FR2812965A1 - Motor protection protecting switch electromagnetic drive having fixed center/moving center and excitation coil driving circuit breaker with detector measuring magnetic gap magnetic circuit. - Google Patents

Motor protection protecting switch electromagnetic drive having fixed center/moving center and excitation coil driving circuit breaker with detector measuring magnetic gap magnetic circuit. Download PDF

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Abstract

The electromagnetic driver has a magnetic circuit (1) with a fixed center (12) and a moving center section (2). An excitation coil (3) is mounted on the current line (C1-C2) driving the circuit breaker unit (P). There is a detector (6) measuring the magnetic circuit in the magnetic gap (E).

Description

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La présente invention concerne un actionneur électromagnétique pour un appareil interrupteur et de protection d'une charge telle qu'un moteur, comprenant un circuit magnétique pourvu d'un noyau fixe coopérant avec un noyau mobile et une bobine d'excitation montée sur une ligne de courant et servant à actionner un organe de coupure de la ligne de courant. <Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to an electromagnetic actuator for a switch and load protection device such as a motor, comprising a magnetic circuit provided with a fixed core cooperating with a movable core and an excitation coil mounted on a line of current and used to actuate a cutoff member of the current line.

Pour éviter les conséquences dues à l'apparition de courants de court-circuit, on trouve sur un appareil électrique interrupteur et de protection de type contacteur limiteur ou contacteur-disjoncteur, un actionneur (encore appelé percuteur) déclenchant l'ouverture rapide d'un pôle associé. Cet actionneur est une sorte d'électro-aimant dont la bobine, traversée par le courant à contrôler, coopère avec un noyau plongeur. Ce noyau plongeur qui au repos est maintenu en position d'ouverture actionne, à l'apparition d'un courant de court-circuit, le pôle associé. To avoid the consequences due to the appearance of short-circuit currents, there is on an electrical switch and protection device of the contactor limiter or contactor circuit breaker type, an actuator (also called striker) triggering the rapid opening of a associated pole. This actuator is a kind of electromagnet whose coil, crossed by the current to be checked, cooperates with a plunger core. This core, which at rest is kept in the open position, activates the associated pole at the appearance of a short-circuit current.

Pour réaliser une protection contre les surcharges thermiques on utilise soit un dispositif à bilames soit un relais électronique thermique. Un relais électronique comporte des capteurs de courant délivrant des signaux proportionnels aux courants qui sont envoyés à un circuit électronique lequel délivre, en cas de défaut, un signal de sortie approprié. To achieve protection against thermal overloads, either a bimetallic device or an electronic thermal relay is used. An electronic relay comprises current sensors delivering signals proportional to the currents which are sent to an electronic circuit which delivers, in the event of a fault, an appropriate output signal.

La présente invention a pour but de fournir un actionneur électromagnétique dans lequel est intégré un capteur de courant fournissant un signal à un circuit électronique de calcul thermique apte à délivrer un signal de déclenchement. The present invention aims to provide an electromagnetic actuator in which is integrated a current sensor supplying a signal to an electronic thermal calculation circuit capable of delivering a trigger signal.

L'actionneur selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure mesurant le flux ou l'induction du circuit magnétique qui comporte un entrefer . The actuator according to the invention is characterized in that it comprises measurement means measuring the flux or the induction of the magnetic circuit which comprises an air gap.

Selon une caractéristique, le circuit magnétique fixe comprend une culasse coopérant avec une plaque de culasse portant le noyau fixe. According to one characteristic, the fixed magnetic circuit comprises a yoke cooperating with a yoke plate carrying the fixed core.

Selon une autre caractéristique, les moyens de mesure sont constitués par une bobine de mesure de flux montée autour d'un noyau et couplée au circuit magnétique et à un circuit de traitement. According to another characteristic, the measurement means consist of a flux measurement coil mounted around a core and coupled to the magnetic circuit and to a processing circuit.

Selon une autre caractéristique, les moyens de mesure sont constitués par un capteur à effet Hall ou une magnéto-résistance mesurant l'induction dans un entrefer du circuit magnétique. According to another characteristic, the measurement means consist of a Hall effect sensor or a magneto-resistance measuring the induction in an air gap of the magnetic circuit.

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L'invention va maintenant être décrite avec plus de détail en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'appareil interrupteur électromagnétique comportant l'actionneur selon l'invention; - la figure 2 est un schéma fonctionnel de la chaîne de commande associée au composant de mesure de l'actionneur; - la figure 3 est une vue en élévation d'un premier mode de réalisation de l'actionneur; - la figure 4 est une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 3; - la figure 5 est une vue en élévation d'un second mode de réalisation de l'actionneur; - la figure 6 est une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 5. L'actionneur repéré A dans son ensemble se monte dans un appareil interrupteur et de protection (type contacteur limiteur ou contacteur-disjoncteur) illustré à la figure 1. Cet appareil qui est de type multipolaire présente plusieurs lignes de courant C1-C2 sur chacune desquelles est disposé un pôle de coupure P à contacts fixes et mobiles, établissant ou coupant le courant entre des bornes B1 et B2. L'actionneur présente un noyau fixe 12 faisant partie d'un circuit magnétique fixe 1 et coopérant avec un noyau mobile 2. II présente par ailleurs une bobine d'excitation 3 qui est montée en série sur la ligne de courant C2 et un composant de mesure 6.  The invention will now be described in more detail with reference to embodiments given by way of examples and represented by the appended drawings in which: - Figure 1 is a diagram of an electromagnetic switch device comprising the actuator according to the invention; - Figure 2 is a block diagram of the control chain associated with the actuator measurement component; - Figure 3 is an elevational view of a first embodiment of the actuator; - Figure 4 is an axial sectional view of the actuator of Figure 3; - Figure 5 is an elevational view of a second embodiment of the actuator; - Figure 6 is an axial sectional view of the actuator of Figure 5. The actuator marked A as a whole is mounted in a switch and protection device (type contactor limiter or contactor breaker) illustrated in Figure 1 This device, which is of the multipolar type, has several current lines C1-C2 on each of which is arranged a breaking pole P with fixed and movable contacts, establishing or cutting the current between terminals B1 and B2. The actuator has a fixed core 12 forming part of a fixed magnetic circuit 1 and cooperating with a movable core 2. It also has an excitation coil 3 which is mounted in series on the current line C2 and a component of measure 6.

Le noyau mobile 2 actionne le pôle de coupure P, à l'apparition d'un courant de défaut, par un levier ou palonnier Pa. Le composant de mesure 6 actionne le pôle de coupure P par un circuit électronique de traitement C et au moyen d'une interface mécanique ou électromécanique S. The movable core 2 actuates the cut-off pole P, at the appearance of a fault current, by a lever or spreader Pa. The measurement component 6 actuates the cut-off pole P by an electronic processing circuit C and by means a mechanical or electromechanical interface S.

Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 1, le circuit magnétique fixe 1 se compose en plus du noyau fixe 12 d'une culasse 13-14 en forme de U qui est fermée par une plaque 11 à laquelle le noyau 12 est fixé par des moyens usuels. La partie en U est pourvue d'un alésage dans lequel est engagé un mandrin de guidage 4 de forme cylindrique et centré sur l'axe X-X du noyau fixe 12. Le mandrin 4 est emboîté According to the embodiment shown in Figure 1, the fixed magnetic circuit 1 is composed in addition of the fixed core 12 of a U-shaped cylinder head 13-14 which is closed by a plate 11 to which the core 12 is fixed by usual means. The U-shaped part is provided with a bore in which is engaged a guide mandrel 4 of cylindrical shape and centered on the axis X-X of the fixed core 12. The mandrel 4 is fitted

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sur le noyau fixe 12 de manière à être immobilisé. A l'intérieur de ce mandrin, dans l'alésage, se loge le noyau plongeur mobile 2 de manière à coulisser.  on the fixed core 12 so as to be immobilized. Inside this mandrel, in the bore, is housed the movable plunger core 2 so as to slide.

La culasse en U du circuit magnétique fixe est constituée de deux branches 13 et 14. Le sous-ensemble formé parle noyau 12, la plaque de culasse 11 à laquelle il est fixé et le composant de mesure 6 est susceptible d'être démonté et remplacé, en fonction du calibre souhaité. The U-shaped cylinder head of the fixed magnetic circuit consists of two branches 13 and 14. The sub-assembly formed by the core 12, the cylinder head plate 11 to which it is fixed and the measurement component 6 can be dismantled and replaced , depending on the desired size.

La bobine d'excitation 3 est enroulée autour du mandrin 4 de manière à entourer le ou les noyaux. The excitation coil 3 is wound around the mandrel 4 so as to surround the core (s).

Le noyau plongeur 2 est soumis à un ressort de rappel 5. Un entrefer E est ménagé entre le noyau fixe 12 et le noyau plongeur 2 lorsqu'ils sont en position repos. Le circuit magnétique présente des caractéristiques d'induction ou du flux magnétique en fonction du courant qui sont sensiblement linéaires au moins dans une de ses sections, en position de repos. The plunger core 2 is subjected to a return spring 5. An air gap E is formed between the fixed core 12 and the plunger core 2 when they are in the rest position. The magnetic circuit has characteristics of induction or magnetic flux as a function of the current which are substantially linear at least in one of its sections, in the rest position.

Le composant détecteur de champ magnétique 6 mesure, en l'absence de saturation du circuit magnétique, le flux ou l'induction pour fournir une image du courant circulant dans la ligne de courant de courant C1-C2. Ce composant de mesure 6 peut être constitué par une bobine (figures 3 et 4) ou par une sonde à effet Hall (figures 5 et 6) ou une magnétorésistance mesurant l'induction dans l'entrefer E du circuit magnétique ou encore par tout autre élément détecteur de champ magnétique. The magnetic field detector component 6 measures, in the absence of saturation of the magnetic circuit, the flux or the induction to provide an image of the current flowing in the current current line C1-C2. This measurement component 6 can be constituted by a coil (Figures 3 and 4) or by a Hall effect probe (Figures 5 and 6) or a magnetoresistor measuring the induction in the air gap E of the magnetic circuit or by any other magnetic field detector element.

Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, le composant de mesure 6 est constitué par une bobine entourant le noyau fixe 12. Cette bobine mesure le flux et est couplée au circuit magnétique et à un circuit intégrateur passif ou électronique. In the embodiment of Figures 3 and 4, the measurement component 6 is constituted by a coil surrounding the fixed core 12. This coil measures the flux and is coupled to the magnetic circuit and to a passive or electronic integrator circuit.

Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, le composant de mesure 6 est inséré dans un entrefer du circuit magnétique, entre deux parties du noyau fixe 12. II pourrait être fixé sur le noyau fixe. In the embodiment of FIGS. 5 and 6, the measurement component 6 is inserted in an air gap of the magnetic circuit, between two parts of the fixed core 12. It could be fixed on the fixed core.

Le circuit électronique de traitement C qui reçoit le signal du composant de mesure 6 est capable de calculer une loi d'échauffement pour la charge protégée et de constituer une protection thermique équivalente à un système à bilame. La mesure du flux ou de l'induction comme image du courant permet de réaliser une chaîne CPT de protection thermique de la charge, actionnant l'organe de coupure P au delà d'un seuil d'échauffement (Dmax de celle ci. The electronic processing circuit C which receives the signal from the measurement component 6 is capable of calculating a heating law for the protected load and of constituting a thermal protection equivalent to a bimetallic strip system. The measurement of the flux or of the induction as an image of the current makes it possible to produce a CPT chain for thermal protection of the load, actuating the cut-off member P beyond a heating threshold (Dmax thereof.

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La mesure du flux ou de l'induction comme image du courant permet de réaliser une chaîne de déclenchement électronique CD, actionnant l'organe de coupure P au delà d'un seuil de courant réglable Imax .  The measurement of the flux or of the induction as image of the current makes it possible to produce an electronic triggering chain CD, actuating the cut-off member P beyond an adjustable current threshold Imax.

La mesure du flux ou de l'induction comme image du courant pour évaluer et afficher sa valeur ou celle de la puissance électrique fournie à la charge ou tout autre traitement offert par l'évaluation du courant. The measurement of flux or induction as an image of the current to evaluate and display its value or that of the electric power supplied to the load or any other treatment offered by the evaluation of the current.

Le fonctionnement de l'actionneur va maintenant être décrit. The operation of the actuator will now be described.

Lorsqu'un courant traverse la bobine 3, il se crée dans le circuit magnétique un champ magnétique. Sous l'effet de ce champ magnétique, le composant de mesure 6 crée un courant électrique proportionnel au flux magnétique et au courant circulant dans la bobine 3. When a current flows through the coil 3, a magnetic field is created in the magnetic circuit. Under the effect of this magnetic field, the measurement component 6 creates an electric current proportional to the magnetic flux and to the current flowing in the coil 3.

La version capteur à effet Hall permet de mesurer un courant à composante continue et donc de substituer totalement une bilame alors que la version bobine de mesure de flux ne réagit que sur un signal alternatif. The Hall effect sensor version makes it possible to measure a DC current and therefore to completely replace a bimetallic strip while the flux measurement coil version reacts only on an AC signal.

Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. It is understood that it is possible without departing from the scope of the invention to imagine variants and improvements in detail and even envisage the use of equivalent means.

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Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Actionneur électromagnétique d'appareil interrupteur électromagnétique, présentant un circuit magnétique (1) pourvu d'un noyau fixe (12) coopérant avec un noyau mobile (2) et une bobine d'excitation (3) montée sur une ligne de courant (C1- C2) et servant à actionner un organe de coupure (P) de la ligne de courant, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure (6) mesurant le flux ou l'induction du circuit magnétique qui comporte un entrefer (E).CLAIMS 1. Electromagnetic actuator of an electromagnetic switch device, having a magnetic circuit (1) provided with a fixed core (12) cooperating with a movable core (2) and an excitation coil (3) mounted on a current line (C1- C2) and used to actuate a cut-off member (P) of the current line, characterized in that it comprises measuring means (6) measuring the flux or the induction of the magnetic circuit which comprises a air gap (E). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit magnétique fixe comprend une culasse (13, 14) coopérant avec une plaque de culasse (11) portant le noyau fixe (12).2. Actuator according to claim 1, characterized in that the fixed magnetic circuit comprises a yoke (13, 14) cooperating with a yoke plate (11) carrying the fixed core (12). 3. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) sont constitués par une bobine de mesure de flux montée autour d'un noyau et couplée au circuit magnétique et à un circuit de traitement ( C).3. Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the measurement means (6) consist of a flux measurement coil mounted around a core and coupled to the magnetic circuit and to a processing circuit (C ). 4. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) sont constitués par un capteur à effet Hall ou une magnéto- résistance mesurant l'induction dans un entrefer (E) du circuit magnétique.4. Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring means (6) consist of a Hall effect sensor or a magnetoresistor measuring the induction in an air gap (E) of the magnetic circuit. 5. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un mandrin (4) servant au guidage du noyau mobile (12) et au support de la bobine d'excitation (3).5. Actuator according to claim 4, characterized in that it comprises a mandrel (4) for guiding the movable core (12) and for supporting the excitation coil (3). 6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure du flux ou de l'induction (6) sont couplés à une chaîne de protection thermique (CPT) de la charge, actionnant l'organe de coupure au delà d'un seuil d'échauffement (Dmax) de celle ci.6. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the means for measuring the flux or the induction (6) are coupled to a thermal protection chain (CPT) of the load, actuating the member cutoff beyond a heating threshold (Dmax) thereof. 7. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure du flux ou de l'induction (6) sont couplés à une chaîne de déclenchement électronique (CD), actionnant l'organe de coupure au delà d'un seuil de courant réglable (Imax).7. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the means for measuring the flux or the induction (6) are coupled to an electronic trip chain (CD), actuating the cut-off member at beyond an adjustable current threshold (Imax). 8. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) du flux ou de l'induction sont couplés à des moyens pour évaluer et afficher sa valeur ou celle de la puissance électrique fournie à la charge. 8. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (6) of the flux or of the induction are coupled to means for evaluating and displaying its value or that of the electric power supplied to load. <Desc/Clms Page number 6><Desc / Clms Page number 6> 9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un sous-ensemble démontable comprenant le noyau fixe (12) et les moyens de mesure (6). 9. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a removable sub-assembly comprising the fixed core (12) and the measuring means (6). 10. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (6) sont insérés dans un entrefer du circuit magnétique soit sur le noyau fixe, soit entre deux parties du noyau fixe.10. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (6) are inserted in an air gap of the magnetic circuit either on the fixed core, or between two parts of the fixed core.
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