FR2635911A1

FR2635911A1 - Module auxiliaire - dispositif de commande pour disjoncteur en boitier moule

Info

Publication number: FR2635911A1
Application number: FR8904137A
Authority: FR
Inventors: Ronald Richard Russell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-03-02
Also published as: JPH01303014A; DE3909576A1; BR8901520A; IT8919963A0; CA1304112C; IT1228782B; US4833563A

Abstract

Un ensemble intégré de protection est un disjoncteur 10 qui comprend une protection de base contre les surcharges ainsi que des auxiliaires électriques pouvant être sélectionnés. Un couvercle auxiliaire d'accès 13 en matériau plastique, fixé au couvercle 12 de l'ensemble intégré de protection, assure la protection des composants auxiliaires que renferme le couvercle contre l'environnement. La combinaison d'un dispositif de commande de déclenchement en cas de surcharge et d'un module d'auxiliaires multiples est soit installée sur place, soit montée en usine à l'intérieur de l'ensemble intégré de protection. Un module auxiliaire - dispositif de commande est sélectionné pour des combinaisons différentes des fonctions auxiliaires.

Description

La présente invention concerne un module

auxiliaire - dispositif de commande pour disjoncteur en boî-

tier moulé.

La tendance dans l'industrie de la protection des circuits est actuellement axée sur la protection complète des circuits, laquelle s'obtient en ajoutant un appareil de

protection supplémentaire aux dispositifs courants de pro-

tection contre les surcharges, tels que les disjoncteurs en boîtier moulé. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 622 444 décrit un accessoire qui peut être monté sur place à l'intérieur d'un disjoncteur sans gêner l'intégrité de ses

composants internes. Cela est effectué en montant les acces-

soires dans un évidement ménagé dans le couvercle de

l'enceinte du disjoncteur.

Un dispositif électronique de commande de déclen-

chement, monté à l'intérieur de l'enceinte du disjoncteur,

est décrit dans le brevet des Etats-Unis 4 679 019. Ce dis-

positif de commande du disjoncteur répond à des signaux de déclenchement produits par un ensemble électronique de

déclenchement entièrement contenu dans une puce à semi-

conducteur telle que celle décrite dans le brevet des Etats-

-- 2 6--59

-2- Unis d'Amérique n 4 589 052. Le développement d'un disposiL

tif combiné de commande de déclenchement tant pour la pro-

tection contre les surcharges que pour une fonction auxi-

liaire est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 700 161. Les brevets des Etats-Unis venant d'être cités, qui représentent l'état de pointe de la technique des dispositifs de protection des circuits, sont incorporés ici

à titre de référence.

Un ensemble auxiliaire de déclenchement en dériva-

tion permet au mécanisme de manoeuvre du disjoncteur d'être

articulé pour séparer les contacts du disjoncteur, en géné-

ral dans le but d'exécuter une fonction de déclenchement

pour la commande et pour la protection d'un système élec-

trique. Un tel ensemble auxiliaire est décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 133 867. Un ensemble auxiliaire à commutateur permet à l'opérateur de déterminer les conditions de "marche" ou d'"arrêt" des contacts d'un disjoncteur en boîtier moulé à un endroit

situé à distance au moyen d'une alarme audible ou d'un dis-

positif de visualisation. Un tel ensemble auxiliaire à com-

mutateur est décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 133 868. Les deux demandes de brevet venant

d'être mentionnées sont incorporées ici à titre de réfé-

rence. On trouve un exemple d'un circuit de libération à manque de tension dans la demande de brevet du Royaume-Uni n 2 033 177A. Le circuit décrit dans cette demande applique une impulsion initiale élevée de courant à la bobine de libération à manque de tension afin d'entraîner le plongeur à l'encontre de la sollicitation exercée par un puissant ressort de compression et utilise une résistance de charge

pour limiter à une faible valeur le courant de maintien cir-

culant dans la bobine de libération à manque de tension. On pense que la chaleur dégagée à l'intérieur de ce circuit ne permet pas de le renfermer dans les confins de l'enceinte du - 3 - disjoncteur.

Un exemple plus récent de la combinaison d'un dis-

positif de commande de déclenchement pour surcharge et d'un ensemble à auxiliaires multiples est décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 133 869, combinaison qui nécessite un évidement séparé de montage à l'intérieur du couvercle du disjoncteur pour contenir la plaquette à circuits imprimés qui comporte les circuits auxiliaires de commande. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n

163 589 décrit une telle combinaison d'un dispositif de com-

mande du déclenchement pour surcharge et d'un ensemble à auxiliaires multiples dans laquelle la plaquette à circuits imprimés et l'ensemble auxiliaire - dispositif de commande sont tous deux contenus dans le même évidement de montage à l'intérieur du couvercle du disjoncteur. Ces deux demandes de brevet des Etats-Unis d'Amérique sont incorporées ici à

titre de référence.

La présente invention concerne un ensemble intégré

de protection qui comporte une protection contre les sur-

charges et assure une fonction auxiliaire à l'intérieur d'une enceinte commune, contient un couvercle auxiliaire pour accéder aux composants auxiliaires sélectionnés afin de permettre le montage sur place des modules auxiliaires. La combinaison d'un module auxiliaire - dispositif de commande assure la protection contre les surcharges en même temps que les fonctions de libération pour manque de tension et/ou de

déclenchement en dérivation et est disposée avec la pla-

quette à circuits imprimés contenant le circuit de commande des auxiliaires à l'intérieur d'une partie de l'enceinte. Il

faut un module séparé pour la protection contre les sur-

charges avec la protection contre le manque de tension;

pour la protection contre les surcharges avec un déclenche-

ment en dérivation; et pour la protection contre les sur-

charges avec le déclenchement en dérivation ainsi qu'avec la

protection contre les manques de tension.

- 4 - La présente invention sera bien comprise lors de

la description suivante faite en liaison avec les dessins

d'accompagnement, dans lesquels: la figure 1 est un vue en perspective de dessus d'un disjoncteur intégré en boîtier moulé contenant les fonctions auxiliaires sélectionnées; la figure 2 est une vue éclatée en perspective de dessus du disjoncteur intégré de la figure 1 avant montage de la combinaison du dispositif de commande et du module auxiliaire selon la présente invention; la figure 3 est une vue en plan du disjoncteur

intégré à boîtier moulé, une partie du couvercle étant enle-

vée pour montrer le mécanisme de manoeuvre du disjoncteur et

la combinaison du dispositif de commande et du module auxi-

liaire; la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation du circuit électrique contenu dans la plaquette à circuits imprimés du module auxiliaire - dispositif de commande de la figure 2; la figure 5 est un schéma d'un mode de réalisation

supplémentaire du circuit électrique contenu dans la pla-

quette à circuits imprimés sur la combinaison formée par le dispositif de commande et le module auxiliaire de la figure 2;

la figure 6 est un schéma de circuit des compo-

sants à l'intérieur du circuit de la figure 4; et

la figure 7 est un schéma de circuit des compo-

sants contenus dans le schéma de circuit de la figure 5.

En figure 1, on a représenté un disjoncteur inté-

gré 10 comprenant un bottier 11 en matériau plastique moulé et un couvercle 12 en matériau plastique moulé, un couvercle auxiliaire 13 étant fixé au couvercle du disjoncteur par des

vis 14. Le boîtier comprend une fente de câblage 18 qui per-

met le raccordement extérieur à un commutateur ou à une

alarme situés à distance. La poignée 19 de manoeuvre du dis-

joncteur s'étend vers le haut à partir d'une fente d'accès qui est ménagée dans un cache-entrée 9 du couvercle. Un bouchon d'étalonnage 15, tel que celui décrit dans la

demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 728 914, bre-

vet qui est incorporé ici à titre de référence, est monté à l'intérieur du couvercle auxiliaire. Une paire de portes auxiliaires 16, 17 est formée dans le couvercle auxiliaire pour permettre l'accès à la combinaison 31 formée par un dispositif électromagnétique de commande et des auxiliaires

multiples, qu'on désignera ci-après par "module auxiliaire -

dispositif de commande" contenu dans l'évidement 40, repré-

senté en figure 2. Toujours en liaison avec la figure 2, le bouchon d'étalonnage 15 est monté dans un évidement 23 ménagé dans le couvercle auxiliaire 13 et ce couvercle est

fixé à celui du disjoncteur par les vis 14, des trous tra-

versants 24 et des ouvertures filetées 25. L'accès au bou-

chon d'étalonnage à des fins d'étalonnage est effectué au

moyen d'un trou 21.

L'ensemble de déclenchement pour le disjoncteur intégré 10 est contenu dans une plaquette 27 à circuits imprimés qui est placée dans un évidement 26. Le bouchon d'étalonnage 15 qui-est inséré dans son évidement effectue la connexion avec la plaquette à circuits imprimés au moyen de broches 28 en saillie sur la plaquette et d'embases 29 formées sur le fond du bouchon. Un commutateur auxiliaire 22 est placé à l'intérieur d'un évidement 8 pour commutateur et est semblable à celui décrit dans la demande de brevet des

Etats-Unis d'Amérique n 133 868 mentionnée ci-dessus.

Lorsque le commutateur auxiliaire et la plaquette à circuits imprimés de l'ensemble de déclenchement ont été montés dans

leurs évidements appropriés, le module auxiliaire -

dispositif de commande 31 est alors installé dans

l'évidement 40. Le module auxiliaire - dispositif de com-

mande comporte un logement 32 dans lequel la bobine 35 du module auxiliaire - dispositif de commande est enfermée et - 6 -

qui contient en outre un plongeur 36 et un ressort de plon-

geur 41 qui projette le plongeur dans une position de

déclenchement vers l'avant à l'encontre de la force de main-

tien fournie par la bobine excitée 35 du module auxiliaire -

dispositif de commande. Le module auxiliaire - dispositif de commande est semblable à l'ensemble auxiliaire - dispositif de commande décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 163 589 dans laquelle un verrou 37 de disposi-

tif de commande du déclenchement est fixé en pivotement au logement 32. Un crochet 38 formé à une extrémité du verrou

coopère avec le mécanisme de manoeuvre du disjoncteur repré-

senté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 700 161 mentionné cidessus, selon une manière qu'on va décrire en détail. Le fonctionnement du module auxiliaire - dispositif de commande est semblable à celui décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 4 641 117 et 4 679 019, brevets qu'on incorpore ici à titre de référence. Le module auxiliaire dispositif de commande comprend une plaquette à circuits imprimés 33 qui contient les composants nécessaires au fonctionnement de sa bobine 35 et est connecté à deux axes 30 en saillie sur la plaquette à circuits imprimés 27 de l'ensemble de déclenchement au moyen de connecteurs plats 59 qui sont reliés à la plaquette à circuits imprimés 33 du module auxiliaire - dispositif de commande. Une paire de fils 34 relie le module auxiliaire - dispositif d'actionnement à une source de tension lorsqu'on désire une

protection contre les manques de tension et une paire sépa-

rée de fils 60 est reliée à une source de tension lorsqu'on souhaite la fonction de déclenchement en dérivation. La bobine 35 du module auxiliaire - dispositif de commande est reliée intérieurement à la plaquette 33 au moyen d'une paire

séparée de fils 67, comme cela est indiqué.

On représente en figure 3 le module auxiliaire -

dispositif de commande 31 alors qu'il est placé dans l'évidement 40 ménagé dans le disjoncteur intégré 10, une - 7 - partie de la plaquette à circuits imprimés 33 du module auxiliaire - dispositif de commande, le logement 32 du module auxiliaire - dispositif de commande et le couvercle auxiliaire 13 étant enlevés pour montrer l'interaction entre le module auxiliaire - dispositif de commande et le disposi- tif mécanique de commande 50 qui est assis dans le boîtier

11 du disjoncteur intégré. Le mécanisme de manoeuvre du dis-

joncteur intégré, représenté dans ses grandes lignes par la référence 53, comprend un berceau 54 ayant un crochet 55 formé à l'une de ses extrémités, lequel est maintenu par un verrou primaire 56. Un ensemble 57 à verrou secondaire empêche que le verrou primaire ne libère le berceau tant que le verrou secondaire n'est pas déplacé. Une patte 58 s'étendant à partir du verrou secondaire est mise en oeuvre par le fonctionnement du dispositif mécanique de commande 50 de manière à déplacer le verrou secondaire et donc articuler le mécanisme de manoeuvre du disjoncteur en réponse à un ordre de déclenchement, de la façon suivante. Le passage du

courant électrique est détecté par une paire de transforma-

teurs de courant 47, 48 qui sont placés à l'avant de bornes de charge 51, 52. Les transformateurs de courant sont reliés à la plaquette à circuits imprimés 27 de l'ensemble de déclenchement (figure 2) au moyen de conducteurs 49. Un levier de manoeuvre 46 est assis dans le boîtier 11 et est relié au bras 44 de support du verrou dans l'évidement 40 du module auxiliaire - dispositif de commande au moyen d'un bras de connexion 45. L'axe 43 du verrou est maintenu par le verrou 37 du dispositif de commande du déclenchement, lequel

est à son tour contrôlé par la position du bras 39 du dispo-

sitif de commande du déclenchement qui s'étend à travers une

paroi latérale 42 du logement 32 du module auxiliaire -

dispositif de commande. Le bras 39 du dispositif de commande du déclenchement est en interface avec le plongeur 36 de la façon suivante. Lorsque le courant du circuit dépasse une valeur prédéterminée, le courant de maintien circulant dans - 8 - la bobine 35 du module auxiliaire dispositif de commande est interrompu, ce qui permet au plongeur 36 d'être propulsé sous l'effet de la sollicitation du ressort de plongeur (figure 2) et de faire tourner le verrou 37 du dispositif de commande du déclenchement dans le sens des aiguilles d'une

montre afin de dégager le verrou de son axe 43.

Lorsque la fonction de déclenchement par manque de tension est souhaitée en même temps que la protection contre les surcharges, le circuit décrit en 33A de la figure 4 est incorporé dans la plaquette à circuits imprimés 33 du module

auxiliaire - dispositif de commande qu'on a représenté anté-

rieurement en figures 2 et 3. La bobine 35 du module auxiliaire dispositif de commande est connectée au circuit 33A au moyen de bornes T5, T6 et est reliée à la source de tension à distance par les conducteurs 34 au moyen de bornes T1, T2. Le circuit de commande 61 pour manque de tension est semblable à celui décrit dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique n 133 869 mentionnée ci-dessus et fournit un courant de maintien à la bobine 35 jusqu'à ce que la tension présente aux bornes T1, T2 chute à une valeur prédéterminée, instant auquel le courant de maintien est interrompu et la fonction de déclenchement est amorcée,

comme on l'a décrit précédemment. La fonction de déclenche-

ment pour surcharge est assurée par le circuit de commande 62 pour surcharge qui agit mutuellement avec le circuit de

commande 61 pour manque de tension au moyen d'un opto-isola-

teur 63 constitué d'une diode électroluminescente D1 et d'un phototransistor QI. Le circuit de commande pour surcharge est relié à la plaquette à circuits imprimés 27 de l'ensemble de déclenchement (figure 2) au moyen de bornes T3, T4, qui comprennent les connecteurs de bord 59. Les connecteurs de bord sont reliés à la plaquette à circuits imprimés 27 de l'ensemble de déclenchement (figure 2) au

moyen des broches 30, comme on l'a décrit précédemment.

Le fonctionnement du circuit de commande 61 pour

- 9 --

manque de tension est le mieux décrit en liaison avec le circuit détaillé 33A' représenté en figure 6. Le circuit de

commande 61 invalide la bobine 35 du module auxiliaire -

dispositif de commande qui est connectée dans le circuit au moyen des bornes T5, T6 lorsque la tension entre les bornes T1, T2 tombe au dessous d'une valeur prédéterminée pendant une durée prédéterminée. Une source extérieure de tension (non représentée) est appliquée aux bornes T1, T2 via les conducteurs 34 (figure 4), d'o la fourniture d'un courant dans des résistances R0, R1 de limitation du courant et un

redresseur constitué de diodes D3-D6. Une sortie de redres-

seur est reliée à un bus positif 70 et l'autre sortie du redresseur est connectée à un bus négatif 71. Une varistance Z1 est montée entre les bornes par l'intermédiaire de la résistance R0 de manière à protéger le circuit de commande pour manque de tension contre les pointes de tension. La bobine 35 est montée entre le bus positif et le drain d'un transistor à effet de champ FET1, la source du transistor étant reliée au bus négatif par l'intermédiaire d'une diode D8 et de résistances R2, R9. Une diode de retour D7 sert à faire circuler le courant pour le ramener dans la bobine auxiliaire de manque de tension lorsque le transistor FET1 est non conducteur. Une broche 7 de sortie d'un comparateur 68 est reliée à la grille du transistor FET1 et une broche 6 du comparateur est reliée à la source du transistor par l'intermédiaire d'une résistance R3 et d'une diode D9. La broche d'entrée 6 est reliée au bus négatif par l'intermédiaire d'un condensateur C1. La broche d'entrée 5 du comparateur est reliée au point médian d'un diviseur de tension de test constitué de résistances R6-R9. Le circuit hâcheur constitué essentiellement du transistor FET1 et du comparateur, commande le courant appliqué à la bobine 35 de la manière suivante. Lorsque le transistor FET1 est à l'état non conducteur, la broche d'entrée 5 du comparateur est à une tension de 2 volts à la jonction des résistances R7 et

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R8. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C1 est inférieure à 2 volts, la broche 7 du comparateur est à

l'état "Haut" rendant conducteur le transistor FET1 et per-

mettant au courant de maintien de circuler dans la bobine 35. Lorsque le transistor FET1 est conducteur, le courant du

circuit traversant la diode D8 développe une tension propor-

tionnelle entre les bornes de R2 et R9. Le condensateur C1 se charge à cette tension par l'intermédiaire de la diode D9

et de la résistance R3. La diode D8, en série avec la résis-

tance R2, fournit la compensation de tension et de tempera-

ture pour la diode D9 alors que la résistance R3 fournit un

retard de courte durée pendant le cycle de charge du conden-

sateur C1 de sorte que le comparateur ne se coupe pas préma-

turément par suite de l'apparition d'une pointe de courant pendant la récupération inverse de la diode D7. Pour des valeurs sélectionnées de R2 et R9 à une intensité de 30 milliampères, la tension développée entre R2 et R9 est approximativement de 3 volts. La tension aux bornes de la

résistance R9 s'ajoute à la tension aux bornes de la résis-

tance R8 pour polariser la broche d'entrée 5 du comparateur 68 à une valeur d'environ 3 volts. Lorsque le courant du

circuit dépasse 30 milliampères, le condensateur C1 se char-

gera à une tension supérieure à 3 volts, entraînant la broche de sortie 7 du comparateur à l'état "Bas", d'o la mise à l'état de non conduction du transistor FET1. Lorsque le transistor FET1 est non conducteur, la tension à la broche d'entrée 5 revient à la valeur de référence de 2

volts. Avec une tension de 3 volts aux bornes du condensa-

teur C1, la sortie du comparateur ne peut passer à l'état "Haut" tant que la tension aux bornes de C1 n'a pas chuté à une valeur inférieure à 2 volts. Le condensateur C1 ne peut que se décharger dans la résistance R4 qui est reliée à la broche 1 de sortie 1 d'un second comparateur 69, qui est à l'état "Bas". On choisit la valeur de la résistance R4 de manière à fournir un retard fixe pour que le condensateur C1

- i1 -

chute jusqu'à 2 volts, d'o l'établissement d'un temps hors-

conduction pour le transistor FET1. Le courant traversant la bobine auxiliaire de manque de tension est agencé de manière à provoquer la non conduction à une intensité d'environ 30 milliampères. La diode D7 fait alors circuler l'énergie em- magasinée dans l'inductance de la bobine du module auxiliaire - dispositif de commande de manière à maintenir le courant à une valeur suffisamment élevée pour empêcher que le ressort 41 du plongeur 36 (figure 2) ne le propulse vers l'avant. Le courant du circuit traversant la bobine

décroît jusqu'à environ 20 milliampères après un retard pré-

déterminé qui est fonction des propriétés inductive et résistive de la bobine. On choisit la résistance R4 de manière à décharger le condensateur C1 de 3 volts à 2 volts

dans le même retard prédéterminé. A l'issue du retard prédé-

terminé, la borne 7 de sortie du comparateur 68 passe au niveau "Haut", provoquant la répétition du processus venant d'être décrit. Si la tension appliquée aux bornes T1, T2 tombe à tout moment au dessous d'une valeur prédéterminée, la broche 1 de sortie du second comparateur 69 passe au niveau "Haut", d'o la charge du condensateur C1 jusqu'à la tension du rail positif du second comparateur, ce qui entraîne, à son tour, la broche 7 de sortie du comparateur 68 au niveau "Bas" pour rendre non conducteur le transistor FET1. Lorsque la tension entre les bornes T1, T2 augmente, la broche 1 de sortie du second comparateur est au niveau "Bas", provoquant la décharge du condensateur C1 dans la résistance R4. Dès que la tension aux bornes du condensateur C1 décroît jusqu'à 2 volts, le transistor FET1 est rendu

conducteur et le processus décrit antérieurement se répète.

Les résistances Ro10, R11 montées entre les bus positif et négatif 70, 71 en combinaison avec un second condensateur C2, monté entre les bornes de la résistance R11, forment un circuit simple de prise de moyenne, produisant une tension de sortie approximativement constante aux bornes de C2. La

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tension aux bornes de C2 détermine la valeur de tension au-

dessus de laquelle le courant du circuit est appliqué à la bobine du module auxiliaire - dispositif de commande, valeur qui est définie ici comme valeur de "réponse" et au dessous de laquelle le courant traversant la bobine sera interrompu,

ce qu'on définit ici par valeur de "chute". En fonctionne-

ment, la valeur moyenne établie aux bornes du condensateur

C2 est appliquée à la broche 2 d'entrée du second compara-

teur 69 par l'intermédiaire d'une résistance R5 de limita-

tion du courant. La résistance R5 limite le courant entrant dans la broche 2 lorsque la tension aux bornes de C2 dépasse la tension du rail positif appliquée au second comparateur 69 à la broche 8. La broche 3 d'entrée du-second comparateur est réglée à environ 7 volts par le diviseur de tension de référence R6-R9 qui détermine la tension apparaissant au point de connexion entre R6 et R7. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C2 est inférieure à 7 volts, la broche 1 de sortie du second comparateur 69 passe au niveau "Haut", provoquant l'interruption du courant traversant la bobine du module auxiliaire - dispositif de commande par le premier comparateur 68. Inversement, lorsque la tension aux bornes de C2 est supérieure à 7 volts, la borne 1 du second

comparateur est au niveau "Bas", ce qui permet au compara-

teur 68 d'appliquer la tension de mise en conduction à la grille du transistor FET1, lequel appliquera le courant à la bobine. La résistance R12, la diode zéner D10, le transistor Q3 et le condensateur C3 servent à réguler la tension à l'émetteur de Q3 de la manière suivante. Une résistance R12 et une diode zéner D1o établissent une tension de référence pour la base d'un transistor Q3 qui, à son tour, fournit une tension régulée de sortie à l'émetteur de Q3, laquelle est appliquée à la jonction de la broche 8 du second comparateur

69 et de la résistance R6. La résistance R12 et le collec-

teur de Q3 sont reliés à un côté d'un condensateur de sto-

ckage C4. Le circuit de commande 61 pour manque de tension

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nécessite une valeur relativement faible du courant à l'état constant, de l'ordre de 1 milliampère, pour maintenir le fonctionnement des dispositifs électroniques discrets, tels

que le transistor FET1, les comparateurs 68, 69 et le tran-

sistor Q3. Une valeur plus élevée du courant, de l'ordre de milliampères, est appliquée à la bobine du module auxiliaire - dispositif de commande afin de produire un flux magnétique suffisant pour maintenir le plongeur 36 de la figure 2 à l'encontre de son ressort tendu 41. Le courant de 30 milliampères traversant la bobine doit être maintenu alors que la tension alternative appliquée aux bornes T1, T2 passe par zéro lors de chaque demi-cycle. Cela est obtenu par la combinaison d'un transistor à effet de champ FET2 et d'une résistance R13 ainsi que du condensateur de stockage C4. La résistance R13, en série avec une diode zéner Dll, établit une tension de référence de 33 volts à l'électrode de drain du transistor FET2 qui établit un niveau de charge de 30 volts pour le condensateur C4. Lorsque la tension du condensateur C4 est inférieure à 30 volts et que la tension alternative appliquée aux bornes T1, T2 est supérieure à 30 volts, la grille du transistor FET2 est positive par rapport

à la source de sorte que le transistor FET2 applique un cou-

rant de charge au condensateur de stockage C4. Alors que le condensateur C4 se rapproche de 30 volts, le transistor FET2 est rendu non conducteur pour appliquer le courant constant

de faible valeur qu'on a décrit antérieurement. Par conse-

quent, la diode zéner D12 protège la grille du transistor

FET2 contre les surtensions dans le cas o la tension alter-

native est appliquée aux bornes T1, T2 lorsque le condensa-

teur C4 est complètement déchargé. Avec le condensateur C4

entièrement chargé, une température ambiante élevée provo-

quera un courant de fuite dans le transistor FET2 pour char-

ger encore le condensateur en excès de sa valeur nominale.

La diode zéner D12 fonctionne pour limiter la tension appli-

quée au condensateur de stockage C4 à une tension de diode

- 14 -

supérieure à la tension aux bornes de la diode zéner Dll. La diode zéner D12 fournit par consequent une tension négative à la grille du transistor FET2 pour réduire son courant de fuite et par conséquent protéger le condensateur C4 contre une tension excessive. Comme on l'a décrit plus haut, le condensateur C4 fournit aussi de l'énergie à la bobine du

module auxiliaire - dispositif de commande lorsque la ten-

sion appliquée aux bornes T1, T2 tombe au dessous de la valeur de 30 volts. Le trajet du courant de décharge pour le condensateur C4 comprend la diode interne source-drain du transistor FET2, la bobine du module auxiliaire - dispositif

de commande, le transistor FET1, la diode D8 et les résis-

tances R2, R9.

Comme on l'a décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 133 869 mentionnée ci-dessus, le

circuit de commande 61 pour manque de tension a la préfé-

rence par rapport au circuit classique de stockage d'énergie RC à cause de sa faible dissipation d'énergie à des tensions d'entrée élevées, ce qui permet l'utilisation bénéfique de condensateurs de stockage de plus petite dimension et de valeur nominale plus faible. La faible dissipation d'énergie est fournie par le transistor FET2 du circuit avec le

condensateur de stockage C4, d'o il résulte que le conden- sateur C4 est chargé par l'intermédiaire du fonctionnement du transistor

FET2 seulement pendant la partie de montée de la forme d'onde de la tension alternative appliquée aux

bornes d'entrée T1, T2, généralement entre 30 et 80 volts.

Le transistor FET2 reste non conducteur jusqu'à ce que la

tension chute de nouveau à une valeur inférieure à 30 volts.

Comme la tension de pointe apparaissant entre les bornes d'entrée T1, T2 peut dépasser 350 volts, la charge du condensateur de stockage C4 à une valeur plus faible de la tension est vue ainsi comme constituant une caractéristique importante pour la fourniture de la faible dissipation

d'énergie.

- 15 -

Le fonctionnement du circuit de commande 62 pour

surcharge dans le circuit 33A' de la figure 6 est le sui-

vant. Lorsqu'un signal de déclenchement est appliqué aux bornes T3, T4, bornes qui comprennent les connecteurs plats 59 de la plaquette à circuits imprimés 33 du module auxiliaire - dispositif de commande connecté aux broches 30 de la plaquette à circuits imprimés 27 de l'ensemble de déclenchement, comme on l'a discuté plus haut en liaison

avec les figures 3 et 4, le courant traverse la diode élec-

troluminescente D1 dans l'opto-isolateur 63 et la résistance R14 de limitation de courant. Le phototransistor Q1 de l'opto-isolateur devient conducteur et par conséquent transfère le courant traversant une résistance R17 provenant de l'émetteur du transistor Q3 dans le circuit de commande 61 pour manque de tension, qui est la source de la tension de commande appliquée au second comparateur 69, comme on l'a décrit antérieurement. Lorsque Q1 devient conducteur, le courant traverse aussi une résistance R16 pour aller jusqu'à la jonction base - émetteur d'un transistor Q4 qui devient conducteur, Q4 déchargeant ainsi le condensateur C2 dans le circuit de commande pour manque de tension qui est relié à Q4 au moyen d'un conducteur 64. La décharge du condensateur C2, qui fournit la tension de test au second comparateur 69, simule un état de manque de tension, d'o l'interruption du courant de maintien fourni à la bobine 35 de la manière

décrite plus haut. La combinaison en parallèle d'une résis-

tance R15 et d'un condensateur C5 montée entre l'émetteur et la base du phototransistor Q1 empêche que le phototransistor ne devienne faussement conducteur par le bruit électrique de

l'environnement.

La fonction de libération pour manque de tension, la protection contre les surcharges et la possibilité de

declenchement en dérivation sont fournies au moyen du cir-

cuit 33B décrit en figure 5, circuit qui est incorporé à l'intérieur de la plaquette à circuits imprimés 33 des

- 16 -

figures 2 et 3. Le circuit de commande 61 fonctionne pour interrompre le courant du circuit en interrompant le courant de maintien appliqué à la bobine 35 de la manière décrite plus tôt en liaison avec les figures 4 et 6. Le circuit de commande 62 agit également avec le circuit de commande pour manque de tension au moyen de l'opto-isolateur 63 de la manière décrite précédemment. Le circuit 72 de commande du

déclenchement en dérivation est relié aux conducteurs exté-

rieurs 60 par des bornes T7, T8 et agit mutuellement avec le circuit de commande 61 pour manque de tension au moyen d'un

opto-isolateur 66. Pour provoquer une opération de déclen-

chement en dérivation, la diode électroluminescente D2 est mise sous tension, ce qui rend conducteur le phototransistor Q2 de la manière décrite précédemment pour la diode D1 et

le phototransistor Q1 se trouvant dans l'opto-isolateur 63.

L'utilisation d'un circuit permettant la libera-

tion pour manque de tension, la protection contre les sur-

charges et le déclenchement en dérivation, toutes ces fonc-

tions étant combinées, s'est avérée jusqu'à ici impraticable à cause des problèmes d'isolation électrique impliqués dans les circuits individuels. Par exemple, le signal de tension appliqué pour l'exécution de la fonction de déclenchement en dérivation pourrait provenir d'une source- différente de

celle du circuit de commande pour manque de tension, néces-

sitant une isolation électrique entre les deux circuits.

L'emploi d'opto-isolateurs entre les circuits de déclenche-

ment en dérivation et pour manque de tension fournit une

telle isolation électrique sans coût anormal et sans utili-

sation d'un circuit complexe. Cela est également vrai pour

le circuit de commande pour les surcharges qui est générale-

ment alimenté à partir d'une source de tension autre que celle utilisée avec les circuits de commande pour manque de

tension et de déclenchement en dérivation.

On verra le mieux le fonctionnement des circuits de protection contre les surcharges, les manques de tension

- 17 - 2 635911

- 17 -

et le déclenchement en dérivation en se reportant maintenant au circuit détaillé 33B' décrit en figure 7. Le circuit 61

de commande pour manque de tension et le circuit 62 de com-

mande pour les surcharges fonctionnent de la même manière que ceux décrits précédemment en liaison avec les figures 4

et 6. Le fonctionnement du circuit 72 de commande du déclen-

chement en dérivation est le suivant. Un signal de déclen-

chement est appliqué par les fils extérieurs 60 (figure 5) aux bornes T7, T8 qui sont reliées, par l'intermédiaire d'une résistance R18 de limitation du courant et d'une paire de diodes D12, D13, à un condensateur de stockage C6. Des transistors Q6' Q7, un commutateur au silicium Q8 et des résistances R19 et R20 sont connectés ensemble pour former un commutateur électronique 74. La tension développée aux

bornes du condensateur C6 est appliquée à un côté du commu-

tateur électronique par l'intermédiaire d'une résistance R21 de limitation de courant et à son autre côté par l'intermédiaire de la diode électroluminescente D2 de

l'opto-isolateur 66. Lorsque la tension aux bornes du commu-

tateur Q8 dépasse sa tension nominale de retournement, celui-ci devient conducteur, d'o l'extraction du courant à travers la résistance R20 et la jonction émetteur - base du transistor Q7, ce qui a pour effet de rendre conducteur ce transistor. Le transistor Q7 étant conducteur, le courant est appliqué à la jonction base - émetteur du transistor Q6 et à la résistance R19 de sorte que le transistor Q6 devient également conducteur. Le transistor Q6 étant conducteur, le commutateur au silicium Q8 est rendu non conducteur et le

transistor Q6 provoque la circulation de davantage de cou-

rant dans le transistor Q7, provoquant le passage à l'état

* conducteur de la diode électroluminescente D2. Le photo-

transistor Q2 devient alors conducteur, d'o la circulation d'un courant dans le circuit de commande 61 pour manque de tension au moyen d'un conducteur 65 et d'une résistance R22 de limitation du courant, le courant étant appliqué à la

- 18 -

jonction base - émetteur d'un transistor Q5. Le transistor Q5 devient conducteur et décharge le condensateur C2 qui apparaît maintenant pour l'entrée d'un comparateur 69 comme étant à l'état de manque de tension, ce qui a pour effet de couper le courant de maintien circulant dans la bobine 35 de la manière décrite antérieurement. La puissance de commande

est renvoyée au circuit de commande 62 au moyen d'un conduc-

teur 73 qui est relié au bus négatif 71 à une extrémité et à

la base du transistor Q4 par l'intermédiaire d'une résis-

tance R16 limitatrice du courant, à l'extrémité opposée. La puissance de commande est renvoyée au circuit 72 de commande du déclenchement en dérivation au moyen du conducteur 73 et d'une résistance R23 de limitation du courant qui est reliée

à la base du transistor Q5. Un condensateur C7 et une résis-

tance R24 sont montés entre la base et l'émetteur du photo-

transistor Q2 pour empêcher que ce dernier ne devienne faus-

sement conducteur sous l'effet du bruit électrique de l'environnement. Le circuit 62 qui est relié au circuit de

commande pour manque de tension par l'intermédiaire du tran-

sistor Q4 et du conducteur 64 fonctionne de la même manière

pour désexciter la bobine 35, comme on l'a décrit antérieu-

rement en liaison avec la figure 6.

L'agencement des composants dans le commutateur

électronique 74 décrit ci-dessus constitue une caractéris-

tique importante de la présente invention. Plus spéciale-

ment, le commutateur électronique minimise les effets de chauffage provoqués par la circulation du courant dans le circuit de commande du déclenchement en dérivation. La

valeur de la résistance R18 limitatrice de courant est choi-

sie de manière à permettre une charge rapide du condensateur de stockage C6 tout en fournissant un courant de maintien

pour le commutateur électronique qui est au-dessus du cou-

rant de charge fourni au condensateur de stockage. Cela assure que le commutateur électronique ne reste pas à l'état

enclenché après la décharge du condensateur de stockage.

- 19 -

Dans le passé, lorsqu'on installait un disjoncteur avec un dispositif de déclenchement en dérivation de manière à articuler le mécanisme de manoeuvre du disjoncteur et

séparer ses contacts, il fallait quelque moyen supplémen-

taire pour couper le courant du déclenchement en dérivation

à distance dans le but de protéger la bobine électromagné-

tique employée dans ce dispositif. Un commutateur auxiliaire

tel que celui décrit dans la demande de brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 133 867 mentionnée ci-dessus agissait mécaniquement avec le mécanisme de manoeuvre du disjoncteur pour interrompre la circulation du courant de déclenchement traversant la bobine électromagnétique. Le circuit 72 de commande du déclenchement en dérivation, représenté en figure 7, contrôle automatiquement le courant de commande du

déclenchement en faisant fonctionner le commutateur électro-

nique, ce qui permet une excitation permanente de la fonc-

tion auxiliaire de déclenchement en dérivation sans nécessi-

ter un commutateur supplémentaire.

On vient de décrire un module auxiliaire -

dispositif de commande qui permet de monter la fonction auxiliaire sélectionnée soit sur place soit en usine au

moyen d'un module approprié. Celui-ci contient les compo-

sants mécaniques nécessaires pour réaliser la liaison avec le mécanisme associé du disjoncteur afin d'articuler son

mécanisme de manoeuvre en même temps que la logique électro-

nique nécessaire pour chaque protection choisie à

l'intérieur d'une même entité modulaire.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Module auxiliaire - dispositif de commande (31) pour disjoncteur (10), caractérisé en ce qu'il comprend: une bobine électromagnétique (35) de libération pour manque de tension,

un plongeur (36) sollicité par ressort (41) asso-

cié à la bobine, un circuit de commande pour manque de tension (61) relié à la bobine, ce circuit comprenant un moyen pour interrompre le courant de maintien traversant la bobine et permettre au plongeur d'être propulsé afin de venir en contact avec un levier de déclenchement lors de la réception d'un signal prédéterminé de manque de tension appliqué au circuit à manque de tension,

un circuit de commande pour surcharge (62) agis-

sant mutuellement avec le circuit de commande pour manque de tension (61) par l'intermédiaire d'un opto-isolateur (63), ce circuit de surcharge comprenant un moyen pour interrompre

le courant de maintien lors de la réception d'un signal pré-

déterminé de surcharge appliqué au circuit de surcharge.

2. Module auxiliaire - dispositif de commande

selon -la revendication 1, caractérisé en ce que l'opto-

isolateur (63) comporte un phototransistor (Q1) relié au

circuit de manque de tension par l'intermédiaire d'un pre-

mier commutateur à transistor et d'une diode électrolumines-

cente connectés à une première paire de bornes (T3, T4) d'entrée au circuit de surcharge pour recevoir le signal de surcharge.

3. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel le moyen de circuit à manque de tension comporte un premier comparateur (68) relié à la bobine électromagnétique (35) par l'intermédiaire d'un

premier transistor à effet de champ (FET1).

4. Module auxiliaire - dispositif de commande

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selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend

un second transistor à effet de champ (PET2) relié au pre-

mier transistor par l'intermédiaire d'un second comparateur

(69) et d'un second commutateur à transistor.

5. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la base et l'émetteur du premier commutateur à transistor sont reliés à

l'émetteur du phototransistor.

6. Module auxiliaire - dispositif de commande

selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collec-

teur du premier commutateur à transistor est relié à un moyen de tension de test qui est connecté à une première

entrée au second comparateur (69).

7. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de circuit à manque de tension comporte une seconde paire de bornes d'entrée reliées à un redresseur en pont à diodes (D3-D6) pour recevoir le signal de manque de tension, une première sortie du redresseur étant reliée à un côté de la

bobine électromagnétique (35), une seconde sortie du redres-

seur étant reliée à l'émetteur du premier commutateur à transistor.

8. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé à ce qu'il comprend une diode zéner (D12) montée entre la borne de source et la borne de grille du second transistor à effet de champ

(FET2).

9. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que la borne de source du premier transistor à effet de champ (FET1) est reliée à une première entrée au premier comparateur (68) et à une sortie du second comparateur (69), la borne de drain du premier transistor à effet de champ est reliée à l'autre

côté de la bobine électromagnétique (35).

10. Module auxiliaire - dispositif de commande

- 22 -

selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de

tension de test comprend un premier diviseur de tension(R6-

R9).

11. Module auxiliaire - dispositif de commande S selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier

diviseur de tension comprend une première paire de résis-

tances (R8-R9) montée entre un bus négatif (71) de fourni-

ture de tension et un bus positif (70) de fourniture de tension.

12. Module auxiliaire - dispositif de commande se-

lon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une seconde entrée du premier comparateur (68) et une seconde entrée du second comparateur (69) sont reliées à un moyen de tension

de référence.

13. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen de

tension de référence comprend un second diviseur de tension.

14. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que le second diviseur de tension comprend des seconde et troisième paires

de résistances montées entre l'émetteur du second commuta-

teur à transistor et le bus négatif de fourniture de tension.

15. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 14, caractérisé en ce que la seconde

paire de résistances est reliée à la seconde entrée au pre-

mier comparateur (68).

16. Module auxiliaire - dispositif de commande

selon la revendication 14, caractérisé en ce que la troi-

sième paire de résistances est reliée à la seconde entrée au

second comparateur (69).

17. Module auxiliaire - dispositif de commande

(31) pour disjoncteur (10), caractérisé à ce qu'il com-

prend: une bobine électromagnétique (35) de libération

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pour manque de tension,

un plongeur (36) sollicité par ressort (41) asso-

cié à la bobine, un circuit de commande pour manque de tension (61) relié à la bobine, ce circuit comportant un moyen pour interrompre le courant de maintien appliqué à la bobine et permettre au plongeur d'être propulsé afin de venir en contact avec un levier de déclenchement lors de la réception d'un signal prédéterminé de manque de tension appliqué au circuit à manque de tension,

un circuit de commande pour surcharge (62) agis-

sant mutuellement avec le circuit à manque de tension par l'intermédiaire d'un premier opto-isolateur (63), le circuit de surcharge comprenant un moyen pour interrompre le courant de maintien lors de la réception d'un signal prédéterminé de

surcharge, et.

un circuit de commande de déclenchement en dériva-

tion (72) agissant mutuellement avec le circuit à manque de tension (61) par l'intermédiaire d'un second opto-isolateur (66), le circuit de déclenchement en dérivation comportant un moyen pour interrompre le courant de maintien lors de la

réception d'un signal extérieur d'ordre.

18. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 17, caractérisé en ce que le premier opto-isolateur (63) comprend un premier phototransistor (Q1) connecté au circuit à manque de tension (61) et une première diode électroluminescente (D1) reliée à une première paire

de bornes d'entrée au circuit de surcharge (62) pour rece-

voir le signal de surcharge.

19. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 17, caractérisé en ce que le second opto-isolateur (66) comprend un second phototransistor (Q2) connecté au circuit à manque de tension (61) par l'intermédiaire d'un second commutateur à transistor et une seconde diode électroluminescente (D2) reliée au circuit de

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déclenchement en dérivation (72).

20. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen de circuit à manque de tension comprend un premier comparateur (68) relié à la bobine électromagnétique (35) par l'intermédiaire d'un premier transistor à effet de champ

(FET1).

21. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend

un second transistor à effet de champ (FET2) relié au pre-

mier comparateur par l'intermédiaire d'un second comparateur

(69) et d'un troisième commutateur à transistor.

22. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 21, caractérisé en ce que la base et l'émetteur du premier commutateur à transistor sont reliés à

l'émetteur du premier phototransistor.

23. Module auxiliaire - dispositif de commande

selon la revendication 22, caractérisé en ce que le collec-

teur du premier commutateur à transistor est relié à un moyen de tension de test qui est connecté à une entrée du

second comparateur.

24. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 23, caractérisé en ce que le moyen de circuit à manque de tension comporte une seconde paire de bornes d'entrée reliée à un redresseur à diodes (D3- D6) pour recevoir le signal de manque de tension, une première sortie

du redresseur étant reliée à un côté de la bobine électroma-

gnétique, la seconde sortie du redresseur étant connectée à

l'émetteur du premier commutateur à transistor.

25. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend une diode zéner montée entre la borne de source et la borne

de grille du second transistor à effet de champ.

26. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 25, caractérisé en ce que la borne de

- 25 -

source du premier transistor à effet de champ est reliée à une première entrée au premier comparateur et à une sortie

du second comparateur, la borne de drain du premier transis-

tor à effet de champ est connectée à l'autre côté de la bobine électromagnétique.

27. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 26, caractérisé en ce que le moyen de surcharge comporte une seconde paire de bornes connectées à la première diode électroluminescente pour recevoir le

signal de surcharge.

28. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen de circuit de déclenchement en dérivation (72) comporte une troisième paire de bornes pour recevoir le signal extérieur

d'ordre.

29. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur de stockage relié à la troisième paire de bornes par l'intermédiaire d'un second redresseur à diodes

en pont.

30. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur électronique (74) monté entre le condensateur de stockage et la seconde diode électroluminescente afin de

réguler le signal extérieur d'ordre.

31. Module auxiliaire - dispositif de commande

selon la revendication 30, caractérisé en ce que le commuta-

teur électronique comporte un quatrième commutateur à tran-

sistor monté en série avec la seconde diode électrolumines-

cente par l'intermédiaire d'une première résistance.

32. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comprend un cinquième commutateur à transistor dans le commutateur électronique, le quatrième commutateur à transistor étant

monté en série avec la seconde diode électroluminescente.

- 26 -

33. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 32, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur au silicium monté entre la base du quatrième

commutateur à transistor et l'émetteur du cinquième commuta-

teur à transistor.

34. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 33, caractérisé en ce que le moyen de

tension de test comprend un premier diviseur de tension.

35. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 34, caractérisé en ce que le premier

diviseur de tension comprend une première paire de résis-

tances montées entre un bus négatif (71) de fourniture de

tension et un bus positif (70) de fourniture de tension.

36. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 35, caractérisé en ce qu'une seconde entrée du premier comparateur et une seconde entrée du second comparateur sont reliées à un moyen de tension de référence.

37. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 36, caractérisé en ce que le moyen de

tension de référence comprend un second diviseur de tension.

38. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 37, caractérisé en ce que-le second diviseur de tension comprend des seconde et troisième paires

de résistances montées entre l'émetteur du second commuta-

teur à transistor et le bus négatif de fourniture de tension.

39. Module auxiliaire - dispositif de commande selon la revendication 38, caractérisé en ce que la seconde

paire de résistances est reliée à la seconde entrée du com-

parateur.

40. Module auxiliaire - dispositif de commande

selon la revendication 39, caractérisé en ce que la troi-

sième paire de résistances est reliée à la seconde entrée du

second comparateur.