FR2754949A1 - RCCB thermally protected against overheating within its box - Google Patents

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Abstract

A differential switch comprises a homopolar toroidal detector (22) around the live and neutral power circuits (12, 13). A measuring coil (24) sets off a relay (26) joining with a mechanism to open the supply switches (14, 16). The test button (32) is in series with a resistor and generates a difference current on closure. The thermal contact (36) is a bimetallic strip heated directly or indirectly by the load current or a temperature sensor such as a thermistor. It is placed in the neighbourhood of the live or neutral circuit within the box and switches to a closed position between 60 deg C and 220o?C. The circuit resets automatically when the temperature falls below the threshold.

Description

INTERRUPTEUR DIFERENTIEL A PROJECTION nIERMIQUE
L'invention est relative à un interrupteur différentiel à boîtier isolant renfermant: - au moins un circuit de phase possédant un dispositif de contacts principaux séparables, et
un circuit de neutre avec ou sans dispositif de contacts, - un mécanisme de commande destiné à assurer la fermeture et l'ouverture des contacts
principaux, -un déclencheur différentiel comprenant un détecteur homopolaire à tore totalisateur
entourant les conducteurs de puissance des circuits de phase et de neutre, et ayant un
enroulement de mesure connecté électriquement à un relais de déclenchement susceptible
de coopérer avec le mécanisme après dépassement d'un seuil de courant de fuite
prédéterminé, pour provoquer l'ouverture automatique des contacts par déclenchement
différentiel, -et un circuit d'essai connecté électriquement à l'amont et à l'aval des conducteurs
respectifs des circuits de phase et de neutre traversant le tore, ledit circuit d'essai étant
composé d'une résistance test reliée en série avec un bouton test et un contact interrupteur
de sécurité, la fermeture du bouton test entraînant l'apparition dans le circuit d'essai d'un
courant différentiel artificiel détecté par le tore, de manière à provoquer un déclenchement
différentiel, et l'ouverture automatique des contacts principaux et de l'interrupteur de
sécurité.NERMIZED PROJECTION DIFERENTIAL SWITCH
The invention relates to a differential switch with an insulating housing containing: - at least one phase circuit having a separable main contact device, and
a neutral circuit with or without contact device, - a control mechanism intended to ensure the closing and opening of the contacts
main, -a differential release including a zero sequence detector with totalizing torus
surrounding the power conductors of the phase and neutral circuits, and having a
measuring winding electrically connected to a trip relay capable of
to cooperate with the mechanism after exceeding a leakage current threshold
predetermined, to cause the automatic opening of the contacts by tripping
differential, -and a test circuit electrically connected upstream and downstream of the conductors
respective phase and neutral circuits crossing the toroid, said test circuit being
composed of a test resistor connected in series with a test button and a switch contact
safety, the closing of the test button causing the appearance in the test circuit of a
artificial differential current detected by the torus, so as to cause a trip
differential, and the automatic opening of the main contacts and the
security.

Les interrupteurs différentiels connus possèdent une fonction de protection différentielle, laquelle permet l'ouverture automatique des contacts principaux lors de l'apparition d'un courant de fuite, notamment par contact direct ou indirect d'un conducteur de réseau à isolement défectueux. Sur la figure 1, les interrupteurs différentiels ID sont généralement placés en tête du tableau, en étant reliés à l'amont à un appareil électrique A, et à l'aval à différents départs (dol, D2, D3, ...D8). L'appareil A est doté d'une fonction de protection du câble d'alimentation CA, et peut être constitué par un disjoncteur, notamment à déclencheur magnétothermique ou électronique, ou par un coupe-circuit à fusibles. Dans chaque départ D1 à D8 est inséré un appareil de protection divisionnaire B, par exemple un disjoncteur ou un coupe-circuit à fusible. Known differential switches have a differential protection function, which allows the automatic opening of the main contacts when a leakage current appears, in particular by direct or indirect contact of a faulty insulated network conductor. In FIG. 1, the differential switches ID are generally placed at the head of the switchboard, being connected upstream to an electrical appliance A, and downstream to different feeders (dol, D2, D3, ... D8) . Device A has a protective function for the AC power cable, and can be constituted by a circuit breaker, in particular with a thermomagnetic or electronic trip device, or by a fuse circuit breaker. In each feeder D1 to D8 is inserted a divisional protection device B, for example a circuit breaker or a fuse circuit breaker.

Chaque interrupteur différentiel ID doit être protégé contre les courants de courts-circuits et de surcharge. La protection contre les courts-circuits est assurée par l'appareil CA. Le seuil de cette protection est généralement plus élevé que le calibre de l'interrupteur différentiel ID, étant donné la connexion en parallèle des différents départs D1 à D8.Each ID differential switch must be protected against short-circuit and overload currents. Short circuit protection is provided by the AC device. The threshold of this protection is generally higher than the rating of the differential switch ID, given the parallel connection of the different feeders D1 to D8.

La protection thermique de l'interrupteur différentiel ID est assurée par l'un des appareils de protection divisionnaire B, en tenant compte d'un coefficient de foisonnement de surcharges. Le coefficient de surcharge peut néanmoins évoluer dans le temps, et la protection thermique de l'interrupteur différentiel ID ntest pas toujours bien adaptée.The thermal protection of the differential switch ID is ensured by one of the divisional protection devices B, taking into account a coefficient of overrun of overloads. The overload coefficient can nevertheless change over time, and the thermal protection of the ID differential switch is not always well suited.

L'objet de l'invention consiste à réaliser un interrupteur différentiel ayant une protection thermique optimum, adaptée avec précision à l'endurance mécanique et diélectrique du mécanisme et des matériaux isolants de l'interrupteur.The object of the invention is to provide a differential switch having optimum thermal protection, precisely adapted to the mechanical and dielectric endurance of the mechanism and of the insulating materials of the switch.

L'interrupteur différentiel selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit d'essai est équipé de plus de moyens de protection thermique connectés électriquement en parallèle sur le bouton test, et se trouvant soit dans un état inactif lors du fonctionnement normal de l'interrupteur différentiel, soit dans un état actif pour provoquer le déclenchement forcé du mécanisme lorsque la température à l'intérieur du boîtier dépasse un seuil de température critique.The differential switch according to the invention is characterized in that the test circuit is equipped with more thermal protection means electrically connected in parallel on the test button, and being either in an inactive state during normal operation of the '' differential switch, either in an active state to cause the forced triggering of the mechanism when the temperature inside the housing exceeds a critical temperature threshold.

L'implantation de la protection thermique à l'intérieur du boîtier de l'interrupteur différentiel, et son couplage électrique dans le circuit d'essai permettent d'obtenir un déclenchement fiable dès que la température interne atteint la valeur limite. Le shuntage du bouton test par la commutation des moyens de protection thermique vers l'état actif crée un courant différentiel artificiel détecté automatiquement par le tore du déclencheur différentiel.The installation of the thermal protection inside the housing of the differential switch, and its electrical coupling in the test circuit make it possible to obtain a reliable trip as soon as the internal temperature reaches the limit value. The shunting of the test button by switching the thermal protection means to the active state creates an artificial differential current automatically detected by the toroid of the differential trip device.

La fonction des moyens de protection thermique ne consiste pas à surveiller avec précision l'intensité du courant de surcharge dans l'un des conducteurs du circuit de phase, ou du circuit de neutre, mais à pour rôle de s'assurer que la température des conducteurs, et/ou la température ambiante à l'intérieur du boîtier ne dépassera pas la valeur limite susceptible de réduire la durée de vie de l'interrupteur différentiel.The function of the thermal protection means does not consist in precisely monitoring the intensity of the overload current in one of the conductors of the phase circuit, or of the neutral circuit, but in the role of ensuring that the temperature of the conductors, and / or the ambient temperature inside the housing will not exceed the limit value likely to reduce the service life of the differential switch.

Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens de protection thermique comportent un contact thermique placé au voisinage du circuit de phase ou du circuit de neutre à l'intérieur du boîtier, et calibré pour être commuté vers une position de fermeture lorsque le seuil de température critique se trouve dans une fourchette comprise entre 60"C et 2200 C, le réarmement vers la position d'ouverture dudit contact thermique s'effectuant automatiquement après refroidissement lorsque la température interne descend sous ledit seuil critique, lequel est fonction de la classe thermique des isolants, et/ou de la tenue thermique des pièces mécaniques.According to a preferred embodiment, the thermal protection means comprise a thermal contact placed in the vicinity of the phase circuit or of the neutral circuit inside the housing, and calibrated to be switched to a closed position when the temperature threshold critical is in a range between 60 "C and 2200 C, resetting to the open position of said thermal contact takes place automatically after cooling when the internal temperature drops below said critical threshold, which is a function of the thermal class of insulators, and / or the thermal resistance of mechanical parts.

Le contact thermique est de préférence placé au voisinage d'une partie représentative de la température la plus élevée de l'appareil, et la fermeture du contact thermique en cas de franchissement de la température de calibrage provoque le déclenchement du mécanisme via le circuit d'essai de l'interrupteur différentiel. La remise en service de l'appareil est automatique dès que le contact thermique se réarme après refroidissement.The thermal contact is preferably placed in the vicinity of a portion representative of the highest temperature of the device, and the closing of the thermal contact in the event of the calibration temperature being exceeded causes the triggering of the mechanism via the circuit. differential switch test. The device is automatically put back into service as soon as the thermal contact resets after cooling.

Selon une caractéristique de l'invention, le contact thermique est formé par une bilame cloquante à chauffage direct ou indirect par le courant de charge d'un pôle.According to a characteristic of the invention, the thermal contact is formed by a blistering bimetal with direct or indirect heating by the charging current of a pole.

D'autres solutions techniques sont possibles à partir de capteurs thermiques linéaires ou non linéaires, faisant par exemple usage de circuits de détection et d'évaluation de la température à partir de thermistances. De tels capteurs peuvent utiliser ou non la tension du réseau pour assurer leur fonctionnement.Other technical solutions are possible from linear or non-linear thermal sensors, for example using circuits for detecting and evaluating the temperature from thermistors. Such sensors may or may not use the network voltage to ensure their operation.

Le seuil de température critique peut être ajusté avec précision par des moyens de réglage coopérant avec le contact thermique, ou le capteur de température.The critical temperature threshold can be precisely adjusted by adjustment means cooperating with the thermal contact, or the temperature sensor.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lequel: - La figure 1 représente le schéma électrique unipolaire classique d'un tableau électrique de distribution électrique faisant usage d'interrupteurs différentiels d'un type connu décrit précédemment; - La figure 2 montre le schéma électrique d'un interrupteur différentiel selon l'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 drawings, in which: - Figure 1 represents the diagram conventional unipolar electrical of an electrical distribution board using differential switches of a known type described above; - Figure 2 shows the electrical diagram of a differential switch according to the invention.

En référence à la figure 2, un interrupteur différentiel 10 unipolaire et neutre est logé dans un boîtier 11 (traits en pointillé) en matériau plastique isolant, et comporte au moins un circuit de phase 12, et un circuit de neutre 13, respectivement raccordés à l'amont à des bornes d'alimentation 15, et à l'aval à des bornes de départs 17. ll est clair que l'invention est également applicable à un interrupteur différentiel multipolaire, notamment tétrapolaire.With reference to FIG. 2, a unipolar and neutral differential switch 10 is housed in a housing 11 (dotted lines) made of insulating plastic material, and comprises at least one phase circuit 12, and a neutral circuit 13, respectively connected to upstream to supply terminals 15, and downstream to outgoing terminals 17. It is clear that the invention is also applicable to a multipole differential switch, in particular four-pole.

Chacun des circuits de phase et de neutre 12,13 renferme une paire de contacts principaux fixe et mobile 14,16 pouvant être actionnés entre une position de fermeture, et une position d'ouverture par l'intervention d'un mécanisme de commande 18 commun. L'interrupteur 10 est équipé d'un déclencheur différentiel 20 comprenant un détecteur homopolaire à tore 22 totalisateur entourant les conducteurs actifs des circuits de phase et de neutre 12,13 en aval des contacts mobiles 16. Le tore 22 porte un enroulement de mesure 24 connecté électriquement à un interface électronique 25 de commande d'un relais de déclenchement 26, ce dernier étant destiné à coopérer avec le mécanisme de commande 18 lorsque la tension induite dans l'enroulement 24 dépasse un seuil prédéterminé.Each of the phase and neutral circuits 12,13 contains a pair of fixed and movable main contacts 14,16 which can be actuated between a closed position and an open position by the intervention of a common control mechanism 18 . The switch 10 is equipped with a differential trip device 20 comprising a zero sequence toroid detector 22 totalizer surrounding the active conductors of the phase and neutral circuits 12,13 downstream of the movable contacts 16. The toroid 22 carries a measurement winding 24 electrically connected to an electronic interface 25 for controlling a trip relay 26, the latter being intended to cooperate with the control mechanism 18 when the voltage induced in the winding 24 exceeds a predetermined threshold.

Un circuit d'essai 28 est branché en parallèle aux points 29 et 31 à l'amont et à l'aval des conducteurs respectifs des circuits de phase et de neutre 12,13 traversant le tore 22. Ce circuit comporte d'une manière classique une résistance test 30 reliée en série avec un bouton test 32, et un contact interrupteur de sécurité 34 accouplé au mécanisme 18.A test circuit 28 is connected in parallel at points 29 and 31 upstream and downstream of the respective conductors of the phase and neutral circuits 12,13 passing through the toroid 22. This circuit comprises in a conventional manner a test resistor 30 connected in series with a test button 32, and a safety switch contact 34 coupled to the mechanism 18.

Le déclenchement différentiel de l'interrupteur 10 intervient soit automatiquement lors de l'apparition d'un courant de fuite sur le réseau électrique, soit manuellement lors d'un test se traduisant par l'apparition d'un courant différentiel artificiel dans le circuit d'essai 28 par enfoncement du bouton test 32. Dans les deux cas, la tension aux bornes de l'enroulement de mesure 24 du tore 22 est suffisante pour provoquer le déclenchement du relais 26, et l'ouverture des contacts 14,16 pour déverrouillage du mécanisme de commande 18. The differential tripping of the switch 10 occurs either automatically when a leakage current appears on the electrical network, or manually during a test resulting in the appearance of an artificial differential current in the circuit d test 28 by depressing the test button 32. In both cases, the voltage across the measurement winding 24 of the toroid 22 is sufficient to cause the relay 26 to trip, and the opening of the contacts 14, 16 to unlock of the control mechanism 18.

Selon l'invention, des moyens de protection thermique sont intégrés à l'intérieur du boîtier 1 1 de l'interrupteur différentiel 10 en étant branchés électriquement au circuit d'essai 28 pour assurer le déclenchement forcé du mécanisme 18 en cas de dépassement de la température interne limite. Les moyens de protection thermique comportent à titre d'exemple un contact thermique 36 connecté électriquement en parallèle sur le bouton test 32, et placé au voisinage d'une partie représentative de la température la plus élevée de l'appareil, notamment près des circuits de phase et de neutre 12,13. La fermeture du contact thermique 36 en cas de franchissement de la température critique provoque le shuntage du bouton test 32, et le déclenchement du mécanisme 18 via le circuit d'essai 28. Le contact thermique 36 se réarme après refroidissement en étant commuté vers la position d'ouverture, et autorise de ce fait la remise en service de l'interrupteur 10.According to the invention, thermal protection means are integrated inside the housing 1 1 of the differential switch 10 by being electrically connected to the test circuit 28 to ensure the forced triggering of the mechanism 18 in case of exceeding the internal limit temperature. The thermal protection means comprise, for example, a thermal contact 36 electrically connected in parallel on the test button 32, and placed in the vicinity of a portion representative of the highest temperature of the device, in particular near the circuits of phase and neutral 12.13. Closing the thermal contact 36 if the critical temperature is exceeded causes the test button 32 to bypass, and the mechanism 18 to trip via the test circuit 28. The thermal contact 36 resets after cooling by being switched to the position opening, and thereby authorizes the return to service of switch 10.

Le passage du contact thermique 36 vers l'état actif intervient lorsque le seuil de température critique se trouve dans une fourchette comprise entre 60"C et 220"C. Le seuil est ajusté avantageusement par des moyens de réglage appropriés.The transition from thermal contact 36 to the active state occurs when the critical temperature threshold is within a range between 60 "C and 220" C. The threshold is advantageously adjusted by appropriate adjustment means.

Le contact thermique peut être une bilame cloquante à chauffage direct ou indirect par le courant de charge traversant le pôle.The thermal contact can be a blistering bimetallic strip with direct or indirect heating by the load current passing through the pole.

I1 existe bien entendu d'autres solutions techniques à base de capteurs thermiques linéaires ou non linéaires, faisant usage de circuits de détection et d'évaluation de température, notamment du type à thermistance. Ces capteurs peuvent utiliser ou non la tension du réseau pour assurer leur fonctionnement. There are of course other technical solutions based on linear or non-linear thermal sensors, making use of temperature detection and evaluation circuits, in particular of the thermistor type. These sensors may or may not use the network voltage to ensure their operation.

Une telle protection thermique intégrée à l'intérieur du boîtier évite tout risque de destruction thermique de l'interrupteur différentiel, et de son environnement. L'interrupteur est ainsi protégé contre un vieillissement prématuré de ses organes mécaniques et diélectriques. Such thermal protection integrated inside the housing avoids any risk of thermal destruction of the differential switch, and its environment. The switch is thus protected against premature aging of its mechanical and dielectric components.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1.- Interrupteur différentiel (10) à boîtier isolant renfermant: - au moins un circuit de phase (12) possédant un dispositif de contacts principaux (14,16) séparables, et un circuit de neutre (13) avec ou sans dispositif de contacts, - un mécanisme (18) de commande destiné à assurer la fermeture et l'ouverture des contacts principaux (14,16), - un déclencheur différentiel (20) comprenant un détecteur homopolaire à tore (22) totalisateur entourant les conducteurs de puissance des circuits de phase et de neutre (12,13), et ayant un enroulement de mesure (24) connecté électriquement à un relais de déclenchement (26) susceptible de coopérer avec le mécanisme (18) après dépassement d'un seuil de courant de fuite prédéterminé pour provoquer l'ouverture automatique des contacts (14,16) par déclenchement différentiel, - et un circuit d'essai (28) connecté électriquement à l'amont et à l'aval des conducteurs respectifs des circuits de phase et de neutre (12,13) traversant le tore (22), ledit circuit d'essai (28) étant composé d'une résistance test (30) reliée en série avec un bouton test (32) et un contact interrupteur de sécurité (34), la fermeture du bouton test (32) entraînant l'apparition dans le circuit d'essai (28) d'un courant différentiel artificiel détecté par le tore (22), de manière à provoquer un déclenchement différentiel, et l'ouverture automatique des contacts principaux (14,16), et de l'interrupteur de sécurité (34).1.- Differential switch (10) with insulating housing containing: - at least one phase circuit (12) having a separable main contact device (14,16), and a neutral circuit (13) with or without contact device , - a control mechanism (18) intended to ensure the closing and opening of the main contacts (14, 16), - a differential trip device (20) comprising a zero sequence toroid detector (22) totalizing surrounding the power conductors of the phase and neutral circuits (12,13), and having a measurement winding (24) electrically connected to a trip relay (26) capable of cooperating with the mechanism (18) after exceeding a leakage current threshold predetermined to cause the automatic opening of the contacts (14,16) by differential tripping, - and a test circuit (28) electrically connected upstream and downstream of the respective conductors of the phase and neutral circuits ( 12.13) trav ersing the toroid (22), said test circuit (28) being composed of a test resistor (30) connected in series with a test button (32) and a safety switch contact (34), closing the test button (32) causing the appearance in the test circuit (28) of an artificial differential current detected by the toroid (22), so as to cause a differential trip, and the automatic opening of the main contacts (14,16 ), and the safety switch (34). caractérisé en ce que le circuit d'essai (28) est équipé de plus de moyens de protection thermique connectés électriquement en parallèle sur le bouton test (32), et se trouvant soit dans un état inactif lors du fonctionnement normal de l'interrupteur différentiel (10), soit dans un état actif pour provoquer le déclenchement forcé du mécanisme (18) lorsque la température à l'intérieur du boîtier dépasse un seuil de température critique.characterized in that the test circuit (28) is equipped with more thermal protection means electrically connected in parallel on the test button (32), and which is either in an inactive state during normal operation of the differential switch (10), or in an active state to cause the forced triggering of the mechanism (18) when the temperature inside the housing exceeds a critical temperature threshold. 2.- Interrupteur différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de protection thermique comportent un contact thermique (36) placé au voisinage du circuit de phase (12) ou du circuit de neutre (13) à l'intérieur du boîtier (11), et calibré pour être commuté vers une position de fermeture lorsque le seuil de température critique se trouve dans une fourchette comprise entre 60"C et 2200C, le réarmement vers la position d'ouverture dudit contact thermique s'effectuant automatiquement après refroidissement lorsque la température interne descend sous ledit seuil critique, lequel est fonction de la classe thermique des isolants et/ou de la tenue thermique des piËces mécaniques.2.- differential switch according to claim 1, characterized in that the thermal protection means comprise a thermal contact (36) placed in the vicinity of the phase circuit (12) or the neutral circuit (13) inside the housing (11), and calibrated to be switched to a closed position when the critical temperature threshold is within a range between 60 "C and 2200C, resetting to the open position of said thermal contact being effected automatically after cooling when the internal temperature drops below said critical threshold, which is a function of the thermal class of the insulators and / or of the thermal behavior of the mechanical parts. 3.- Interrupteur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contact thermique (36) est formé par une bilame cloquante à chauffage direct ou indirect par le courant de charge d'un pôle.3.- differential switch according to claim 2, characterized in that the thermal contact (36) is formed by a blistering bimetallic strip directly or indirectly heated by the charging current of a pole. 4.- Interrupteur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de protection thermique comportent un capteur de température, notamment à thermistance.4.- differential switch according to claim 2, characterized in that the thermal protection means comprise a temperature sensor, in particular thermistor. 5.- Interrupteur différentiel selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des moyens de réglage coopèrent avec le contact thermique (36) ou le capteur de température pour ajuster le seuil de température critique. 5.- Differential switch according to one of claims 2 to 4, characterized in that adjustment means cooperate with the thermal contact (36) or the temperature sensor to adjust the critical temperature threshold.
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