FR2728723A1 - Disjoncteur pour interruption de circuits a forte intensite nominale et circuit logique pour la commande d'un tel disjoncteur - Google Patents
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Abstract
Dans ce disjoncteur, un dispositif de fermeture à distance des contacts comprend un mécanisme d'actionnement comportant un solénoïde (26) et un circuit logique associé commandant l'état des ressorts de fermeture de contacts. Le solénoïde est excité initialement pour déclencher les ressorts (20) de fermeture de contacts et ne peut pas être ensuite ré-excité si l'on tente de bander de nouveau les ressorts après que les contacts ont été fermés.
Description
"Disjoncteur pour interruption de circuits à forte intensité nominale et
circuit logique pour la commande d'un tel disjoncteur"
La présente invention concerne les disjoncteurs pour interruption de circuits à forte intensité nominale et elle a trait. en particulier, à un disjoncteur comportant un dispositif de fermeture à distance des contacts du disjoncteur.
circuit logique pour la commande d'un tel disjoncteur"
La présente invention concerne les disjoncteurs pour interruption de circuits à forte intensité nominale et elle a trait. en particulier, à un disjoncteur comportant un dispositif de fermeture à distance des contacts du disjoncteur.
Le brevet US 4 001 742 décrit un disjoncteur capable d'interrompre plusieurs milliers d'ampères de courant de circuit sous une tension de plusieurs centaines de volts. Comme décrit dans ce brevet, le mécanisme de fonctionnement commande les ressorts d'actionnement puissants qui ouvrent et ferment les contacts du disjoncteur. Une fois que le mécanisme d'actionnement réagit en séparant les contacts, les ressorts d'actionnement doivent être bandés de nouveau pour four nir la force motrice suffisante aux bras des contacts mobiles qui supportent ces contacts.
Quand on actionne les disjoncteurs à distance depuis le coffret du disjoncteur. on utilise des dispositifs tels que des solénoïdes de maintien, des solénoïdes de fermeture. des dispositifs auxiliaires de déclenchement à minimum de tension et autres dispositifs analogues pour déclencher. c'est-à-dire libérer, les ressorts de fermeture de contacts des disjoncteurs. De tels dispositifs sont décrits dans les brevets US No 403 010 433. 4 166 989 et 4 301 434.Toutefois, avec les ressorts de fermeture de contacts utilisés dans les disjoncteurs pour forte intensité nominale. de tels dispositifs de fermeture à distance ne sont pas capables, en soi. de déclencher les ressorts de fermeture de contacts tout en protégeant le solénoïde contre un endommagement lors de tentatives répétées d'actionnement du solénoïde après que les ressorts de fermeture de contacts ont déjà été déclenchés.
Un autre problème que soulève l'actionnement à distance des ressorts de fermeture de disjoncteurs réside dans le fait que lorsque l'on tente de refermer les contacts du disjoncteur alors que les contacts ont été séparés et que les ressorts de fermeture se sont pas encore totalement bandés, il en résulte un "fonctionnement avec pompage" qui est néfaste pour ces ressorts et est susceptible d'endommager le solénoïde ainsi que les contacts.
La demande de brevet US No 08/323 305 décrit un agencement comprenant une paire de premier et second solénoïdes interagissant avec une paire d'interrupteurs de fin de course correspondants pour empêcher un pompage ainsi que pour éviter un surchauffage des solénoïdes lors d'un fonctionnement immédiat des ressorts de fermeture.
L'utilisation de solénoïdes doubles et d'interrupteurs de fin de course doubles contribue à augmenter le prix de revient et ralentit l'opération de fermeture à distance en raison des effets d'inertie des composants mécaniques des solénoïdes et des interrupteurs de fin de course.
Le brevet US 4 642 726 décrit l'utilisation de composants discrets de circuits électroniques connectes avec trois interrupteurs et avec le solénoïde de fermeture pour commander le fonctionnement du solénoïde.
Un objectif de la présente invention est la réalisation d'un dispositif d'actionnement à distance des ressorts de fermeture de contacts d'un disjoncteur, ce dispositif étant capable de fermer rapidement les contacts du disjoncteur sans avoir recours à des solénoïdes supplémentaires ou à des interrupteurs supplémentaires pour empêcher le pompage des ressorts de fermeture de contacts et sans augmenter notablement les coûts en composants de circuit électronique.
Un dispositif de fermeture à distance est placé à l'intérieur du coffret du disjoncteur pour permettre l'actionnement à distance du mécanisme d'actionnement du disjoncteur de manière à fermer les contacts de ce dernier.
Le disjoncteur pour interruption de circuits à forte intensité selon la présente invention comprend: un socle isolant; un couvercle isolant au-dessus dudit socle, ledit couvercle enfermant un arbre de fermeture et un ressort de fermeture s'étendant depuis un bâti latéral de mécanisme d'actionnement; un solénoïde de fermeture interagissant avec ledit ressort de fermeture pour libérer ledit ressort de fermeture et faire tourner ledit arbre de fermeture ; et un circuit logique connecté avec ledit solénoïde et avec une source de courant d'actionnement, ledit circuit logique comprenant un moyen pour fournir ledit courant d'actionnement audit solénoïde pendant une période de temps suffisante pour libérer le ressort de fermeture sans surchauffage dudit solénoïde.
En outre ce disjoncteur comprend les caractéristiques suivantes:
- ledit circuit logique est contenu dans une carte à circuits imprimés sous-jacente audit solénoïde de fermeture.
- ledit circuit logique est contenu dans une carte à circuits imprimés sous-jacente audit solénoïde de fermeture.
- ledit circuit logique comprend un moyen pour commander le temps de fermeture d'un interrupteur électronique monté en série avec ledit solénoïde.
- le moyen fournissant ledit courant d'actionnement comprend un condensateur.
- ledit interrupteur électronique comprend un transistor à effet de champ FET.
- ledit moyen assurant le temps de fermeture comprend un circuit RC.
- ledit condensateur est connecté à la grille dudit transistor
FET et à la résistance de commande de base pour rendre conducteur ledit transistor FET initialement et pôur bloquer ledit transistor FET après une période de temps prédéterminé.
FET et à la résistance de commande de base pour rendre conducteur ledit transistor FET initialement et pôur bloquer ledit transistor FET après une période de temps prédéterminé.
Le circuit logique utilisé dans ce disjoncteur comprend: une source de courant électrique connectée à une entrée d'un solénoïde de fermeture à distance; un interrupteur électronique connecté électriquement en série avec ledit solénoïde et avec ladite source de courant électrique; et un circuit RC connecté audit interrupteur électronique et conçu pour maintenir ledit interrupteur électronique dans un état conducteur quand ladite source de courant électrique est initialement branchée sur ledit solénoïde et pour faire passer ledit interrupteur électronique dans un état non conducteur après une période de temps déterminée par ledit circuit RC de manière à protéger ledit solénoïde contre un endommagement.
Dans ce circuit logique que ledit interrupteur électronique comprend un transistor à effet de champ FET.
Ce circuit logique comprend une résistance de commande de base connectée audit circuit RC et audit transistor FET pour fournir un courant de commande audit transistor FET pendant que le circuit RC se charge.
On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
la figure 1 est une vue de dessus en perspective d'un disjoncteur pour forte intensité nominale, une partie du couvercle du disjoncteur ayant été enlevée pour laisser voir le dispositif de fermeture à distance des contacts conforme à la présente invention; et
la figure 2 est un schéma du circuit logique utilisé avec le dispositif de fermeture à distance de la figure 1.
la figure 1 est une vue de dessus en perspective d'un disjoncteur pour forte intensité nominale, une partie du couvercle du disjoncteur ayant été enlevée pour laisser voir le dispositif de fermeture à distance des contacts conforme à la présente invention; et
la figure 2 est un schéma du circuit logique utilisé avec le dispositif de fermeture à distance de la figure 1.
Le disjoncteur 10 pour forte intensité nominale, représenté sur la figure 1, est capable de transférer un courant de repos de plusieurs milliers d'ampères sous une tension de plusieurs centaines de volts. Le disjoncteur consiste en un socle 11, isolé de l'électricité, auquel un couvercle intermédiaire 12 en un matériau isolant similaire est fixé avant la fixation du couvercle supérieur 13 consistant aussi en un matériau isolant de l'électricité. Une connexion électrique avec les composants intérieurs de transport de courant est effectuée par des barrettes 19 à bornes de charge, s'étendant depuis un des côtés du socle, et des barrettes à bornes de ligne (non représentées ) s'étendant depuis le côté opposé du socle. Les composants intérieurs sont commandés par un dispositif de déclenchement électronique contenu dans un évidement 14 formé dans la surface de dessus du couvercle supérieur 13. Le dispositif de déclenchement est similaire à celui décrit dans le brevet US No 4 658 323 et interagit en outre avec un système auxiliaire se trouvant dans un évidement 15 de dispositif auxiliaire pour assurer une plage de fonctions de protection et de commande telles que celle décrites, par exemple, dans le brevet US No 4 801 907. Le mécanisme d'actionnement décrit dans la demande US 08/203 062 comprend un arbre de fermeture 25 qui fournit les forces nécessaires pour bander les ressorts puissants 20 de fermeture de contacts de mécanisme d'actionnement.La manette d'actionnement 16 permet un actionnement manuel du mécanisme d'actionnement de disjoncteur et constitue un moyen manuel pour bander les ressorts de fermeture de contacts. Les composants du mécanisme d'actionnement sont fixés au bâti latéral 21 du mécanisme d'actionnement à travers lequel s'étend l'arbre de fermeture 25 de la manière décrite dans les demandes de brevet US précitées. On ouvre les contacts (non représentés) du disjoncteur au moyen du bouton d'ouverture 18 et l'indicateur
OUVERT apparaît sous la fente d'accès 18A et on les ferme au moyen du bouton de fermeture 17 et l'indicateur FERME est visible sous la fente d'accès 17A.Conformément à la présente invention, un ensemble 24 de ressorts de fermeture à distance de contacts est fixé au bâti latéral 21 pour interagir avec la patte d'actionnement 22 qui s'étend à travers la fente 23 du bâti latéral 21 et est interconnecté avec le bouton de fermeture 17 de la manière décrite dans la demande de brevet US No 08/203 062. Le solénoïde de fermeture 26 réagit à un signal de fermeture à distance en faisant tourner le levier 27 à l'encontre de la force du ressort de rappel 33 de manière à entraîner le doigt 28 en saillie sur le levier contre la patte d'actionnement 22 pour déclencher les ressorts de fermeture 20 et faire tourner l'arbre de fermeture 25 afin de fermer les contacts du disjoncteur.La carte 29 à circuits imprimés, conformément aux enseignement de la présente invention, porte le circuit logique 30, représenté sur la figure 2, destiné à protéger le solénoïde contre un surchauffage et à empêcher le pompage des ressorts de fermeture et fonctionne de la manière suivante.
OUVERT apparaît sous la fente d'accès 18A et on les ferme au moyen du bouton de fermeture 17 et l'indicateur FERME est visible sous la fente d'accès 17A.Conformément à la présente invention, un ensemble 24 de ressorts de fermeture à distance de contacts est fixé au bâti latéral 21 pour interagir avec la patte d'actionnement 22 qui s'étend à travers la fente 23 du bâti latéral 21 et est interconnecté avec le bouton de fermeture 17 de la manière décrite dans la demande de brevet US No 08/203 062. Le solénoïde de fermeture 26 réagit à un signal de fermeture à distance en faisant tourner le levier 27 à l'encontre de la force du ressort de rappel 33 de manière à entraîner le doigt 28 en saillie sur le levier contre la patte d'actionnement 22 pour déclencher les ressorts de fermeture 20 et faire tourner l'arbre de fermeture 25 afin de fermer les contacts du disjoncteur.La carte 29 à circuits imprimés, conformément aux enseignement de la présente invention, porte le circuit logique 30, représenté sur la figure 2, destiné à protéger le solénoïde contre un surchauffage et à empêcher le pompage des ressorts de fermeture et fonctionne de la manière suivante.
Lors de l'application du courant de commande aux bornes d'entrée 31, le courant est redressé par l'intermédiaire des diodes D1-
D4 et est appliqué au solénoïde par l'intermédiaire des bornes de sortie 32. La combinaison de la résistance R1 et de la diode Zener Z1 fixe la tension initiale aux bornes du condensateur d'emmagasinage C1. La tension de commande appliquée à la base du transistor à effet de champ FET Q1, par l'intermédiaire de la résistance R2, rend conducteur le transistor FET et permet au courant de circuler dans le solénoïde par les bornes de sortie 32.Dès que la tension aux bornes de C1 a chargé celui-ci à la valeur maximale, en fonction de la valeur de la constante de temps définie par C1 et R1, la tension aux bornes de la résistance R2 de commande de base chute jusqu'à une valeur nulle en bloquant le transistor FET et en interrompant la circulation de courant dans le solénoïde. Le condensateur C1 se décharge alors à travers la résistance R3 de sorte que le circuit se trouve dans des conditions de réception d'un autre courant d'entrée.
D4 et est appliqué au solénoïde par l'intermédiaire des bornes de sortie 32. La combinaison de la résistance R1 et de la diode Zener Z1 fixe la tension initiale aux bornes du condensateur d'emmagasinage C1. La tension de commande appliquée à la base du transistor à effet de champ FET Q1, par l'intermédiaire de la résistance R2, rend conducteur le transistor FET et permet au courant de circuler dans le solénoïde par les bornes de sortie 32.Dès que la tension aux bornes de C1 a chargé celui-ci à la valeur maximale, en fonction de la valeur de la constante de temps définie par C1 et R1, la tension aux bornes de la résistance R2 de commande de base chute jusqu'à une valeur nulle en bloquant le transistor FET et en interrompant la circulation de courant dans le solénoïde. Le condensateur C1 se décharge alors à travers la résistance R3 de sorte que le circuit se trouve dans des conditions de réception d'un autre courant d'entrée.
Les valeurs de constante de temps RC choisies pour C1 et R1 permettent la circulation d'un courant initial suffisant dans le solénoï- de pour surexciter le solénoïde pendant un incrément de temps limité de manière à assurer un fonctionnement rapide du solénoïde sans surchauffage.
On a donc décrit un circuit de commande simple destiné à être utilisé avec un solénoïde simple pour surexciter le solénoïde en vue d'obtenir un fonctionnement rapide initial et pour interrompre le courant fourni au solénoïde afin d'empêcher un surchauffage et un pompage des ressorts de fermeture de contacts.
Claims (10)
1. Disjoncteur pour interruption de circuits à forte intensité nominale, caractérisé en ce qu'il comprend:
un socle isolant (11);
un couvercle isolant (13) au-dessus dudit socle, ledit couvercle enfermant un arbre de fermeture (25) et un ressort de fermeture (20) s'étendant depuis un bâti latéral (21) de mécanisme d'actionnement;
un solénoïde de fermeture (26) interagissant avec ledit ressort de fermeture pour libérer ledit ressort de fermeture et faire tourner ledit arbre de fermeture ; et
un circuit logique (30) connecté avec ledit solénoïde et avec une source de courant d'actionnement, ledit circuit logique comprenant un moyen pour fournir ledit courant d'actionnement audit solénoïde pendant une période de temps suffisante pour libérer le ressort de fermeture sans surchauffage dudit solénoïde.
2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit logique est contenu dans une carte à circuits imprimés sous-jacente audit solénoïde de fermeture.
3. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit logique comprend un moyen pour commander le temps de fermeture d'un interrupteur électronique monté en série avec ledit solénoïde.
4. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen fournissant ledit courant d'actionnement comprend un condensateur.
5. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit interrupteur électronique comprend un transistor à effet de champ
FET.
6. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen assurant le temps de fermeture comprend un circuit RC.
7. Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit condensateur est connecté à la grille dudit transistor FET et à la résistance de commande de base pour rendre conducteur ledit transis tor FET initialement et pour bloquer ledit transistor FET après une période de temps prédéterminé.
8. Circuit logique pour commander le temps d'excitation d'un solénoïde de fermeture à distance caractérisé en ce qu'il comprend:
une source de courant électrique connectée à une entrée d'un solénoïde de fermeture à distance;
un interrupteur électronique connecté électriquement en série avec ledit solénoïde et avec ladite source de courant électrique; et
un circuit RC connecté audit interrupteur électronique et conçu pour maintenir ledit interrupteur électronique dans un état conducteur quand ladite source de courant électrique est initialement branchée sur ledit solénoïde et pour faire passer ledit interrupteur électronique dans un état non conducteur après une période de temps déterminée par ledit circuit RC de manière à protéger ledit solénoïde contre un endommagement.
9. Circuit logique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit interrupteur électronique comprend un transistor à effet de champ FET.
10. Circuit logique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une résistance de commande de base connectée audit circuit RC et audit transistor FET pour fournir un courant de commande audit transistor FET pendant que le circuit RC se charge.
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