FR2599195A1 - Current sensor for a static trip - Google Patents

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Abstract

A current sensor 14 includes a moulded plastic dish-shaped receptacle 58 having a central orifice 16. In the receptacle 58 are mounted a current transformer with magnetic circuit 20 and a non-magnetic sensor 22, both coaxially surrounding the orifice 16 while being shrouded in a resin cast in the receptacle 58. The sensor is used in a static trip in order to provide, on the one hand, the measurement signal and, on the other hand, the power supplying the electronic circuits for processing this signal.

Description

CAPTEUR DE COURANT POUR UN DECLENCHEUR STATIQUE
L'invention est relative à un déclencheur statique d'un disjoncteur électrique ayant sur chacun des conducteurs de phase un capteur de courant à tore amagnétique fournissant un signal de faible puissance, représentatif du courant parcourant le conducteur associé et un transformateur de courant à circuit magnétique, traversé par ledit conducteur et portant un enroulement secondaire, ledit déclencheur comprenant un bloc électronique de traitement dudit signal pour émettre un ordre de déclenchement', lors de l'apparition d'un courant de défaut, à un relais de déclenchement, ledit bloc électronique étant alimenté par ledit transformateur de courant.CURRENT SENSOR FOR A STATIC TRIGGER
The invention relates to a static trip device of an electric circuit breaker having on each of the phase conductors a non-magnetic toroid current sensor providing a low power signal, representative of the current flowing through the associated conductor and a magnetic circuit current transformer , crossed by said conductor and carrying a secondary winding, said trip unit comprising an electronic block for processing said signal to issue a trip order ', upon the occurrence of a fault current, to a trip relay, said electronic block being supplied by said current transformer.

Les transformateurs de courant à circuit magnétique engendrent un signal utilisable pour la mesure du courant et pour l'alimentation des circuits électroniques de traitement et du relais de déclenchement. Le fonctionnement est déterminé par la courbe de magnétisation du circuit magnétique, lequel est saturé lorsque le courant dépasse un seuil prédéterminé. Dans la zone où le circuit magnétique n'est pas saturé, le signal délivré par le transformateur de - courant est proportionnel au courant parcourant le conducteur et il peut être utilisé pour la mesure de ce courant. Dès que le circuit magnétique est saturé, le fonctionnement n'est plus linéaire et la mesure est faussée.Il a déjà été proposé de dissocier les fonctions de mesure et d'alimentation en utilisant d'une part un capteur de courant à tore amagnétique, évitant les phénomènes de saturation et un transformateur de courant à circuit magnétique fournissant la puissance d'alimentation nécessaire au déclencheur. Le capteur de courant à tore amagnétique délivre un signal proportionnel à la dérivé du courant d'une grande précision, qui par simple intégration, fournit le signal image du courant parcourant le conducteur primaire L'emploi de deux capteurs indépendants complique le montage et les connexions du déclencheur.Current transformers with magnetic circuits generate a signal which can be used for current measurement and for supplying electronic processing circuits and the trip relay. The operation is determined by the magnetization curve of the magnetic circuit, which is saturated when the current exceeds a predetermined threshold. In the area where the magnetic circuit is not saturated, the signal delivered by the current transformer is proportional to the current flowing through the conductor and it can be used for the measurement of this current. As soon as the magnetic circuit is saturated, the operation is no longer linear and the measurement is falsified. It has already been proposed to dissociate the measurement and supply functions by using, on the one hand, a non-magnetic toroid current sensor, avoiding saturation phenomena and a magnetic circuit current transformer supplying the supply power necessary for the trip unit. The non-magnetic toroid current sensor delivers a signal proportional to the current derivative of great precision, which by simple integration, provides the image signal of the current flowing through the primary conductor The use of two independent sensors complicates the assembly and connections of the trigger.

La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un capteur monobloc à capteur de courant à tore amagnétique et à transformateur de courant circuit magnétique incorporé dans un même ensemble.The present invention aims to allow the production of a one-piece sensor with a non-magnetic core current sensor and a magnetic circuit current transformer incorporated in the same assembly.

Le déclencheur statique selon la présente invention est caractérisé en ce que ledit capteur et ledit transformateur sont disposés coaxialement dans un même réceptacle pour former un ensemble monobloc ayant une ouverture centrale pour le passage dudit conducteur dans l'axe du réceptacle.The static release according to the present invention is characterized in that said sensor and said transformer are arranged coaxially in the same receptacle to form a one-piece assembly having a central opening for the passage of said conductor in the axis of the receptacle.

Le montage du capteur dans le disjoncteur, notamment à boitier moulé ou l'échange du capteur pour un changement de calibre du disjoncteur sont notablement simplifiés par l'ensemble monobloc. I1 suffit en effet d'enfiler le capteur sur le conducteur de phase et de raccorder les conducteurs de sortie du capteur.The mounting of the sensor in the circuit breaker, in particular with a molded case or the exchange of the sensor for a change of size of the circuit breaker are notably simplified by the monobloc assembly. It is indeed sufficient to thread the sensor onto the phase conductor and to connect the output conductors of the sensor.

Selon un développement important de l'invention, le réceptacle constitue également un moule pour la coulée d'une résine d'enrobage. Le réceptacle contenant la résine moulée forme un bloc solide évitant toute détérioration des composants.According to an important development of the invention, the receptacle also constitutes a mold for the casting of a coating resin. The receptacle containing the molded resin forms a solid block preventing any deterioration of the components.

Le tore amagnétique est du type ouvert, constitué par un support flexible portant un enroulement à spires jointives. La forme en tore est obtenue par flexion du support, lors de la mise en place dans le receptacle qui présente un logement torique qui maintient le support avant son enrobage. Le capteur amagnétique comporte d'une manière bien connue un conducteur de retour, lequel est également logé dans le réceptacle, au-dessus du tore pour être solidarisé à ce dernier lors de l'enrobage. Le transformateur de courant à circuit magnétique est en forme de cadre rectangulaire présentant sur une de ses branches une bobine constituant l'enroulement secondaire.Le tore amagnétique et le circuit magnétique sont disposés coaxialement autour d'une ouverture centrale, susceptible d'être traversé par le conducteur de phase qui constitue le conducteur primaire du capteur amagnétique et du transformateur de courant. Les connexions électriques entre les conducteurs de sortie et les bobinages du capteur sont facilitées par la présence de picots solidaires du réceptacle. Les extrémités des conducteurs sont soudées à ces picots de raccordement dans une zone remplie ultérieurement par la résine d'enrobage.The non-magnetic torus is of the open type, constituted by a flexible support carrying a winding with contiguous turns. The toroid shape is obtained by bending the support, when it is placed in the receptacle which has a toroidal housing which holds the support before it is coated. The non-magnetic sensor comprises, in a well known manner, a return conductor, which is also housed in the receptacle, above the torus to be secured to the latter during coating. The magnetic circuit current transformer is in the form of a rectangular frame having on one of its branches a coil constituting the secondary winding. The non-magnetic toroid and the magnetic circuit are arranged coaxially around a central opening, capable of being traversed by the phase conductor which constitutes the primary conductor of the non-magnetic sensor and of the current transformer. The electrical connections between the output conductors and the sensor windings are facilitated by the presence of pins integral with the receptacle. The ends of the conductors are soldered to these connection pins in an area subsequently filled with the coating resin.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné a titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation d'un capteur selon l'invention - la figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant le réceptacle du capteur - la figure 4 est une vue du tore magnétique bobiné - la figure 5 est une vue en élévation du transformateur de courant à circuit magnétique - la figure 6 est une vue partielle en coupe du capteur selon l'invention, montrant le systeme de connexion des conducteurs de sortie ;; - la figure 7 montre le schéma électrique unipolaire d'un disjoncteur à déclencheur statique selon 11 invention. Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and represented in the appended drawing in which - FIG. 1 is a view in elevation of a sensor according to the invention - Figure 2 is a section along the line II-II of Figure 1 - Figure 3 is a view similar to that of Figure 1, showing the receptacle of the sensor - Figure 4 is a view of the wound magnetic core - Figure 5 is an elevation view of the current transformer with magnetic circuit - Figure 6 is a partial sectional view of the sensor according to the invention, showing the connection system of the output conductors ;; - Figure 7 shows the unipolar electrical diagram of a circuit breaker with static release according to the invention.

Sur les figures, un conducteur de phase 10 d'un disjoncteur électrique 12 traverse une ouverture centrale 16 d'un capteur désigné par le repère général 14. Le capteur 14 comporte d'une part un transformateur de courant 18 à circuit magnétique 20 et d'autre part un capteur de courant 22 à tore amagnétique 24. Le capteur amagnétique délivre un signal à un bloc de traitement électronique 26 qui émet un ordre de déclenchement appliqué à un relais 28 du disjoncteur 12, lorsque le signal dépasse des seuils prédéterminés . Le transformateur de courant 18 fournit l'énergie d'alimentation du bloc électronique 26 et du relais de déclenchement 28. L'ensemble constitue un déclencheur statique à alimentation séparée d'un type bien connu des spécialistes.In the figures, a phase conductor 10 of an electric circuit breaker 12 passes through a central opening 16 of a sensor designated by the general reference 14. The sensor 14 comprises on the one hand a current transformer 18 with magnetic circuit 20 and d on the other hand a current sensor 22 with a non-magnetic torus 24. The non-magnetic sensor delivers a signal to an electronic processing block 26 which emits a tripping order applied to a relay 28 of the circuit breaker 12, when the signal exceeds predetermined thresholds. The current transformer 18 supplies the power supply for the electronic unit 26 and the trip relay 28. The assembly constitutes a static trip device with separate supply of a type well known to specialists.

En se reportant plus particulièrement aux figures- 4 à 6, on voit que le capteur amagnétique 22 comporte un tube de support flexible 30 en une matière synthétique isolante portant un bobinage 32 à spires jointives régulièrement réparties sur toute la longueur du support 30. Le capteur amagnétique 22 comporte un conducteur de retour 34 dont les extrémités sont soudées à des picots de raccordement 36, 38. Les extrémités du bobinage 32 sont soudées d'une marnière analogue respectivement aux picots 36 et à un picot 40. Le transformateur de courant 18 comprend le circuit magnétique 20, en forme de cadre retangulaire, dont l'une des branches porte un bobinage 42, dont les extrémités sont soudées à des picots de raccordement 44, 46.Aux picots 38, 40, sont soudés des conducteurs de sortie 50, 52, du capteur amagnétique 22 et aux picots 44, 46, sont soudés des conducteurs de sortie 54, 56, du transformateur de courant 18. La section de fer du circuit magnétique 20 varie en fonction du calibre du disjoncteur.Referring more particularly to FIGS. 4 to 6, it can be seen that the non-magnetic sensor 22 comprises a flexible support tube 30 made of an insulating synthetic material carrying a coil 32 with contiguous turns regularly distributed over the entire length of the support 30. The sensor non-magnetic 22 comprises a return conductor 34, the ends of which are welded to connection pins 36, 38. The ends of the winding 32 are welded with a hinge similar to pins 36 and a pin 40 respectively. The current transformer 18 comprises the magnetic circuit 20, in the form of a retangular frame, one of the branches of which carries a coil 42, the ends of which are welded to connection pins 44, 46. To the pins 38, 40, are output conductors 50, 52, of the non-magnetic sensor 22 and the pins 44, 46, are welded output conductors 54, 56, of the current transformer 18. The iron section of the magnetic circuit 20 varies according to the caliber d u circuit breaker.

Le capteur amagnétique 22 et le tranformateur de courant 18 sont tous deux logés dans un réceptacle 58 en matière plastique moulée en forme de cuvette présentant une ouverture centrale 16. Le fond du réceptacle 58 comporte un logement circulaire 60 dans lequel est logé le capteur amagnétique 22. La circonférence du logement circulaire 60 correspond sensiblement à la longueur du support 30 de façon à abouter sensiblement les extrémités de ce support 30, lors de la mise en place dans le logement 60. Le logement 60 impose au support 30 une forme torique, ainsi qu'au conducteur de retour 34, posé sur le tore amagnétique 24. Le logement circulaire 60 entoure coaxialement l'ouverture centrale 16 du réceptacle 58. Le réceptacle 58 comporte un deuxième logement 62, susceptible de recevoir à emboîtement le transformateur de courant 18.Le logement 62 est disposé coaxialement à l'ouverture 16 qu'il encadre en étant légèrement décalé dans la direction axiale, par rapport au logement circulaire 60. Les picots 36, 38, 40 ; 44, 46, sont insérés dans des trous borgnes 66, de la paroi du réceptacle 58, le raccordement à ces picots étant réalisé, soit après la mise en place du capteur 22 et du transformateur 18 ou éventuellement à l'extérieur du réceptacle 58.The non-magnetic sensor 22 and the current transformer 18 are both housed in a receptacle 58 made of plastic molded in the shape of a bowl having a central opening 16. The bottom of the receptacle 58 comprises a circular housing 60 in which is housed the non-magnetic sensor 22 The circumference of the circular housing 60 corresponds substantially to the length of the support 30 so as to substantially abut the ends of this support 30, when it is placed in the housing 60. The housing 60 imposes on the support 30 a toric shape, thus than to the return conductor 34, placed on the non-magnetic torus 24. The circular housing 60 coaxially surrounds the central opening 16 of the receptacle 58. The receptacle 58 comprises a second housing 62, capable of receiving the current transformer 18 in interlocking fashion. The housing 62 is arranged coaxially with the opening 16 which it frames while being slightly offset in the axial direction, relative to the circular housing 60 The pins 36, 38, 40; 44, 46, are inserted in blind holes 66, of the wall of the receptacle 58, the connection to these pins being made, either after the positioning of the sensor 22 and of the transformer 18 or possibly outside of the receptacle 58.

Le réceptacle 58 présente un fond supérieur ouvert 64, permettant la coulée d'une résine d'enrobage, le réceptacle 58 constituant un moule si l'on prend soin de le disposer de la manière représentée à la figure 2 dans la position d'orientation du fond ouvert 64 vers le haut. On voit sur. cette figure 2 que le capteur 22 et le tranformateur 18 sont totalement à l'intérieur du réceptacle 58 en forme de cuvette, ainsi que les.picots et les fils de connexion. Après remplissage du réceptacle 58 par la résine d'enrobage, seuls les conducteurs de sortie 50 à 56 sortent du bloc constitué par le réceptacle 58 et la résine, ce bloc présentant une ouverture centrale 16 pour le passage du conducteur de phase 10. L'enrobage assure la protection mécanique et électrique des composants du capteur 14, lequel peut être préfabriqué et stocké en vue du montage dans un disjoncteur.The receptacle 58 has an open upper bottom 64, allowing the casting of a coating resin, the receptacle 58 constituting a mold if care is taken to arrange it as shown in FIG. 2 in the orientation position from the open bottom 64 upwards. We see on. FIG. 2 shows that the sensor 22 and the transformer 18 are completely inside the receptacle 58 in the form of a bowl, as well as the pins and the connection wires. After filling of the receptacle 58 with the coating resin, only the output conductors 50 to 56 leave the block constituted by the receptacle 58 and the resin, this block having a central opening 16 for the passage of the phase conductor 10. The coating provides mechanical and electrical protection of the components of the sensor 14, which can be prefabricated and stored for mounting in a circuit breaker.

L'invention s'étend bien entendu aux variantes de réalisation, notamment à celles dans laquelle la forme du support amagnétique 30 ou du circuit magnétique 20 serait différente ou celle encore dans laquelle la position respective du capteur amagnétique 22 et du transformateur de courant 18 à l'intérieur du réceptacle 58 serait différente. The invention naturally extends to alternative embodiments, in particular to those in which the shape of the non-magnetic support 30 or of the magnetic circuit 20 would be different or that in which the respective position of the non-magnetic sensor 22 and of the current transformer 18 to the interior of receptacle 58 would be different.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Déclencheur statique d'un disjoncteur électrique ayant sur chacun des conducteurs de phase (10) un capteur de courant (22) à tore amagnétique (24) fournissant un signal de faible puissance, représentatif du courant parcourant le conducteur (10) associé et un transformateur de courant (18) à circuit magnétique (20) traversé par ledit conducteur (10) et portant un enroulement secondaire (42), ledit déclencheur comprenant un bloc électronique (26) de traitement dudit signal pour émettre un ordre de déclenchement, lors de l'apparition d'un courant de défaut à un relais de déclenchement, ledit bloc électronique étant alimenté par ledit transformateur de courant (18), caractérisé en ce que ledit capteur (22) et ledit transformateur (18) sont disposés coaxialement dans un même réceptacle (58) pour former un ensemble monobloc ayant une ouverture centrale (16) pour le passage dudit conducteur (10) dans l'axe du réceptacle.1. Static trip unit of an electrical circuit breaker having on each of the phase conductors (10) a current sensor (22) with non-magnetic toroid (24) providing a low power signal, representative of the current flowing through the associated conductor (10) and a current transformer (18) with a magnetic circuit (20) crossed by said conductor (10) and carrying a secondary winding (42), said trigger comprising an electronic unit (26) for processing said signal to issue a trigger order, during the occurrence of a fault current at a trip relay, said electronic unit being supplied by said current transformer (18), characterized in that said sensor (22) and said transformer (18) are arranged coaxially in a same receptacle (58) to form a one-piece assembly having a central opening (16) for the passage of said conductor (10) in the axis of the receptacle. 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réceptacle (58) en forme de cuvette aplatie à fond ouvert (64) perpendiculaire audit axe, constitue un moule d'une résine d'enrobage dudit capteur (22) et du transformateur (18) de courant.2. Trigger according to claim 1, characterized in that said receptacle (58) in the form of a flattened bowl with open bottom (64) perpendicular to said axis, constitutes a mold of a resin for coating said sensor (22) and the transformer. (18) of current. 3. Déclencheur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit réceptacle (58) est en matière plastique moulée et est quasi rempli par la résine d'enrobage après mise en place dudit capteur (22) et dudit transformateur (18) dont seuls les fils de connexion (50, 56) sortent du bloc constitué par le réceptacle et la résine durcie.3. Trigger according to claim 2, characterized in that said receptacle (58) is made of molded plastic and is almost filled with the coating resin after positioning of said sensor (22) and said transformer (18) of which only the connection wires (50, 56) exit from the block constituted by the receptacle and the hardened resin. 4. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur (22) comporte un support flexible (30) amagnétique ouvert, sur lequel est bobiné régulièrement l'enroulement secondaire (32) et que ledit réceptacle (58) présente dans le fond fermé un logement (60) annulaire recevant et maintenant ledit support flexible en forme de tore.4. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that said sensor (22) comprises a flexible non-magnetic support (30) open, on which the secondary winding (32) is regularly wound and that said receptacle (58) has in the closed bottom an annular housing (60) receiving and holding said flexible toroid-shaped support. 5. Déclencheur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit capteur (22) comporte une spire de retour (34) logée dans ledit logement annulaire (60).5. Trigger according to claim 4, characterized in that said sensor (22) comprises a return turn (34) housed in said annular housing (60). 6. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce- que ledit transformateur de courant (18) comporte un circuit magnétique (20) en forme de cadre rectangulaire, dont l'une des branches porte une bobine (42) constituant l'enroulement secondaire et que ledit réceptacle (38) présente un logement rectangulaire (62) recevant ledit circuit magnétique (20) et la bobine associée (42).6. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that said current transformer (18) comprises a magnetic circuit (20) in the form of a rectangular frame, one of the branches of which carries a coil (42) constituting the secondary winding and that said receptacle (38) has a rectangular housing (62) receiving said magnetic circuit (20) and the associated coil (42). 7. Déclencheur selon -l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur et ledit transformateur (18) sont juxtaposés avec un faible décalage dans la direction axiale du réceptacle (58).7. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that said sensor and said transformer (18) are juxtaposed with a slight offset in the axial direction of the receptacle (58). 8. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réceptacle (58) porte des picots (36, 40 ; 44, 46) métalliques auxquels sont raccordés les extrémités des enroulements secondaires dudit capteur (22) et dudit transformateur (18) et les fils (50, 56) de connexion externe. 8. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that said receptacle (58) carries metal pins (36, 40; 44, 46) to which the ends of the secondary windings of said sensor (22) and said transformer are connected. (18) and the wires (50, 56) for external connection.
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