional part 1d bimetal, under said sole.
- the bimetallic embedding and current conduction functions are separated.
- the current line no longer passes through the end portion of the bimetallic having a reduced section, as is the case in the prior art.
- the power generated by this subset is decreased.
- the embedding height of the bimetallic strip can therefore be adjusted so as to obtain the desired thermal stroke.
- the point of attachment of the bimetallic strip on its support is raised towards the free end of the bimetallic strip in order to shorten the useful length of the bimetallic strip.
- this fixing point will be lowered in order to lengthen the useful length of the bimetal and increase its thermal stroke.
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Description
- La présente invention se rapporte d'une manière générale aux déclencheurs thermiques à bilames pour des appareils de coupure de courant, notamment des disjoncteurs. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'assemblage d'un bilame et d'une pièce servant de support à ce bilame dans un appareil de coupure de courant, ledit bilame étant relié électriquement par une première extrémité dite extrémité libre à une première plage de raccordement dite d'entrée, et par une autre extrémité par laquelle ce bilame est fixé au support précité, à une seconde plage de raccordement dite de sortie.
- Il est connu des documents
EP 0 291 835 etEP 0 831 510 qu'un déclencheur thermique à bilame d'un appareil de coupure de courant assure une protection contre les surcharges, l'échauffement du bilame étant représentatif de l'échauffement de l'appareil ou de l'installation électrique protégée, de façon à déclencher l'appareil de coupure lorsque cet échauffement dépasse un seuil prédéterminé. L'échauffement du bilame peut être réalisé soit directement par passage du courant à travers le bilame, soit d'une manière plus usuelle, indirectement par passage du courant dans une chaufferette électrique isolée en contact thermique avec le bilame. - Il est également connu d'assembler ce bilame avec une pièce de support réalisée en matériau électriquement conducteur.
- On connaît par exemple le document
FR 2 669 144 - Dans un tel dispositif, le courant circule à partir d'une borne d'entrée, à travers un ruban entourant le bilame, puis à partir de l'extrémité libre du bilame, à travers la longueur du bilame, puis à travers le support de bilame, puis dans l'enroulement d'une bobine électromagnétique laquelle étant reliée électriquement à une borne de sortie de l'appareil.
- Dans un tel dispositif, le pied de bilame, correspondant au point de fixation du bilame sur le support, présente une section amoindrie correspondant à la section du tenon précité. Cette section faible du bilame entraîne une puissance importante générée par le sous-ensemble comprenant le bilame et le support. Cette section de passage réduite est donc intéressante pour les faibles courants mais pénalisante pour les forts courants.
- Or, le problème se pose actuellement de faire passer un courant plus important à volume constant.
- La présente invention résout ce problème et propose un dispositif d'assemblage d'un bilame sur son support permettant d'augmenter le courant d'emploi de l'appareil qui le comporte en conservant un même encombrement de cet appareil, ainsi qu'un appareil de coupure de courant comportant un tel dispositif d'assemblage.
- A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d'assemblage du genre précédemment mentionné, ce dispositif étant caractérisé en ce que ce bilame est monté traversant à travers le support précité de manière à pouvoir être fixé en différents endroits de la longueur de ce bilame, ledit bilame présentant ainsi une première et une seconde partie situées respectivement d'un côté et de l'autre du support précité, la première partie située du côté de l'extrémité libre du bilame, correspondant à la surface dite utile de ce bilame, la longueur de cette surface utile étant variable en fonction de la longueur d'encastrement de ce bilame dans le support, cette longueur d'encastrement étant déterminée en fonction du calibre de l'appareil afin d'obtenir une course thermique constante, quelque soit le calibre.
- Selon une caractéristique particulière, la plage de raccordement électrique dite de sortie, est reliée électriquement à la seconde partie du bilame précitée.
- Selon une autre caractéristique, la fixation du bilame sur le support est réalisée par soudure.
- La présente invention a encore pour objet un appareil de protection électrique comportant un dispositif de déclenchement thermique comportant un bilame, cet appareil comportant un dispositif d'assemblage du bilame sur son support comportant les caractéristiques précédemment mentionnées prises seules ou en combinaison.
- Selon une autre caractéristique, cet appareil comporte un dispositif de déclenchement électromagnétique comportant une bobine, cette bobine comportant une première extrémité reliée électriquement à la seconde partie de bilame précitée et une seconde extrémité reliée électriquement à la plage de sortie précitée.
- Selon une caractéristique, cet appareil est un disjoncteur basse tension.
- 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 éclatée d'un dispositif de déclenchement magnétothermique selon l'invention, - Les
figures 2 et 3 sont deux vues en perspective illustrant ce même dispositif selon deux orientations différentes de manière à montrer deux faces opposées de ce dispositif, et - Les
figures 4 et 5 illustrent respectivement la déflexion du bilame pour deux appareils présentant respectivement un faible calibre et un fort calibre, lesdits appareils comportant un dispositif d'assemblage selon l'invention. - Sur les
figures 1 à 3 , on a représenté dispositif de déclenchement dit magnéto-thermique D appartenant à un disjoncteur basse tension, ce dispositif comportant de manière connue en soi, un dispositif de déclenchement thermique T comportant un bilame 1, et un dispositif de déclenchement magnétique M comportant une bobine 2, lesdits dispositifs de déclenchement étant montés en série entre une plage de raccordement dite d'entrée 3 ou amont reliée à la borne d'entrée de l'appareil et une plage de raccordement dite de sortie ou aval 4 reliée électriquement à la borne de sortie de l'appareil.
Tel qu'illustré sur lafigure 1 , cet ensemble magnétothermique comporte un ensemble thermique T et un ensemble magnétique M. Cet ensemble thermique comporte un bilame 1 supporté par un support de bilame 5, tandis que l'ensemble magnétique M comporte une bobine 2 supportée par un fut 6, ces deux ensembles étant supportés par un support isolant 7 destiné à isoler les différentes parties les unes aux autres.
Un tel déclencheur thermique à bilame T est destiné à assurer une protection contre les surcharges, l'échauffement du bilame 1 étant représentatif de l'échauffement de l'appareil ou de l'installation électrique protégée, de façon à déclencher l'appareil de coupure lorsque cet échauffement dépasse un seuil prédéterminé.
Cet échauffement du bilame est réalisé par passage du courant à travers le bilame 1, et, indirectement par passage du courant dans une chaufferette électrique 8 isolée en contact électrique avec le bilame 1. Cette chaufferette 8 en forme de ruban est réalisée en un matériau ayant une résistivité appropriée et est appliquée contre un mince manchon isolant 9 entourant le bilame 1, approximativement entre les deux extrémités de ce dernier.
Le ruban 8 possède une première extrémité 8a qui est électriquement reliée à une plage de raccordement dite d'entrée 3 ou amont menant à une borne d'entrée (non représentée) de courant et une seconde extrémité 8b qui est reliée au bilame 1, par exemple par soudure électrique, en un point particulier du bilame situé à proximité de l'extrémité libre 1a de celui-ci.
Ce bilame est destiné à être fixé sur le support de bilame précité 5, lequel support est destiné à être fixé dans le boîtier de l'appareil. Cette fixation du bilame est réalisée avantageusement par soudure ou brasage.
Cette bobine 2 est constituée par un enroulement comprenant une première extrémité 2a reliée électriquement au bilame 1, et une seconde extrémité 2b reliée électriquement à une plage de raccordement aval 10 dite de sortie reliée à une borne de sortie de l'appareil. - Conformément à l'invention, le bilame 1 est monté traversant à travers une ouverture 5a prévue dans le support de bilame précité 5 de manière à pouvoir être fixé audit support 5 en différents endroits du bilame choisis sur la longueur du bilame 1. Le bilame présente ainsi une première partie 1c située au-dessus du support 5 et située du côté de son extrémité libre 1a, et une seconde partie 1d située en dessous du support 5. On obtient ainsi une position d'encastrement du bilame variable permettant d'obtenir une surface utile 1b du bilame également variable. On notera que cette surface utile du bilame correspond à sa première partie 1a située au-dessus du support 5. L'utilisateur pourra ainsi choisir la longueur de cette surface utile en fonction du calibre de l'appareil, tel que ceci est plus particulièrement illustré sur les
figures 4 et 5 .
La première extrémité 2a de la bobine 2 est reliée électriquement au bilame 1 en une zone située sous la zone de fixation z du bilame 1 sur le support précité 5 tel qu'illustré sur lesfigures 2 et 3 .
Sur lafigure 4 , le bilame 1 correspond à celui utilisé dans un appareil présentant un faible calibre. Sur cette figure, la longueur d'encastrement 1 du bilame 1 par rapport au support 5 est minimale, la zone du bilame située sous le support correspondant sensiblement à la zone nécessaire pour la fixation de la bobine sur le bilame. Dans cette configuration, la déflexion du bilame 1 en cas de défaut électrique d'origine thermique se traduit par une courbure de son extrémité libre 1a pouvant se mesurer par une longueur x correspondant à une composante de cette déflexion, cette composante correspondant à la longueur entre le point de fixation f du bilame 1 sur le support 5 et un point p correspondant à la projection de l'extrémité libre 1a du bilame sur un axe X, cet axe X étant sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du bilame. Cette composante x correspond à la course thermique du bilame. A cette course thermique du bilame correspond une course mécanique de l'actionneur destiné à coopérer avec ce bilame de manière à provoquer le déclenchement de l'appareil de coupure de courant. Sur lafigure 5 , le bilame 1 correspond à celui utilisé dans un appareil présentant un calibre élevé. Sur cette figure, la longueur d'encastrement l est augmentée d'une valeur Y par rapport à celle du bilame de la figure précédente de manière à diminuer la surface utile 1b du bilame 1. L'invention propose donc de prolonger le bilame 1 à travers la partie du support 5 de bilame appelée semelle, en conservant une soudure par exemple au laser entre les deux pièces, puis de souder directement l'extrémité 2a de l'enroulement de la bobine 2 sur la partie 1d non fonctionnelle du bilame, sous ladite semelle.
Ainsi, grâce à l'invention, les fonctions d'encastrement du bilame et de conduction du courant sont séparées
Ainsi, la ligne de courant ne passe plus par la partie d'extrémité du bilame présentant une section diminuée, comme ceci est le cas dans l'art antérieur. Ainsi, la puissance générée par ce sous-ensemble est diminuée.
La hauteur d'encastrement du bilame peut donc être ajustée de manière à obtenir la course thermique souhaitée. Sur les forts courants, le point de fixation du bilame sur son support est remonté en direction de l'extrémité libre du bilame afin de raccourcir la longueur utile du bilame. Sur les faibles courants, ce point de fixation sera descendu afin d'allonger la longueur utile du bilame et augmenter sa course thermique. - Ainsi, une adaptation en fonction du courant est alors possible afin d'obtenir une course thermique constante, ceci permettant d'obtenir une course mécanique constante sur toute la gamme d'un même produit.
Du fait de cette diminution de la puissance générée, il est possible de fabriquer un appareil de protection présentant un calibre plus important à volume constant. - 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.
Claims (6)
- Dispositif d'assemblage d'un bilame (1) et d'une pièce (5) servant de support à ce bilame (1) dans un appareil de coupure de courant, ledit bilame (1) étant relié électriquement par une première extrémité, dite extrémité libre, à une première plage de raccordement dite d'entrée (3), et par une autre extrémité, par laquelle ce bilame est fixé au support précité (5), à une seconde plage de raccordement dite de sortie (4), ce bilame (1) est monté traversant à travers le support précité (5), ledit bilame présentant ainsi une première (1c) et une seconde (1d) partie situées respectivement d'un côté et de l'autre du support précité (5), la première partie située du côté de l'extrémité libre (1a) du bilame (1), correspondant à la surface dite utile (1b) de ce bilame (1), la longueur de cette surface utile (1b) étant variable en fonction de la longueur d'encastrement (I) de ce bilame (1) dans le support (5), caractérisé en ce que le bilame (1) est monté traversant à travers le support précité (5) de manière à pouvoir être fixé en différents endroits de la longueur de ce bilame (1), et en ce que ladite longueur d'encastrement (I) étant déterminée en fonction du calibre de l'appareil afin d'obtenir une course thermique (x) constante, quelque soit le calibre.
- Dispositif d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plage de raccordement électrique (4) dite de sortie, est reliée électriquement à la seconde partie (1d) du bilame (1).
- Dispositif d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fixation du bilame (1) sur le support (5) est réalisé par soudure.
- Appareil de protection électrique comportant un dispositif de déclenchement thermique comportant un bilame (1), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'assemblage du bilame (1) sur son support (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
- Appareil de protection électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de déclenchement électromagnétique comportant une bobine (2), caractérisé en ce que cette bobine (2) comporte une première extrémité (2a) reliée électriquement à la seconde partie de bilame précitée (1d) et une seconde extrémité (2b) reliée électriquement à la plage de sortie précitée (4)
- Appareil de protection électrique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que c'est un disjoncteur basse tension.
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